PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ETILEN GLIKOL DARI ETILEN OKSIDA DENGAN
PROSES KARBONASI
DENGAN KAPASITAS 80.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
OLEH :
WULAN PRATIWI
NIM. 050405045
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
INTI SARI
Etilen glikol adalah salah satu bahan kimia yang jumlahnya belum
mencukupi kebutuhan industri di Indonesia. Etilen glikol sebagian besar digunakan
sebagai bahan baku industri poliester yang merupakan bahan baku industri tekstil dan
plastik. Selain itu kegunaan etilen glikol lainnya adalah sebagai bahan baku
tambahan pada pembuatan cat, cairan rem, solven, alkyl resin, tinta cetak, tinta
ballpoint, foam stabilizer, kosmetik, dan bahan anti beku. Produksi etilen glikol
biasanya dilakukan dengan hidrolisis langsung etilen oksida, tetapi banyak
kekurangan dalam proses ini salah satunya konversi etilen glikol rendah. Oleh karena
itu, untuk menghasilkan etilen glikol maksimal dilakukan produksi etilen glikol dari
etilen oksida dengan proses Karbonasi. Proses produksi ini terdiri dari beberapa
tahap yaitu tahap awal, tahap Karbonasi, tahap Hidrolisis.
Pra rancangan pabrik Etilen Glikol ini direncanakan akan berproduksi
dengan kapasitas 80.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah daerah hilir Sungai Rokan,
Kabupaten Rokan Hilir, Riau dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 20.000 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 166 orang.
Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk
organisasinya adalah organisasi sistem garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Etilen Glikol adalah :
Modal Investasi : Rp. 646.101.102.857,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 1.085.926.256.857,-
Hasil Jual Produk per tahun : 356.325,-1.437.714. Rp
Laba Bersih per tahun : Rp 245.037.911.279,-
Profit Margin : 24,35%
Break Event Point : 51,02 %
Return of Investment : 24,58%
Pay Out Time : 4,07 tahun
Return on Network : 40,97%
Internal Rate of Return : 39,86%
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etilen glikol ini layak untuk didirikan.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat,
karunia dan anugerah-Nya, serta kepada Junjungan kita Nabi besar Muhammad
SAW yang telah membawa kita ke alam yang penuh ilmu pengetahuan seperti
sekarang ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra-
Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Glikol dari Etilen Oksida dengan Proses
Karbonasi dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan
sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr.Ir. Rosdanelli Hasibuan,MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Ibu Farida Hanum ST,MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Renita Manurung, ST. MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT
USU dan Bapak M Hendra S Ginting ST, MT selaku sekretaris Departemen
Teknik Kimia
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Nila Puspa
Dewi,SE dan Ayahanda Edi Aslan,SE yang tidak pernah lupa memberikan
motivasi dan semangat kepada penulis.
6. Adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan semangat.
7. M. Rudy Hermansyah, untuk semangat, motivasi dan mengantar-jemput
penulis. Terimakasih sudah ada disaat-saat paling sulit.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
8. Teman-temanku terutama Rudiansyah, M. Izni Harahap, Indra Azmi
Marpaung, Dahyat, thanks buat kebersamaan dan semangatnya. Cepat
menyusul ya kawan-kawan. Teman-teman stambuk ’05, semangat ya.
9. Teman seperjuangan Lady Marissa Febrianan sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
10. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan
dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, September 2009
Penulis
WULAN PRATIWI
050405045
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar .................................................................................................... i
Intisari ................................................................................................................ iii
Daftar Isi ............................................................................................................. iv
Daftar Tabel ........................................................................................................ vii
Daftar Gambar .................................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. I-1
1.2 Perumusan Masalah ........................................................................... I-2
1.3 Tujuan .............................................................................................. I-3
1.4 Manfaat ............................................................................................. I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... II-1
2.1 Etilen Oksida .................................................................................. II-1
2.2 Karbon Dioksida ............................................................................. II-3
2.3 Etilen Karbonat............................................................................... II-4
2.4 Air .................................................................................................. II-4
2.5 Etilen Glikol ................................................................................... II-5
2.5.1 Proses Du-Pont Formaldehid .................................................. II-7
2.5.2 Proses hidrolisis etilen oksida................................................. II-7
2.5.3 Proses Karbonasi.................................................................... II-8
2.6 Perbandingan dan pemilihan proses ................................................ II-10
2.7 Deskripsi proses ............................................................................. II-11
7.1 Pencampuran bahan baku .......................................................... II-11
7.2 Proses Karbonasi ...................................................................... II-11
7.3 Proses Hidrolisis ....................................................................... II-12
7.4 Pemurnian produk ..................................................................... II-13
BAB III NERACA MASSA............................................................................... III-1
BAB IV NERACA ENERGI.............................................................................. IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .............................................................. V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ......................... VI-1
6.1 Instrumentasi .................................................................................. VI-1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
6.2 Keselamatan kerja .......................................................................... VI-8
6.3 Keselamatan kerja pada pabrik pembuatan Etilen Glikol ................VI-10
BAB VII UTILITAS ...................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) .............................................................. VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................ VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan kimia .............................................................. VII-12
7.4 Kebutuhan Listrik ....................................................................... VII-13
7.5 Kebutuhan Bahan bakar .............................................................. VII-13
7.6 Unit pengolahan limbah .............................................................. VII-15
7.7 Spesifikasi peralatan utilitas ........................................................ VII-34
7.8 Spesifikasi peralatan pengolahan limbah ..................................... VII-45
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ...................................... VIII-1
8.1 Lokasi pabrik .............................................................................. VIII-4
8.2 Tata letak pabrik ......................................................................... VIII-7
8.3 Perincian luas tanah .................................................................... VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................... IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan .............................................................. IX-3
9.3 Bentuk hukum badan usaha ........................................................ IX-5
9.4 Uraian tugas, wewenang, dan tanggung jawab ............................ IX-6
9.5 Sistem kerja ................................................................................ IX-8
9.6 Jumlah karyawan dan tingkat pendidikan .................................... IX-10
9.7 Sistem penggajian ....................................................................... IX-12
9.8 Fasilitas tenaga kerja................................................................... IX-15
BAB X ANALISA EKONOMI ....................................................................... X-1
10.1 Modal investasi ......................................................................... X-1
10.2 Biaya Produksi total (BPT)/ Total Cost (TC) ............................ X-4
10.3 Total penjualan (Total sales) ..................................................... X-5
10.4 Bonus perusahaan ..................................................................... X-5
10.5 Perkiraan rugi/laba usaha .......................................................... X-5
10.6 Analisa aspek ekonomi ............................................................. X-5
BAB XI KESIMPULAN ................................................................................ XI-1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xii
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ................................... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI................................... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ................... LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS . LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI .................................. LE-1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Impor etilen glikol Indonesia .............................................................. I-2
Tabel 2.1 Beberapa kegunaan etilen glikol ......................................................... II-6
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor I (Reaktor Karbonasi) ...................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Separator I. ................................................................... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor II (Reaktor Hidrolisis). ..................................... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Heater. ......................................................................... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Separator II. .................................................................. III-3
Tabel 3.6 Evaporator.. ......................................................................................... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Kolom Distilasi.. ........................................................... III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor.. .................................................................. III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler.. ...................................................................... III-4
Tabel 3.10 Neraca Massa Flash Drum................................................................. III-4
Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101).......................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Heater 2 (E-102).......................................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater 3 (E-103).......................................................... IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor I (R-101) ........................................................ IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Heater 5 (E-104).......................................................... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas Reaktor II (R-102) ........................................................ IV-2
Tabel 4.7 Neraca Panas Cooler 1 (E-105)........................................................... IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas Evaporator (FG-101) ................................................... IV-3
Tabel 4.9 Neraca Panas Heater 5 (E-106)........................................................... IV-3
Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor (E-107) ..................................................... IV-3
Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler 2 (E-108) ......................................................... IV-4
Tabel 4.12 Neraca Panas Reboiler (E-109) ......................................................... IV-4
Tabel 4.13 Neraca Panas Kondensor Subcooler (E-110) ..................................... IV-4
Tabel 4.14 Neraca Panas Cooler 3 (E-111) ......................................................... IV-4
Tabel 4.15 Neraca Panas Cooler 4 (E-112) ......................................................... IV-5
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan
Etilen Glikol dari Etilen Oksida dengan Proses Karbonasi ................. VI-5
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas ......................................... VII-1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ................................................ VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik ........................................................... VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan...................................... VII-4
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau ..................................................... VII-5
Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan areal tanah ................................................. VIII-9
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................... IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya .............................................. IX -10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ................................................................. IX -12
Tabel 9.4 Perincian Uang Lembur Karyawan ................................................ VII-13
Tabel LA.1 Neraca massa destilasi .................................................................. LA-5
Tabel LA.2 Konstanta persamaan tekanan uap antoine .................................... LA-5
Tabel LA.3 Titik didih umpan masuk destilasi ............................................... LA-6
Tabel LA.4 Dew point destilat. ....................................................................... LA-6
Tabel LA.5 Boiling point produk bawah ......................................................... LA-6
Tabel LA.6 Omega point destilasi ................................................................... LA-7
Tabel LA.7 Neraca massa kondensor .............................................................. LA-8
Tabel LA.8 Neraca massa reboiler .................................................................. LA-10
Tabel LA.9 Konstanta persamaan tekanan uap antoine .................................... LA-11
Tabel LA.10 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 250oC = 525,15 K......... LA-11
Tabel LA.11 Data Trial Temperatur dan Komposisi Flash Drum II ................. LA-12
Tabel LA.12 Nilai V flash drum ...................................................................... LA-13
Tabel LA.13 Neraca massa Flash Drum ........................................................ LA-14
Tabel LA.14 Neraca massa Evaporator ........................................................... LA-16
Tabel LA.15 Konstanta persamaan tekanan uap antoine .................................. LA-17
Tabel LA.16 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC =373,15 K ......... LA-18
Tabel LA.17 Nilai V separator I ...................................................................... LA-19
Tabel LA.18 Neraca massa separator II ........................................................... LA-21
Tabel LA.19 Neraca Massa Heater .................................................................. LA-22
Tabel LA.20 Neraca Massa Ekspander ............................................................ LA-23
Tabel LA.21 Neraca Massa Reaktor Hidrolisis ................................................ LA-26
Tabel LA.22 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C)) LA-27
Tabel LA.23 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC = 373,15 K......... LA-27
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.24 Nilai V separator I ...................................................................... LA-28
Tabel LA.25 Neraca massa separator 1 ........................................................... LA-30
Tabel LA.27 Neraca Massa Reaktor Karbonasi ............................................... LA-32
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ..................................................................... LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Liquid ................................................................. LB-1
Tabel LB.3 Panas Laten [J/mol] ...................................................................... LB-1
Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan [kkal/mol] ......................................... LB-2
Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine ........................................................... LB-2
Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan ................. LB-2
Tabel LB.7 Panas Masuk Heater 1 (E-101) ..................................................... LB-3
Tabel LB.8 Panas Keluar Heater 1 (E-101) ..................................................... LB-3
Tabel LB.9 Panas Masuk Heater 2 (E-102) ..................................................... LB-4
Tabel LB.10 Panas Keluar Heater 2 (E-102) ................................................... LB-4
Tabel LB.11 Panas Masuk Heater 3 (E-103) ................................................... LB-5
Tabel LB.12 Panas Keluar Heater 3 (E-103) ................................................... LB-5
Tabel LB.13 Panas Keluar Reaktor 1 (R-101) ................................................. LB-7
Tabel LB.14 Panas Masuk Heater 4 (E-104) ................................................... LB-8
Tabel LB.15 Panas Keluar Heater 4 (E-104) ................................................... LB-8
Tabel LB.16 Panas Keluar Reaktor 2 (R-102) ................................................. LB-10
Tabel LB.17 Panas Masuk Cooler 1 (E-105) ................................................... LB-11
Tabel LB.18 Panas Keluar Cooler 1 (E-105) ................................................... LB-11
Tabel LB.19 Panas Masuk evaporator ............................................................. LB-12
Tabel LB.20 Panas Keluar evaporator gas ....................................................... LB-13
Tabel LB.21 Panas Keluar evaporator liquid ................................................... LB-13
Tabel LB.22 Panas Masuk Heater 5 (E-106) ................................................... LB-14
Tabel LB.23 Panas Keluar Heater 5 (E-106) ................................................... LB-14
Tabel LB.24 Titik Didih Umpan Pada Bagian Atas Kolom Distilasi ................ LB-15
Tabel LB.25 Dew Point Kondensor ................................................................. LB-16
Tabel LB.26 Panas Masuk Kondensor ............................................................. LB-16
Tabel LB.27 Panas Keluar Kondensor ............................................................. LB-16
Tabel LB.28 Panas Masuk Cooler 2 ................................................................ LB-17
Tabel LB.29 Panas Keluar Cooler 2 ................................................................ LB-18
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.30 Bubble Point Reboiler (E-302).................................................... LB-19
Tabel LB.31 Panas Masuk Reboiler (E-109) ................................................... LB-19
Tabel LB.32 Panas Keluar Vb (alur 30) Reboiler ............................................ LB-19
Tabel LB.33 Panas Keluar B (alur 31) Reboiler .............................................. LB-20
Tabel LB.34 Panas Masuk Kondensor Subcooler ......................................... LB-21
Tabel LB.35 Panas Keluar Kondensor Subcooler ......................................... LB-21
Tabel LB.36 Panas Masuk Cooler 3 .............................................................. LB-22
Tabel LB.37 Panas Keluar Cooler 3 .............................................................. LB-22
Tabel LB.38 Panas Masuk Cooler 4 ................................................................ LB-23
Tabel LB.39 Panas Keluar Cooler 4 .............................................................. LB-23
Tabel LB.40 Panas Masuk Gas Buang Sementara (TT-103) ............................ LB-24
Tabel LB.41 Panas Keluar Gas Buang Sementara (TT-103) ............................ LB-24
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Molekul Etilen Glikol ..................................................... II-6
Gambar 2.2 Proses Sederhana Pembuatan Etilen Glikol .................................. II-8
Gambar 2.3 Flowdiagram Pembuatan Etilen Glikol Dengan Proses Karbonasi II-9
Gambar 6.1 Alat-alat Pengendali Pada Pabrik Etilen Glikol ............................ VI-8
Gambar 7.1 Skema Sistem Pengolahan Limbah .............................................. VII-16
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etilen Glikol .................................................. VIII-10
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Pada Pabrik Etilen Glikol ................... IX-16
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pendahuluan
Perkembangan industri di Indonesia khususnya industri kimia terus
mengalami peningkatan. Meskipun sempat dilanda krisis ekonomi sampai saat ini,
namun dengan usaha-usaha tertentu yang dilakukan pemerintah, sektor ini mulai
bangkit lagi. Dengan bangkitnya sektor ini, maka peningkatan unsur-unsur
penunjang industri juga makin meningkat, termasuk bahan-bahan pembantu dan
penunjang.
Kebutuhan berbagai bahan baku dan bahan penunjang di Indonesia masih
banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan penunjang ini bisa
dihasilkan di dalam negeri, hal ini tentunya akan menghemat pengeluaran devisa,
meningkatkan ekspor dan mengembangkan penguasaan teknologi.
Etilen glikol adalah salah satu bahan kimia yang jumlahnya belum
mencukupi kebutuhan industri di Indonesia. Etilen glikol itu sendiri sebagian besar
digunakan sebagai bahan baku industri poliester. Poliester yang merupakan senyawa
polimer jenis thermoplastik ini digunakan sebagai bahan baku industri tekstil dan
plastik. Disamping dapat dibuat serat yang kemudian dipintal menjadi benang, juga
bisa dibuat langsung menjadi benang filament untuk produk tekstil. Selain itu,
poliester ini dapat juga dibentuk (dicetak) sebagai bahan molding seperti pada
pembuatan botol plastik. Kegunaan lain dari etilen glikol ini adalah sebagai bahan
baku tambahan pada pembuatan cat, cairan rem, solven, alkyl resin, tinta cetak, tinta
ballpoint, foam stabilizer, kosmetik, dan bahan anti beku ( Anonim, 2008 ).
Etilen glikol digunakan hampir diseluruh bagian dunia, termasuk Indonesia.
Namun kebutuhan Indonesia akan etilen glikol hanya terpenuhi sekitar 50% oleh PT.
Gajah Tunggal Petrochem Tbk yang memproduksi 216.000 ton etilen glikol per
tahunnya( www.petrochem.com, 2008) . Permintaan pasar Indonesia terhadap etilen
glikol adalah sebesar 500.000 ton per tahun, artinya Indonesia masih kekurangan
pasokan etilen glikol sebesar 284.000 ton per tahunnya. Kekurangan ini
ditanggulangi dengan mengimpor etilen glikol untuk industri Indonesia. Berdasarkan
data Badan Pusat Statistik, pada tahun 2007, Indonesia mengimpor etilen glikol dari
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
18 negara. Kuwait mengekspor etilen glikol terbesar bagi Indonesia yaitu sebanyak
9.458.963 kg seharga USD 13.500.045. Sedangkan Saudi Arabia mengekspor
9.327.046 kg kepada Indonesia ( Badan Pusat Statistik, 2007).
Tabel 1.1 Impor Etilen Glikol Indonesia
Tahun Import Jumlah ( ton ) Nominal ( US$ 000 )
1999 378.794 165.743
2000 416.718 244.977
2001 430.721 216.294
2002 384.283 173.107
2003 283.920 178.407
2004 257.337 240.284
2005 261.496 255.740
2006 286.468 257.094
2007 247.639 255.551
( Badan Pusat Statistik, 2007)
Proses yang biasa digunakan untuk memproduksi etilen glikol adalah proses
hidrolisis etilen oksida dan reaksi formaldehid. Namun, kedua proses tersebut sangat
tidak effisien karena membutuhkan steam yang besar, air yang banyak,
menggunakan bahan baku lain dan biaya peralatan yang cukup mahal. Oleh karena
itu dikembangkan pembuatan etilen glikol dengan mereaksikan etilen oksida dengan
karbondioksida menghasilkan etilen karbonat yang kemudian dihidrolisis
menghasilkan etilen karbonat. Proses ini disebut proses karbonasi. Keuntungan dari
proses ini yaitu, prosesnya lebih sederhana, low energy, menghemat biaya produksi
dan konversi etilen oksida menjadi etilen glikol yang hampir sempurna yaitu 99%(
Kawabe, 1998 ).
1.2 Perumusan Masalah
Kebutuhan etilen glikol di Indonesia belum dapat terpenuhi, sehingga untuk
menanggulangi kebutuhan etilen glikol di dalam negeri serta untuk meningkatkan
nilai ekonomis dari etilen glikol dengan biaya yang cukup rendah, dibandingkan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
dengan proses lain maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan
etilen glikol dari etilen oksida yang direaksikan dengan karbondioksida
menghasilkan etilen karbonat yang kemudian dihidrolisis menghasilkan etilen glikol.
1.3 Tujuan
Tujuan dari pra rancangan pabrik pembuatan etile glikol dari etilen oksida
dengan proses karbonasi adalah untuk mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia,
khususnya di bidang perancangan, analisis proses, dan operasi teknik kimia, sehingga
akan memberikan gambaran kelayakan prarancangan pabrik pembuatan etilen glikol.
1.4 Manfaat
Manfaat yang dapat diperoleh dari pra rancangan ini adalah tersedianya
informasi mengenai pabrik etilen glikol dari etilen dengan etilen oksida sebagai
intermediet sehingga dapat menjadi referensi untuk pendirian suatu pabrik etilen
glikol.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Etilen Oksida
Pada tahun 1859, seorang ilmuwan Perancis, Charles-Adolphe Wurtz,
menemukan etilen oksida dengan mereaksikan 2-kloroetanol dengan senyawa basa.
Penemuan tersebut merupakan keberhasilan penting pada masa Perang Dunia I
karena penemuan tersebut menjadi pelopor dari senyawa kimia etilen glikol dan
senjata kimia gas beracun (mustard gas). Pada tahun 1931, seorang ilmuwan
Perancis lainnya menemukan cara menghasilkan etilen oksida secara langsung
dengan mereaksikan etilen dan oksigen menggunakan katalis perak. Metoda ini
kemudian digunakan untuk memproduksi etilen oksida dalam skala industri
(Emulsifiers, 2007).
Etilen oksida merupakan zat kimia komoditas utama yang diproduksi di
seluruh dunia. Etilen oksida diproduksi dengan proses oksidasi katalitik etilen
dengan katalis perak. Banyak metoda lain yang telah diajukan untuk memproduksi
etilen oksida namun tidak ada metoda lain yang diterapkan dalam skala industri
selain metoda ini (Emulsifiers, 2007). Reaksi samping mengoksidasi etilen dan etilen
oksida menjadi karbon dioksida dan uap air. Reaksi yang berlangsung yaitu:
C2H4 + ½ O2 → C2H4O (1)
etilen oksigen etilen oksida
C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O (2)
etilen oksigen karbon dioksida uap air
Etilen oksida menimbulkan efek beracun bila dihirup. Gejala-gejala yang
timbul akibat menghirup terlalu banyak gas etilen oksida antara lain pusing, kejang-
kejang (mendadak), dan koma. Gas ini juga mengiritasi kulit dan menghirup uap
etilen oksida dapat menyebabkan paru-paru terisi dengan cairan selama beberapa
jam.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
A. Kegunaan Etilen Oksida
Etilen oksida digunakan dalam produksi (Anonim, 2006):
1. Etilen glikol (sebagai zat anti beku, serat poliester, botol dan kontainer polietilen
tereftalat (PET), dehidrasi gas, fluida penukar panas, pelarut, dan poliester)
2. Polietilen glikol (digunakan dalam industri kosmetik, pembuatan obat – obatan,
pelumas, pelarut cat, dan plasticizer)
3. Etilen oksida glikol eter (digunakan sebagai fluida rem, deterjen, pelarut cat dan
pernis)
4. Etanolamin (digunakan dalam industri sabun, deterjen, pemurnian gas alam, dan
finishing tekstil)
5. Produk etoksilat dari fatty alkohol (digunakan dalam pembuatan deterjen,
surfaktan, emulsifier, dan dispersant)
B. Sifat Fisik Etilen Oksida
Sifat-sifat etilen oksida (EPA, 1986) antara lain :
1. Berat molekul : 44,053 gr/mol
2. Bentuk fisik : gas pada temperatur ruangan
3. Titik didih : 10,5oC
4. Titik leleh : -112,44oC
5. Densitas : 0,8711 gr/cm3
6. Tekanan uap : 1305 torr (25oC)
7. Viskositas : 0,31 cp (4oC)
8. Kalor jenis : 0,44 kal/g oC (20
oC)
9. Kalor uap : 136,1 kal/g (1 atm)
10. Flash point : < -18oC (tag open cup)
11. Suhu nyala : 429oC (udara, 1 atm)
12. Panas pembakaran : 1306,4 kJ/mol (25oC)
13. Tekanan kritik : 7,19 MPa
14. Suhu kritik : 195,8oC
15. Kalor fusi : 5,17 kJ/mol
16. Panas larutan : 6,3 kJ/mol (dalam air murni 25oC)
17. Kelarutan : larut dalam air, aseton, CCl4, eter, metanol
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
18. Kereaktifan : mudah meledak jika dipanaskan, meledak dengan
logam alkali dalam basa
2.2 Karbondioksida
Karbondioksida merupakan salah satu gas pertama yang dnyatakan terdapat
dalam udara. Pada abad ke17, Jan Baptist Van Helmont mengetahuinya ketika ia
membakar batu bara dalam sebuah tabung tertutup, massa abu yang dihasilkan lebih
sedikit daripada batu bara yang digunakan. Interpretasinya bahwa batu bara itu sudah
berubah menjadi suatu bahan yang tidak terlihat yang ia defenisikan sebagai gas atau
roh ( Anonim, 2007)
Karbondioksida adalah salah satu gas diatmosfir, terdistribusi seragam pada
permukaan bumi dengan konsentrasi sekitar 0.033 % atau 330 ppm. Secara komersil,
CO2 digunakan sebagai refrigeran, minuman bersoda, dan alat pemadam api. Karena
konsentrasinya yang rendah diudara, secara praktek sulit untuk mengekstrak gas ini
dari udara. Kebanyakan karbondioksida diperoleh dari hasil samping dari proses
lain,seperti produksi etanol dengan fermentasi dan pembuatan ammoniak (
Shakhashiri, 2008 ).
A. Sifat-sifat Karbondioksida (Anonim, 2007) :
1. Rumus molekul : CO2
2. Berat molekul : 44,0095 gr/mol
3. Sifat fisik : gas tak berwarna (pada temperatur ruangan)
4. Massa jenis : 1600 kg/m3
5. Titik lebur : -57°C
6. Titik didih : -78°C
7. Kelarutan dalam air : 1,45 kg/m³
8. Kalor laten sublimasi : 25,13 kJ/mol
9. Viskositas : 0,07 cP pada −78°C
10. Tekanan kritis : 7821 kPa
11. Suhu kritis : 31,1°C
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2.3 Etilen karbonat
Etilen karbonat adalah salah satu ester dari etilen glikol dan asam carbonik.
Pada temperatur ruang ( 250 C ) etilen karbonat berbentuk kristal transparan seperti
padatan. Pada suhu 34-370 C berbentuk cairan yang tidak berwarna dan tak berbau.
A. Sifat-sifat etilen karbonat ( Anonimb,2009 ) :
1. Berat molekul : 88,06 gr/mol
2. Bentuk fisik : padatan berwarna kekuningan (pada suhu
25oC) dan cairan tak berwarna (pada 34-37
o C)
3. Titik leleh : 34-37o C
4. Titik didih : 260,7 o C
5. Titik beku : 360 C
6. Densitas : 1.3210 g/cm3
7. Flash point : 150 o C
8. Viskositas ( 400 C ) : 1,5 cp
9. Spesifik gravity : 1,3
2.4 Air
Air mempunyai rumus kimia H2O, yang berarti satu molekul air terdiri dari
dua atom hydrogen dan satu atom oksigen. Sering digunakan sebagai pelarut. Air
merupakan senyawa kimia yang paling aman dan paling dibutuhkan seluruh makhluk
hidup karena tanpa air, makhluk hidup tidak akan dapat bertahan hidup. Ilmu yang
mempelajari tentang kandungan, sifat-sifat, proses penyebaran, dan kebiasaan alami
air dikenal dengan hidrologi. Hidrologi merupakan induk ilmu untuk percabangan
teknik sipil, dan hidrologi mempelajari masalah persediaan air dan penyaluran
kotoran, sistem pengaliran air dan irigasi, peraturan navigasi dan sungai, dan
pengendalian banjir dan tenaga air ( Anonima, 2007 ).
A. Sifat-sifat Air (Perry,1997) :
1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol
2. Titik lebur : 0 C (1 atm)
3. Titik didih : 100 C (1 atm)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
4. Densitas : 1 gr/ml (4 C)
5. Spesifik graviti : 1,00 (4 C)
6. Indeks bias : 1,333 (20 C)
7. Viskositas : 0,8949 cP
8. Kapasitas panas : 1 kal/gr
9. Panas pembentukan : 80 kal/gr
10. Panas penguapan : 540 kal/gr
11. Temperatur kritis : 374 C
12. Tekanan kritis : 217 atm
2.5 Ethylene Glycol
Etilen glikol pertama kali ditemukan oleh Charles Adolphe Wurtz pada tahun
1859 dengan hidrolisis etilen glikol diasetat via saponifikasi dengan KOH dan pada
tahun 1860 melalui hidrolisis etilen oksida. Senyawa ini belum di komersialkan
hingga perang dunia pertama, dimana etilen glikol disintesis dari etilen diklorida dan
digunakan sebagai substituent gliserol pada industri peledakan di jerman. Di
Amerika, produksi semi komersial etilen glikol via etilen klorohidrin dimulai pada
tahun 1917. Pabrik etilen glikol pertama berdiri pada 1925 di West Virginia (
Anonimc, 2009).
Monoetilen glikol yang sering disebut etilen glikol adalah cairan jenuh, tidak
berwarna, tidak berbau, berasa manis dan larut sempurna dalam air. Grup hidroksil
pada glikol memberikan kemungkinan turunan senyawa yang lebih luas. Gugus
hidroksil ini bisa diubah menjadi aldehid, alkil halide, amina, azida, asam karboksil,
eter, merkaptan, ester nitrat, nitril, ester nitrit, ester organic, ester posphat, dan ester
sulfat. Senyawa-senyawa ini membuat etilen glikol bisa menjadi senyawa
intermediet dalam banyak reaksi. Terutama dal;am formasi resin, termasuk
kondensasi dengan dimetil terephtalat atau asam terephtalat yang menghasilkan resin
polyester ( MEG Global Group, 2008 ).
Rumus molekul etilen glikol adalah HOCH2CH2OH dan struktur molekulnya
seperti yang ditampilkan pada gambar 2.1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Gambar 2.1 Struktur Molekul Etilen Glikol ( Anonimc, 2009 )
Tabel 2.1 Beberapa kegunaan etilen glikol ( MEG Global Group, 2008 ) :
Sifat/ Karakteristik Aplikasi / Kegunaan
Senyawa intermediet dari resin - Resin polyester ( Fibers, Containers
dan films )
- Resin ester sebagai plasticizers (
adhesive, pernis, dan pelapis )
- Alkyd-type resins ( karet sintetis,
adhesive, pelapis permukaan )
Solven coupler ( pasangan pelarut ) - Sebagai penstabil pada formasi gel
Penurunan titik pembekuan
( Freezing Point Depression )
- Fluida penghilang es ( deicing fluids )
pada pesawat terbang, dan
landasannya.
- Sebagai fluida penghantar panas ( heat
transfer fluids ) pada kompresor gas,
pemanas, pendingin udara, proses
pendingin
- Antibeku pada kendaraan dan
pendingin.
- Formulasi berdasarkan air seperti
adesif, cat latex dan emulsi aspal )
Pelarut - Garam konduktif medium pada
kapasitor elektrolitik
Humectant - Serat tekstil, kertas, kulit, adhesive
dan lem
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Secara komersial, etilen glikol di Indonesia digunakan sebagai bahan baku
industri polyester ( tekstil ) sebesar 97,34%. Sedangkan sisanya sebesar 2,66%
digunakan sebagai bahan baku tambahan pada pembuatan cat, cairan rem, solven,
alkil resin, tinta cetak, tinta ballpoint, foam stabilizer, kosmetik, dan bahan anti beku.
Ada beberapa proses pembuatan etilen glikol, yaitu (Mc Ketta dan
Cunningham,1984) :
2.5.1. Proses Du Pont Fomaldehid
Dalam proses ini formaldehid direaksikan dengan karbon monoksida dan air
untuk membentuk asam glikolat untuk selanjutnya diesterifikasi dengan
menggunakan metanol, etanol atau propanol dan produk alkil glikolat dihidrogenasi
dalam fase uap menggunakan katalis kromat menghasilkan monoetilen glikol dan
alkohol (Mc Ketta dan Cunningham,1984).
CO + CH2O + H2O H*
HOOCCH2OH
HOOCCH2OH + CH3OH CH3OOCCH2OH + H2O
CH3OOCCH2OH + H2 Cr2O3
HOCH2CH2OH + CH3OH
2.5.2. Proses Hidrolisis Etilen Oksida
1. Proses Katalitik
Merupakan proses pembuatan monoetilen glikol dengan mereaksikan air dan
etilen oksida dalam reaktor adiabatik katalitik. Etilen oksida murni atau campuran air
dengan etilen oksida (keduanya dalam fasa cair), digabungkan dengan air recycle
dengan perbandingan mol air dengan etilen oksida 5 : 1, dikondisikan hingga
mencapai kondisi yang disyaratkan dalam reaktor katalitik. Pada proses katalitik ini
digunakan katalis untuk memperbesar selektivitas terhadap monoetilen glikol
sekaligus mengurangi jumlah ekses air yang ditambahkan sehingga akan mengurangi
kebutuhan energi dalam proses pemisahan antara monoetilen glikol dengan air yang
tidak bereaksi (Mc Ketta dan Cunningham,1984).
2. Proses non Katalitik
Merupakan proses hidrolisis etilen oksida dengan air yang akan membentuk
monoetilen glikol dengan hasil samping berupa dietilen glikol dan trietilen glikol.
Mula-mula etilen oksida murni atau campuran air dengan etilen oksida digabungkan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
dengan air recycle dengan perbandingan mol air dengan etilen oksida = 20 : 1 ( air
dalam jumlah yang sangat berlebih digunakan untuk mencapai selektivitas
monoetilen glikol yang tinggi ), dipanaskan sampai kondisi reaksi pada reaktor
tubular untuk diubah menjadi monoetilen glikol dengan hasil samping berupa
dietilen glikol dan trietilen glikol (Mc Ketta dan Cunningham,1984). Air berlebih
pada proses ini dihilangkan dengan menggunakan evaporator dan etilen glikol
dimurnikan dengan distilasi vakum ( Kirk dan Othmer, 1990 ).
Gambar 2.2 Proses sederhana pembuatan etilen glikol
( Kirk dan Othmer, 1990 )
2.5.3 Proses Karbonasi
Etilen glikol dapat diproduksi dengan mereaksikan etilen oksida dengan
karbondioksida membentuk etilen karbonat yang selanjutnya dihidrolisis menjadi
etilen glikol. Unit oksidasi etilen dengan proses langsung menghasilkan etilen oksida
yang kemudian diabsorbsi oleh suatu larutan absorben sebelum memasuki unit
karbonasi. Keluaran dari menara absorbsi direaksikan dengan karbondioksida
kemudian dikonversi menjadi etilen karbonat yang kemudian masuk ke unit
hidrolisis untuk membentuk etilen glikol ( Kawabe dkk, 1998 ).
Keuntungan yang paling signifikan pada proses ini yaitu konversi etilen
oksida menjadi etilen glikol yang hampir sempurna dimana hanya sekitar 1%
dihasilkan dietilen glikol dan senyawa glikol lain ( Kirk dan Othmer, 1990 ).
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Ada 3 reaksi utama dalam pembuatan etilen glikol dari etilen dengan proses
karbonasi, yaitu ( Kirk dan Othmer, 1990 ):
C2H4 + O2 C2H4O
C2H4O + CO2 C3H4O3
C3H4O3 + H2O CO2 + C2H6O
Gambar 2.3 flow diagram pembuatan etilen glikol dengan proses karbonasi
( Kawabe dkk, 1998 )
Diagram alir diatas mengilustrasikan proses, komponen yang terlibat, zat
inert dan sistem pembersihan ( purging system ). Proses ini terbagi atas 3 tahap
utama yaitu, absorbsi etilen oksida dengan menggunakan suatu larutan absorban
yang terdiri atas etilen glikol, etilen karbonat yang di-recycle dan air. Tahap kedua
yaitu, proses karbonasi etilen oksida dengan CO2. Tahap yang terakhir adalah
hidrolisis etilen karbonat ( Kawabe dkk, 1998 ).
A. Sifat fisik etilen glikol ( Anonimd, 2007 )
1. Berat molekul : 62.068 g/mol
2. Densitas : 1.1132 g/cm³
3. Titik leleh : −12.9 °C (260 K)
4. Titik didih : 197.3 °C (470 K)
5. Titik beku : -13o C
5. Flash Point : 244 F ( Huntsmana, 2006 )
6. Spesifik grafiti ( 20o C ) : 1,115 ( Huntsman
a, 2006 )
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
7. Viskositas ( 20o C ) : 20,9 Cp
8. Densitas ( 20o C) : 9,28 lb/gal
.
B. Dietilen glikol ( Huntsmanb ,2006 )
1. Berat molekul : 106 g/mol
2. Titik didih : 244,8o C
3. Flash point : 290o F
4. Titik beku : -10,5o C
5. Spesifik grafiti (20o C) : 1,1184
6. Viskositas (20o C) : 35,7 Cp
7. Densitas (20o C) :9,31 lb/gal
2.6 Perbandingan Dan Pemilihan Proses
Dari ketiga proses yang dijelaskan diatas, proses yang paling efektif dan
efisien adalah proses karbonasi. Pada proses du-pont, membutuhkan biaya yang
cukup tinggi dalam hal penyediaan bahan, seperti formaldehid, air, karbon
monoksida dan methanol, dan peralatan yang cukup banyak juga akan meningkatkan
biaya produksi dengan proses ini. Sedangkan pada proses karbonasi hanya
membutuhkan bahan yaitu etilen, oksigen dari udara, karbondioksida dan air. Juga
tahapan proses yang tidak memerlukan banyak peralatan membuat proses ini lebih
ekonomis dibanding proses du-pont ( Kirk dan Othmer, 1990).
Untuk proses dengan hidrasi etilen oksida, agar absorbsi etilen oksida dengan
air maksimal, maka digunakan air dalam jumlah yang besar. Setelah prosedur
absorbsi dan separasi etilen oksida, air yang digunakan dalam jumlah besar tersebut
harus dipanaskan, sehingga akan membutuhkan jumlah energi yang sangat besar
(Kawabe dkk, 1998). Penggunaan air berlebih ini dilakukan untuk meminimalkan
pembentukan senyawa glikol yang tinggi seperti dietilen glikol dan trietilen glikol
(Bhise & Harold, 1985). Selain itu proses ini juga membutuhkan banyak tahap untuk
menghasilkan etilen glikol (Kawabe dkk, 1998). Dengan menggunakan proses
karbonasi, penggunaan air berlebih dapat dihindari karena proses ini menggunakan
karbondioksida, dimana CO2 ini bisa mengurangi pembentukan senyawa glikol berat,
sehingga hanya memerlukan air yang lebih sedikit. Proses ini juga mereduksi
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
beberapa peralatan mahal untuk pemurnian etilen glikol seperti stripper. Keuntungan
yang lainnya yaitu kondisi operasinya lebih mudah dibandingkan dengan hidrasi
etilen secara langsung (Bhise & Harold, 1985).
2.7 Deskripsi Proses
Proses produksi etilen glikol (C2H6O2) dapat dibagi menjadi empat tahapan
proses yaitu proses persiapan bahan baku, proses karbonasi, proses hidrolisis, dan
proses pemurnian etilen glikol.
2.7.1 Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi etilen glikol adalah gas
etilen oksida dan gas karbon dioksida. Etilen oksida (C2H4O) dari Tangki Etilen
(TT-101) pada tekanan 1,01 bar dan temperatur 30 C di alirkan dengan blower JB-
101 ke Heater 1 (E-101) sebelum tekanannya dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan
Kompresor 1 (JC-101).
Gas karbondioksida (CO2) dari Tangki karbondioksida (TT-102) pada
tekanan 1,1 bar dan temperatur 30 C di alirkan dengan blower JB-102 ke
Kompresor 1 (JC-101) untuk menaikkan tekanannya menjadi 14,5 bar lalu dialirkan
menuju Heater 2 (E-102) untuk menaikkan temperatur menjadi 100 C . Kemudian
gas etilen oksida akan dicampur dengan gas karbon dioksida di dengan perbandingan
laju alir mol etilen oksida per karbondioksida = 0,87 (Becker, 1983) sebagai umpan
di Reaktor Karbonasi (R-201).
2.7.2 Proses Karbonasi
Pembuatan etilen glikol dihasilkan melalui proses karbonasi etilen oksida
dengan katalis molybdenum dan dihasilkan senyawa intermediat yaitu etilen
karbonat. Reaksi berlangsung secara eksotermik sehingga untuk menyerap kelebihan
panas reaksi digunakan Reaktor Fixed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana reaksi
berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas.
Reaksi yang berlangsung adalah:
C2H4O + CO2 C3H4O3
Etilen oksida karbon dioksida etilen karbonat
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Proses karbonasi ini berlangsung pada tekanan 14,5 bar dengan suhu operasi
80 - 150 C. Jika temperatur operasi terlalu rendah maka laju reaksi menjadi rendah,
reaksi akan berlangsung sangat lama, ukuran reaktor akan lebih besar sehingga tidak
ekonomis. Disisi lain, jika proses dioperasikan pada temperatur tinggi maka banyak
panas yang hilang dan memberikan efek buruk pada kualitas produk yang dihasilkan.
Dari pertimbangan diatas maka suhu operasi yang digunakan adalah 100 C. Konversi
reaksi etilen oksida menjadi etilen karbonat adalah 99% (Kawabe dkk, 1998).
Produk dari reaktor karbonasi dialirkan dengan pompa (P-102) ke separator
tekanan rendah (FG-101) melalui penurunan tekanan pada Ekspander 1 (JE-101)
yaitu 2,5 bar. Produk atas yang keluar dari separator berupa karbon dioksida berlebih
yang kemudian ditampung di tangki penampungan gas buang sementara (TT-103).
Sedangkan pada produk bawah tekanannya dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan
kompresor 4 (JC-301) dan dipanaskan hingga suhu 1500C dengan heater 4 (E-104)
sebagai umpan direaktor hidrolisis.
2.7.3 Proses Hidrolisis
Air masuk pada suhu 300C kemudian tekanan dinaikkan menjadi 14,5 bar
dengan kompresor 3 (JC-103) dan dipanaskan sampai suhu 1500C menggunakan
heater 3 (E-103) kemudian dialirkan melalui pompa 1 (P-101) ke reaktor hidrolisis
(R-102), bersamaan dengan produk bawah separator 1 (FG-101) yang mengandung
etilen karbonat.
Sama seperti reaksi karbonasi, reaksi hidrolisis berlangsung secara
eksotermik sehingga diperlukan Reaktor Fixed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana
reaksi berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa
panas. Reaksi yang berlangsung adalah:
C3H4O3 + H2O CO2 + C2H6O2 (1)
Etilen karbonat Air karbon dioksida Etilen gikol
2C3H4O3 + H2O 2 CO2 + C4H10O3 (2)
Etilen karbonat Air karbon dioksida dietilen gikol
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Reaksi dalam reaktor hidrolisis berlangsung pada suhu 1500C dan tekanan
14,5 bar (Kawabe dkk, 1998). Kondisi ini sesuai agar etilen glikol yang dihasilkan
lebih banyak serta konversi reaksi mencapai 99%.(Becker, 1983).
Produk yang dihasilkan pada reaktor ini adalah etilen glikol, dietilen glikol,
dan sisa gas lain.
2.7.4 Pemurnian Produk
Produk yang dihasilkan dari reaktor hidrolisis dialirkan dengan pompa 4
(P-104) menuju separator tekanan rendah II (FG-102) yang sebelumnya dilakukan
penurunan tekanan dengan Ekspander 2 (JE-102) dan penurunan suhu menjadi 1000C
menggunakan Cooler 1 (E-105). Produk atas separator mengeluarkan gas buang yang
kemudian ditampung di tangki penampungan gas sementara (TT-103) melalui blower
4(JB-104). sedangkan produk bawah dilanjutkan ketahap evaporasi yang sebelumnya
dilakukan penurunan tekanan hingga 1 bar dengan Ekspander 2 (JE-102).
Tahap selanjutnya yaitu penghilangan air menggunakan Evaporator dengan
suhu 1200C. Produk atas pada evaporator akan mengeluarkan air, etilen oksida dan
karbondioksida. Sedangkan produk bawah mengeluarkan etilen glikol, dietilen glikol
dan sisa etilen karbonat.
Hasil produk bawah evaporasi kemudian dialirkan dengan pompa 6 (P-106)
menuju destilasi tetapi harus ditingkatkan suhu umpan menjadi 1970C menggunakan
heater 5 (E-106). Produk atas (destilat) keluar dalam bentuk cair yaitu etilen glikol
suhu 1000C dan akan didinginkan dengan Cooler 2 (E-108) hingga suhu 30
0C yang
kemudian dialirkan ke tangki produk (TT-104) dengan tingkat kemurnian 99%.
Sedangkan produk bawah berupa Dietilen glikol dan Etilen karbonat keluar
Reboiler (E-109) pada suhu 2500C dalam bentuk uap - cair kemudian dialirkan ke
Flash drum (V-101) untuk memisahkan etilen karbonat dengan dietilen glikol.
Produk atas Flash drum berupa dietilen glikol dan didinginkan dengan Condensor
Subcooler (E-110) menjadi suhu 300C dan dialirkan dalam tangki Dietilen glikol
(TT-105). Sedangkan produk bawah berupa etilen karbonat keluar pada suhu 2500C
yang didinginkan dengan Cooler 3 (E-111) sampai suhu 1000C dan dilanjutkan
dengan Cooler 4 (E-112) sehingga suhunya menjadi 350C kemudian ditampung
ditangki Etilen karbonat (TT-106).
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan etilen glikol dengan
kapasitas produksi 10101,0101 kg/jam diuraikan sebagai berikut:
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Waktu bekerja / tahun : 330 hari
Satuan operasi : kg/jam
3.1 Reaktor I
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor I (Reaktor Karbonasi)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 2 Alur 4 Alur 7
C3H6O3 - - 14480,5136
CO2 73,5526 7756,3561 522,70405
C2H4O 7281,7140 - 37,6750596
Total 7355,2667 7756,3561 15040,8927
15039,2211 15039,2211
3.2 Separator I
Tabel 3.2 Neraca Massa Separator I
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 9 Alur10 Alur 8
C3H4O3 2.2160 14478.2975 14480,5136
CO2 244.8968 276.1357 521,0325
C2H4O 3.1993 34.4758 37,6751
Total 250.3121 14788.9090 15039,2211
15039,2211 15039,2211
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3.3 Reaktor II
Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor II (Reaktor Hidrolisis)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 6 Alur 12 Alur 13
C2H6O2 - - 10012,6361
C4H10O3 - - 155,4511
H2O 3987,8005 - 1057,3335
C3H4O3 - 14478,2975 14,4212
CO2 - 276,1357 7503,1463
C2H4O - 34,4758 34,4758
Total 3987,800474 14788,909 18777,46402
18777,46402 18777,46402
3.4 Heater
Tabel 3.4 Neraca Massa Heater
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 15
C2H6O2 10012,6361 10012,6361
C4H10O3 155,4511 155,4511
H2O 1057,3335 1057,3335
C3H4O3 14,4212 14,4212
CO2 7503,1463 7503,1463
C2H4O 34,4758 34,4758
Total 18777,4640 18777,4640
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3.5 Separator II
Tabel 3.5 Neraca Massa Separator II
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 16 Alur 17 Alur 15
C2H6O2 0 10012,6361 10012,6361
C4H10O3 0 155,4511 155,4511
H2O 102,1831 955,1504 1057,3335
C3H4O3 0 14,4212 14,4212
CO2 7384,1255 119,0209 7503,1463
C2H4O 26,8189 7,6569 34,4758
Total 7513,1275 11264,3365 18777,4640
18777,4640 18777,4640
3.6 Evaporator
Tabel 3.6 Neraca Massa Evaporator
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 19 Alur 20 Alur 18
C2H6O2 - 10012,6361 10012,6361
C4H10O3 - 155,4511 155,4511
H2O 955,1504 - 955,1504
C3H4O3 0 14,4212 14,4212
CO2 119,0209 - 119,0209
C2H4O 7,6569 - 7,6569
Total 1081,8281 10182,5084 11264,3365
11264,3365 11264,3365
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3.7 Kolom Distilasi
Tabel 3.7 Neraca Massa Kolom Distilasi
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 21 Alur 27 Alur 31
C2H6O 10012,6361 10000 12,6361
C4H10O3 155,4511 101,0101 59,2110
C3H4O3 14,4212 0 9,0636
Total 10182,50844 10101,0101 80,9107
10182,50844 10182,50844
3.8 Kondensor
Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 25 Alur 26 Alur 27
C2H6O 14467,4706 10000 4467,4706
C4H10O3 178,0764 101,0101 77,0663
C3H6O3 0 0 0
Total 14645,5470 10101,0101 4544,5369
14645,5470 14645,5470
3.9 Reboiler
Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 31 Alur Vb Alur Lb
C2H6O 12,6361 1106,6468 1119,9763
C4H10O3 59,2110 4767,8372 4825,2654
C3H6O3 9,0636 793,7682 803,3291
Total 80,9107 6668,2522 6748,5708
6748,5708 6748,5708
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3.10 Flash Drum
Tabel 3.10 Neraca Massa Flash Drum
Komponen
Keluar (kg/jam)
Masuk (kg/jam)
Alur 32 Alur 35 Alur 31
C2H6O 12,6361 0 12,636
C4H10O3 59,2110 0 59,211
C3H6O3 9,0636 9,064
Total
71,8471 9,0636 80,9107
80,9107 80,9107
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB IV
NERACA PANAS
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 25oC
4.1 Heater 1 (E-101)
Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 106404,9019 -
Produk - 1233471,834
Steam 1127066,932 -
Total 1233471,834 1233471,834
4.2 Heater 2 (E-102)
Tabel 4.2 Neraca Panas Heater 2 (E-102)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 39424,1883 -
Produk - 512179,8825
Steam 472755,6942 -
Total 512179,8825 512179,8825
4.3 Heater 3 (E-103)
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater 3 (E-103)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 83013,9278 -
Produk - 2109960,5745
Steam 2026946,6466 -
Total 2109960,5745 2109960,5745
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
4.4 Reaktor Karbonasi (R-101)
Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor I
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 1740794,9212 -
Produk - 2706096,2715
ΔHr 1876194,4076 -
Air Pendingin - 910893,0573
Total 3616989,3288 3616989,3288
4.5 Heater 4 (E-104)
Tabel 4.5 Neraca Panas Heater 4 (E-104)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2687598,9950 -
Produk - 4608596,4435
Steam 1920997,4485 -
Total 4608596,4435 4608596,4435
4.6 Reaktor Hidrolisis (R-102)
Tabel 4.6 Neraca Panas Reaktor II
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 6718557,0179
Produk 5371449,5173
ΔHr 19477163,6215
Air Pendingin 20824271,1222
Total 26195720,6394 26195720,6394
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
4.7 Cooler 1 (E-105)
Tabel 4.7 Neraca Panas Cooler 1
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 5317838.0476 -
Produk - 2963844.3052
Air Pendingin - 2353993.7424
Total 5317838.0476 5317838.0476
4.8 Evaporator (FE-101)
Tabel 4.8 Neraca Panas Evaporator
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 2738177.6445 -
Produk - 3138416.8488
Steam 400239.2044 -
Total 3138416.8488 3138416.8488
4.9 Heater 6 (E-106)
Tabel 4.9 Neraca Panas Heater 6 (E-106)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2961625.8189 -
Produk - 5586531.1470
Steam 2624905.3281 -
Total 5586531.1470 5586531.1470
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
4.10 Kondensor (E-107)
Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 5550241.0133 -
Produk - 2301579.7190
Kondensor duty - 3248661.2943
Total 5550241.0133 5550241.0133
4.11 Cooler 2 (E-108)
Tabel 4.12 Neraca Panas Cooler 2
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2301579.7190 -
Produk - 148628.4377
Kondensor duty - 2152951.2813
Total 2301579.7190 2301579.7190
4.12 Reboiler (E-109)
Tabel 4.11 Neraca Panas Reboiler
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 3004239.4794 -
Produk - 2125075.5806
Reboiler duty -879163.8989 -
Total 2125075.5806 2125075.5806
4.13 Kondensor Subcooler (E-110)
Tabel 4.13 Neraca Panas Kondensor Subcooler (E-110)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 23251.9484 -
Produk - 833.5279
Kondensor duty - 22418.4205
Total 23251.9484 23251.9484
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
4.14 Cooler 3 (E-111)
Tabel 4.14 Neraca Panas Cooler 3 (E-111)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 5497.9031 -
Produk - 1668.2694
Kondensor duty - 3829.6337
Total 5497.9031 5497.9031
4.15 Cooler 4 (E-112)
Tabel 4.15 Neraca Panas Cooler 4 (E-112)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 1668.2694 -
Produk - 214.2663
Kondensor duty - 1454.0031
Total 1668.2694 1668.2694
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan Etilen Oksida (TT-101)
Fungsi : Untuk menyimpan Etilen Oksida untuk kebutuhan 7 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 8 unit
Kapasitas : 210,6523 m3
Kondisi Operasi :
- Temperatur : 30 0C
- Tekanan : 1,01 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 5,35 m
- Tinggi : 8,02 m
- Tebal : 1 ½ in
- Tutup
- Diameter : 5,35 m
- Tinggi : 1,34 m
- Tebal : 1 ½ in
2. Heater 1 (E-101)
Fungsi : Menaikkan temperatur etilen oksida sebelum menuju R-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7281,71 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 16
Diameter shell : 8 in
Daya : 15 hp
3. Tangki Penyimpanan Karbon Dioksida (TT-102)
Fungsi : Untuk menyimpan Karbon dioksida untuk kebutuhan 7 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 5 unit
Kapasitas : 162,8835 m3
Kondisi Operasi :
- Temperatur : 30 0C
- Tekanan : 1,1 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 5, 2 m
- Tinggi : 7,83 m
- Tebal : 1 ½ in
- Tutup
- Diameter : 5,2 m
- Tinggi : 1,31 m
- Tebal : 1 ½ in
4. Ekspander 1 (JE-101)
Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari tangki penyimpan CO2
sebelum dimasukkan ke Reaktor karbonasi ( R-101)
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : carbon steel
Tekanan masuk : 68 bar
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan keluar : 14,5 bar
Kapasitas : 4,8477 m3/jam
Daya : 90 hp.
5. Heater 2 (E-102)
Fungsi : Menaikkan temperatur karbon dioksida sebelum menuju
reaktor I ( R-101).
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7756,356 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 52
Diameter shell : 12 in
6. Tangki Penyimpanan Air (TT-103)
Fungsi : Untuk menyimpan air
Bentuk :Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 7 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kapasitas : 114,849 m3
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,01 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 4,4435 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Tinggi : 6,6653 m
- Tebal : 2 in
Tutup
- Diameter : 4,4435 m
- Tinggi : 0,7405 m
- Tebal : 2 in
7. Pompa Air (P-101)
Fungsi : Memompa Air dari tangki penyimpanan air menuju Heater 3
(E-103)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 25,9141 gpm
Daya : ½ hp
8. Heater 3 (E-103)
Fungsi : Menaikkan temperatur air sebelum menuju reaktor II ( R-
101).
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 3987,80 kg/jam
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 8 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 9/16 in square pitch
Jumlah tube : 10
Diameter shell : 10 in
9. Reaktor Karbonasi (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi karbonasi etilen
oksida.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : Plug Flow Reactor
Type Reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Kapasitas : 24,57074991 m3
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
- Temperatur masuk : 100°C
- Temperatur keluar : 100°C
- Tekanan operasi : 14,5 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 4,03 m
- Panjang : 12 m
- Tebal : 2 in
- Tutup
- Diameter : 4,03 m
- Panjang : 1,0075 m
- Tebal : 2 in
10. Separator Tekanan Rendah I (FG-101)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor I (R-101)
Bentuk : Silinder vertical dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur : 100°C
Tekanan : 2,5 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Diameter : 0,536 m
- Panjang : 13,9824 ft
- Tebal : 1,25 in
- Tutup
- Diameter : 0,536 m
- Panjang : 0,6858 m
- Tebal : 1,25 in
11. Blower 3 (JB-103)
Fungsi : Memompa gas buang dari Evaporator (FE-101) menuju
udara luar
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 69,3636 m3 /jam
Daya : 1 hp
12. Pompa 2 (P-102)
Fungsi : Memompa campuran dari Reaktor karbonasi (R-101)
menuju Separator I (FG-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 104,6948 gpm
Daya : 1 ¼ hp
13. Heater 4 (E-104)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran dari separator I (FG-101)
sebelum menuju R-102
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 14788,909 kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 52
Diameter shell : 12 in
14. Reaktor Hidrolisis (R-102)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisis etilen
karbonat.
Jenis : Plug Flow Reactor
Type Reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Kapasitas : 158,95 m3
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
- Temperatur masuk : 150°C
- Temperatur keluar : 150°C
- Tekanan operasi : 14,5 bar
Kondisi fisik :
- Jumlah Tube : 26 buah
- Silinder
- Diameter : 7,096 m
- Panjang : 20 m
- Tebal : 2 ¼ in
- Tutup
- Diameter : 7,096 m
- Panjang : 1,774 m
- Tebal : 2 ¼ in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
15. Cooler 1 (E-106)
Fungsi : Mendinginkan campuran dari Reaktor Hidrolisis (R-102)
menuju Separator II (FG-102).
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 18777,46402 kg/jam
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1691 in square pitch
Jumlah tube : 112
Diameter shell : 21 ¼ in
16. Separator Tekanan Rendah II (FG-102)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor II (R-102)
Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 2,5 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,16 m
- Panjang : 14,7277 m
- Tebal : 1,5 in
- Tutup
- Diameter : 2,16 m
- Panjang : 0,54 m
- Tebal : 1,5 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
17. Blower 2 (JB-102)
Fungsi : memompa campuran dari Separator II (FG-102) menuju
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 2123,3193 m3 /jam
Daya : 8 hp
18. Evaporator (FE-101)
Fungsi : Menghilangkan air dari campuran bottom Separator II
(FG-102) sebelum dimasukkan ke kolom destilasi T-101
Bentuk : Long-tube Vertical Evaporator
Tipe : Single Effect Evaporator
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan Konstruksi : carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 11264,3365 kg/jam
Diameter shell : 10 in
Pitch (PT) : 1 169 in triangular pitch
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 12 BWG
Jumlah tube : 18
Panjang tube : 12 ft
19. Blower 3 (JB-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju
alur gas buang
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 1804,6601 m3 /jam
Daya : 7 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
20. Pompa 3 (P-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju kolom
destilasi (T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1673,8839 gal/mnt
Daya : 1 hp
21. Heater 5 (E-105)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran sebelum menuju kolom
destilasi (T-101)
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 10182,5084 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 86
Diameter shell : 13,25 in
22. Kolom Distilasi 1 (T-101)
Fungsi : memisahkan campuran etilen glikol dan dietilen glikol
Jenis : sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 grade A
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur : 197°C
- Tekanan : 1,01 atm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tray spacing (t) = 0,5 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm
Space between hole center (p’)= 12 mm
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Column Diameter (T) = 1,4822 m
Weir length (W) = 1,0375 m
Downsput area (Ad) = 0,1518 m2
Active area (Aa) = 1,421 m2
Weir crest (h1) = 0,0035m
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 10,5 m
Tinggi tutup = 0,3705 m
Tinggi total = 11,2411 m
Tekanan operasi = 1,09 atm = 101 kPa
Tebal silinder = 21 in
23. Kondensor (E-107)
Fungsi : Mengubah fasa uap campuran etilen glikol menjadi
fasa cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 10101,0101 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 282
Diameter shell : 25 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
24. Drum Penampung (D-101)
Fungsi : Menampung distilat dari kolom destilasi (T-101)
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 20,3386 m3
Kondisi operasi:
- Temperatur : 100°C
- Tekanan : 1,01 bar
Kondisi Fisik :
- Silinder
- Diameter : 4,8377 m
- Panjang : 9,5811 m
- Tebal : 831 in
- Tutup
- Diameter : 4,8377 m
- Panjang : 1,2094 m
- Tebal : 831 in
25. Pompa Refluks Destilat (P-104)
Fungsi : Memompa campuran refluk destilat dari drum penampung (D-101)
ke Destilasi (T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 2958,237 gal/mnt
Daya : 1 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
26. Pompa Destilat (P-105)
Fungsi : Memompa destilat dari Drum penampung (D-101) ke Cooler 2
(E-107)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 21,293 gpm
Daya : 1/20 hp
27. Cooler 2 (E-108)
Fungsi : Mendinginkan campuran etilen glikol menjadi fasa cair
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 10101,0101 kg/jam
Diameter tube : ¾ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 15/16 in triangular pitch
Jumlah tube : 640
Diameter shell : 39 in
28. Tangki Penyimpanan Etilen Glikol (TT-104)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Glikol
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) : 30 0C
- Tekanan ( P) : 1,1 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 5,1028 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Tinggi : 7,6542 m
- Tebal : 1 ½ in
- Tutup
- Diameter : 5,1028 m
- Tinggi : 1,2757 m
- Tebal : 1 ½ in
29. Pompa Reboiler (P-106)
Fungsi : Memompa campuran bottom destilasi ke reboiler
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1611,1663 gpm
Daya : 1 hp
30. Reboiler (E-109)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran bottom sebelum
dimasukkan
ke kolom destilasi T-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 6748,5708 kg/jam
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1691 in square pitch
Jumlah tube : 95
Diameter shell : 19 ¼ in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
31. Flash Drum (V-101)
Fungsi : Memisahkan fasa cair Etilen karbonat dan dietilen
glikol dari campuran fasa gas
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240, Grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 250 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,316 m
- Tinggi : 6,632 m
- Tebal : 811 in
- Tutup
- Diameter : 2,316 m
- Tinggi : 0,579 m
- Tebal : 811 in
32. Blower 4 (JB-104)
Fungsi : mengalirkan cairan dietilen glikol dari flash drum
(V-101) menuju kondensor (E-110)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 23,6791 m3 /jam
Daya : 1/10 hp
33. Kondensor Subcooler (E-110)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran dietilen glikol
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 71,84714578 kg/jam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1691 in square pitch
Jumlah tube : 18
Diameter shell : 10 in
34. Pompa Destilat DEG (P-107)
Fungsi : Memompa campuran atas dari Kondensor subcooler ke
tangki penyimpan Dietilen Glikol.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 11,633 gpm
Daya : 101 hp
35. Tangki Penyimpanan Dietilen Glikol (TT-105)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Dietilen Glikol selama 10
hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,2818 m
- Tinggi : 3,4227 m
- Tebal : 411 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Tutup
- Diameter : 2,2818 m
- Tinggi : 0,5705 m
- Tebal : 411 in
36. Pompa Bottom EC (P-108)
Fungsi : Memompa campuran bawah dari Cooler 4 ke tangki
penyimpan Etilen Karbonat.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 13,0222 gpm
Daya : 101 hp
37. Cooler 3 (E-111)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat menjadi 1000C
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 9,06355 kg/jam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 in square pitch
Jumlah tube : 10
Diameter shell : 10 in
38. Cooler 4 (E-112)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat 350C
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 9,06355 kg/jam
Diameter tube : 1¼ in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 in square pitch
Jumlah tube : 10
Diameter shell : 10 in
39. Tangki Penyimpanan Etilen Karbonat (TT-106)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Karbonat selama 10 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 1,1289 m
- Tinggi : 1,6934 m
- Tebal : 1 in
- Tutup
- Diameter : 1,1289 m
- Tinggi : 0,2822 m
- Tebal : 1 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol
untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal
yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka
operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol
dengan cermat, mudah dan efisien. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap
peralatan proses dengan tujuan agar sarjana teknik dapat memantau dan mengontrol
kondisi di lapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para sarjana teknik dapat
segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada
dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik
mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat
dihasilkan secara optimal (Considine, 1985).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol ( controler ), penunjuk (
indicator ), pencatat ( recorder ), dan pemberi tanda bahaya ( alarm ). Instrumentasi
bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat
dilakukan secara manual atau otomatis. . Penggunaan instrumen pada suatu peralatan
proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada
pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut
dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau
disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan
(kontrol otomatis) (Timmerhaus dkk, 2004).
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen
adalah :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel
lainnya (Considine,1985).
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :
1. Sensing Elemen/Elemen Perasa (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel
yang diukur.
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan
temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan
sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur
perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang
diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun
meniadakan penyimpangan yang terjadi.
4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar
dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada
dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
(Considine,1985)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan
semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan
dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan
variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan
variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian
secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang
terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang
diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat
(indicatorer).
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah:
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
(Timmerhaus dkk,2004)
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah :
1. Untuk variabel temperatur:
Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur suatu alat. Dengan menggunakan Temperature
Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap
peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang
diinginkan. Temperature Controller kadang-kadang juga dapat mencatat
temperatur dari suatu peralatan secara berkala (Temperature Recorder).
Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur dari suatu alat
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk
mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat Dengan menggunakan Level
Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian
cairan dalam peralatan tersebut.
Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat.
3. Untuk variabel tekanan
Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan
perubahan tekanan dari peralatan operasi. Pressure Controller dapat juga
dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala (Pressure
Recorder).
Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat.
4. Untuk variabel aliran cairan
Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila
terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
laju aliran atau cairan suatu alat.
(Considine,1985)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra – rancangan Pabrik
Pembuatan Etilen Glikol dari etilen oksida dengan Proses Karbonasi
No Nama alat Jenis instrumen Kegunaan
1
Tangki gas
karbondioksida dan
etilen oksida
Pressure indicators
(PI) Menunjukkan tekanan dalam tangki
2 Blower
Flow controller
(FC) Mengontrol laju alir gas dalam pipa
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam blower
3
Heater, Kondenser,
Reboiler, dan Cooler
Temperature
Indicator (TC) Mengontrol suhu pada alat
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam alat
4 Ekspander
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan gas dalam alat
Temperature
Indicator (TC) Mengontrol suhu dalam alat
5 Reaktor
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam reaktor
Flow controller
(FC) Mengontrol laju alir dalam reaktor
Temperature
Indicator (TI) Menunjukkan suhu dalam reaktor
6 Separator tekanan
rendah
Level controller
(LC)
Mengontrol ketinggian cairan dalam
separator
Pressure indicator
controller alarm
(PICA)
Mengontrol, menunjukkan dan tekanan
dalam separator
Temperature
indicator (TI) Menunjukkan temperatur dalam separator
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra – rancangan Pabrik
Pembuatan Etilen Glikol dari etilen oksida dengan Proses Karbonasi (lanjutan )
No Nama alat Jenis instrumen Kegunaan
7 Kolom destilasi
Temperature
indicator (TI) Menunjukkan temperatur dalam kolom
distilasi
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam kolom distilasi
8 Evaporator Temperature
Controller (TC) Mengontrol suhu dalam alat
9 Tangki cairan Level indicator (LI) Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki
10 Pompa Flow Controller
(FC) Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
PI
FC
PC
Tangki Gas karbon dioksida Blower
TC
PC
Ekspander
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
TC
PC
LI
Heater, Condensor, Cooler Tangki Cairan
TC
PC
TC
Reboiler Evaporator
12
R-102
PC
TI FC
LC
TI
PICA
Reaktor Separator
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
PC
TI
FC
Kolom distilasi Pompa
Gambar 6.1 Alat-alat pengendali pada pabrik Pembuatan Etilen Glikol dari etilen
oksida dengan Proses Karbonasi
6.2 Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik,
oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud
tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan
pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.
Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja
adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan
pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat
dilakukan antara lain :
1. Meningkatkan spesialisasi ketrampilan karyawan dalam menggunakan peralatan
secara benar sesuai tugas dan wewenangnya serta mengetahui cara-cara
mengatasi kecelakaan kerja.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud
dapat meliputi :
Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang
tinggi dan bertanggung-jawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan
pelatihan pembinaan kepribadian.
Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan
memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan.
3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi
bagi karyawan yang tidak disiplin (Timmerhaus dkk, 2004).
Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja,
Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan
Kerja pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat
keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para
karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan
suasana kerja yang menyenangkan.
Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk
menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Timmerhaus dkk, 2004):
1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus seminimal
mungkin.
2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik.
3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas.
4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin .
5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran.
6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya.
7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Etilen Glikol
Dalam rancangan pabrik pembuatan etilen glikol, usaha-usaha pencegahan
terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut :
6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan
Proses produksi etilen glikol dari etilen oksida dengan proses karbonasi
menggunakan reaktor yang beroperasi pada suhu 80-150°C dengan menggunakan
bahan bakar minyak. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau
peledakan yang berasal dari reaktor. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat
menciptakan hal yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal.
Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan
terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada
tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses.
2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang
cukup untuk pemeriksaan.
3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran
steam, dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak menggangu gerakan
karyawan.
4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station setiap saat dalam
keadaan siaga.
5. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydran untuk jarak
tertentu.
Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja
No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :
1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara
dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas:
a. Smoke detector adalah detector yang bekerja berdasarkan terjadinya
akumulasi asap dalam jumlah tertentu.
b. Gas detector adalah detector yang bekerja berdasarkan kenaikan
konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang
mudah terbakar.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm
kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini
berupa:
Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus
(audible alarm).
Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh
pandangan mata secara jelas (visible alarm).
2. Panel Indikator Kebakaran
Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm
kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak di ruang
operator.
6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri
Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah
dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah
melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut :
1. Helm
2. Pakaian dan perlengkapan pelindung.
3. Sepatu pengaman.
4. Pelindung mata.
5. Masker udara.
6. Sarung tangan.
6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik
Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut :
1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering
atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.
2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik
untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan.
3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu
lintas pekerja.
4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.
6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal
petir yang dibumikan.
7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada
suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.
6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan
Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah :
1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di
dalam lokasi pabrik.
2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan
memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut.
3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan,
penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran,
korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat.
4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.
6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis
Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :
1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah
kemungkinan terguling atau terjatuh.
2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan
karyawan.
3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada
atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar
gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.
4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan
tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran.
5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk
menghindari terjadinya kecelakaan kerja.
Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai
disiplin bagi para karyawan yaitu:
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan.
2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.
3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan
yang ada.
4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada
atasan.
5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan
bahaya.
6. Setiap kontrol secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas
maintenance.
(Timmerhaus dkk, 2004)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VII
UTILITAS
Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam
memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan
prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin
kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan Etilen Glikol
adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan uap (steam)
2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan bahan kimia
4. Kebutuhan bahan bakar
5. Kebutuhan listrik
6. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada
pabrik pembuatan Etilen Glikol dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas
Nama Alat Kebutuhan Uap ( Kg/jam )
Heater 1( E-101 ) 327,9947394
Heater 2 ( E-102 ) 675,5822695
Heater 3 ( E-103 ) 1219,836769
Heater 4 ( E-104 ) 1156,075482
Evaporator 240,8679794
Heater 5 ( E-106) 1579,694432
Reboiler 529,0896783
Total 5729,141349
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 260oC dan tekanan
46,9231 bar. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 5729,141349 kg/jam.
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% dan faktor kebocoran sebesar
10% (Perry, 1999). Maka:
total steam yang dibutuhkan = 1,3 × 5729,141349 kg/jam
= 7447,883754 kg/jam
Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali, sehingga
Kondensat yang digunakan kembali = 80% × 7447,883754 kg/jam
= 5958,307003 kg/jam
Kebutuhan tambahan untuk ketel uap = 20% × 7447,883754 kg/jam
= 1489,576751 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan
proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan etilen
glikol adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan air untuk ketel
Air untuk umpan ketel uap = 1489,576751 kg/jam
2. Kebutuhan air pendingin
Kebutuhan air pendingin pada keseluruhan pabrik pembuatan etilen glikol
ditunjukkan pada tabel 7.2.
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat
Nama Alat Jumlah air (kg/jam)
Reaktor I 8716,679974
Reaktor II 199275,3217
Cooler 1 (E-105) 22526,25591
Kondensor (E-107) 31087,66789
Cooler 2 (E-108) 20602,40461
Kondensor subcooler (E-110) 214,53
Cooler 3 (E-111) 36,64721244
Cooler 4 (E-112) 13,91390506
Tangki penampung sementara 5988,638856
Total 288462,0604
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara
pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi,
maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan,
drift loss, dan blowdown (Perry, 1997).
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan:
We = 0,00085 Wc (T2 – T1) (Pers. 12-10, Perry, 1997)
Di mana :
Wc = jumlah air pendingin yang diperlukan
T1 = temperatur air pendingin masuk = 30°C = 86 °F
T2 = temperatur air pendingin keluar = 50°C = 131°F
Maka:
We = 0,0085 × 288462,0604× (131-86)
= 11033,67381 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk
ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka:
Wd = 0,002 × 288462,0604
= 576,9241209 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air
pendingin, biasanya antara 3-5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka:
1S
WW e
b (Pers. 12-12, Perry, 1997)
15
111033,6738Wb
= 2758,418453 kg/jam
Sehingga air tambahan yang diperlukan = We + Wd + Wb
=11033,674 + 576,924 + 2758,418
= 14369,016 kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3. Kebutuhan air proses
Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan etilen glikol adalah 9523.8693
kg/jam yaitu yang berasal dari Reaktor 1 (R-101). Kebutuhan air proses pada pabrik
pembuatan etilen glikol ditunjukkan pada tabel di bawah.
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik
Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)
Reaktor 1 (R-101) 3987,800474
Total 3987,800474
4. Air untuk berbagai kebutuhan
Perhitungan kebutuhan air domestik:
Menurut Metcalf et.al. (1984) kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift
adalah 40-100 liter/hari.
Diambil 100 liter/hari × jam
hari
24
1 = 4.16 ≈ 4 liter/jam
ρair = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter
Jumlah karyawan = 166 orang
Maka total air domestik = 4 × 166 = 664 liter/jam × 1 kg/liter = 664 kg/jam
Perkiraan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ditunjukkan pada tabel 7.4.
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan
Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)
Domestik dan kantor 664
Laboratorium 100
Kantin dan tempat ibadah 150
Poliklinik 50
Total 964
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah:
= 964 + 3987,8005 + 14369,01639 + 1489,576751
= 20810,3936 Kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Sumber air untuk pabrik pembuatan etilen glikol ini adalah dari Sungai Rokan,
Kabupaten Bengkalis, Provinsi Riau. Adapun kualitas air Sungai Rokan, Riau dapat
dilihat pada tabel 7.5.
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau
No Analisa Satuan Hasil
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20
21
22
23
I. FISIKA
Bau
Jumlah zat padat terlarut
Rasa
Jumlah zat padat tersuspensi
Suhu
II. KIMIA
Total kesadahan dalam CaCO3
Klorida
NO3-N
Zat organik dalam KMnO4 (COD)
SO4-
Sulfida
Fosfat (PO43-
)
Cr+2
NO3*)
NO2*)
Hardness (CaCO3)
pH
Fe2+
Mn2+
Zn2+
Ca2+
Mg2+
CO2 bebas
Cu2+
Ni2+
Cd2+
NO2-N
CN-
mg/L
TCU
Mg/L oC
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
Tidak berbau
28,8
Tidak berasa
117,8
30
150
1,86
0,76
35,92
10,6
-
0,49
-
-
-
148
6,3
0,156
0,128
0,104
98
136
132
0,005
0,001
0,004
0,011
0,004 *) Analisa tidak bisa dilakukan, alat dan bahan kimia tidak tersedia
Sumber: Badan Lingkungan Hidup Provinsi Riau,2008 ( www.blh.riau.go.id )
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan
air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat
pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan
kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik
untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik
terdiri dari beberapa tahap, yaitu:
1. Screening
2. Sedimentasi
3. Klarifikasi
4. Filtrasi
5. Demineralisasi
6. Deaerasi
7.2.1 Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening,
partikel-partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia.
Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit
pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991).
7.2.2 Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat
partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk
menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi
dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel
padatan yang tidak terlarut.
7.2.3 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari
screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al2(SO4)3
dan larutan abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan
larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu
untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid
(SS) dan koloid (Degremont, 1991).
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis
akan terjadi menurut reaksi:
M3+
+ 3H2O M(OH)3 + 3 H
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid.
Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991):
Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3↓+12Na+ + 6HCO3
- + 3SO4
3-
2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO4
3-
Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan
kesadahan permanen menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991):
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3
CaCl4 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok-
flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air
jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring
pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang
akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54
(Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan:
Total kebutuhan air = 20810,3936 kg/jam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm
Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10-6
× 20810,3936 = 1,0405 kg/jam
Larutan abu soda yang dibutuhkan = 27.10-6
× 20810,3936 = 0,5618 kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
7.2.4 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan
tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air
(Metcalf, 1984).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam:
pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon
Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu
garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan
gravel sebagai bahan filter utama, sebab tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan etilen glikol menggunakan media filtrasi
granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut:
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan
memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang
digunakan setinggi 24 in (60,96 cm).
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori
misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga
tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar
permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite,
pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada
pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm)
(Metcalf & Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.
Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan
regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand
filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai
kebutuhan.
Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses
softener dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah,
serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk
membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa
kaporit, Ca(ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
diteruskan ke penyaring air (water treatment system) sehingga air yang keluar
merupakan air sehat dan memenuhi syarat-syarat air minum.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 964 kg/jam
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968)
Total kebutuhan kaporit = (2.10-6
× 964)/0,7 = 0,002754 kg/jam
7.2.5 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas
dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat
demineralisasi dibagi atas:
a. Penukar Kation (Cation Exchanger)
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi
kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation
Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang
digunakan bertipe gel dengan merek IRR–122 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca
2+ →
Ca
2+R + 2H
+
2H+R + Mg
2+ → Mg
2+R + 2H
+
2H+R + Mn
2+ → Mn
2+R + 2H
+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
Ca2+
R + H2SO4 → CaSO4 + 2H+R
Mg2+
R + H2SO4 → MgSO4 + 2H+R
Mn2+
R + H2SO4 → MnSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation
Air sungai Rokan, Riau mengandung kation Fe2+
, Mn2+
, Ca2+
, Mg2+
, Zn+2
, Cu2+
,
Ni2+
, dan Cd2+
masing-masing 0,156 ppm, 0,128 ppm, 98 ppm, 136 ppm, 0,104 ppm
0,0032 ppm, 0,001 ppm dan 0,004 ppm(Tabel 7.5).
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan kation = 0,156 +0,128 + 98 + 136 + 0,104, + 0,005 + 0,001 + 0,004
= 234,398 ppm / 17,1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 13,7075 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 1447,6323 kg/jam
= 3
3gal/m 264,17
kg/m 995,904
kg/jam 1489,5767
= 395,1199 gal/jam
Kesadahan air = 13,7075 gr/gal × 395,1199 gal/jam × 24 jam/hari
= 129,9864 kg/hari
Perhitungan ukuran Cation Exchanger
Jumlah air yang diolah = 395,1199 gal/jam = 6,5853gal/menit
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh data-data berikut:
- Diameter penukar kation = 2 ft
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2
- Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume resin yang diperlukan:
Total kesadahan air = 129,9864 kg/hari
Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Handbook (1988) diperoleh:
- Kapasitas resin = 20 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant = 6 lb H2SO4/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin = 3kg/ft 20
kg/hari 129,9864= 6,4993 ft
3/hari
Tinggi resin = 14,3
6,4993= 2,0698 ft
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft
3
Waktu regenerasi = kg/hari 129,9864
kg/ft 20 ft 7,85 33
= 1,2078 hari = 28,9876 jam
Kebutuhan regenerant H2SO4 = 129,9864 kg/hari × 3
3
kgr/ft 20
lb/ft 6
= 38,9959 lb/hari = 0,7377 kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
b. Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air
dengan ion hidrglikol dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410. Resin ini
merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi:
2ROH + SO42-
R2SO4 + 2OH-
ROH + Cl- RCl + OH
-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:
R2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2ROH
RCl + NaOH NaCl + ROH
Perhitungan Kesadahan Anion
Air sungai Rokan mengandung Anion Cl-, SO4
2-, CO3
2-, PO4
3-, dan NO3
- , NO2
- dan
CN- masing-masing 1,86 ppm, 10,6 ppm, 148 ppm, 0,49 ppm, 0,76 ppm, 0,011 ppm
dan 0,004 ppm (Tabel 7.4).
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan anion = 1,86 + 10,6 + 148 + 0,49 + 0,76 + 0,011 + 0,004
= 161,725 ppm / 17,1
= 9,4576 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 1489,5767 kg/jam
= 3
3gal/m 264,17
kg/m 995,904
kg/jam 1489,5767
= 395,1199 gal/jam
Kesadahan air = 9,4576 gr/gal × 395,1199 gal/jam × 24 jam/hari
= 89,6853 kg/hari
Ukuran Anion Exchanger
Jumlah air yang diolah = 395,1199 gal/jam = 6,5853 gal/menit
Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar kation = 2 ft
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2
- Jumlah penukar kation = 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air = 89,6853 kg/hari
Dari Tabel 12.7, The Nalco Water Handbook, diperoleh :
- Kapasitas resin = 12 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin = 3kgr/ft 12
kg/hari 89,6853= 7,4738 ft
3/hari
Tinggi resin = 14,3
7,4738= 2,3802 ft
Volume resin = 2,3802 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft
3
Waktu regenerasi = kgr/hari 89,6853
kgr/ft 12 ft 7,85 33
= 1 hari = 24 jam
Kebutuhan regenerant NaOH = 89,6853 kgr/hari × 3
3
kgr/ft 12
lb/ft 5
= 37,3689 lb/hari = 0,7069 kg/jam
7.26 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion
(ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada
deaerator ini, air dipanaskan hingga 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air,
seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan
korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam
deaerator.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Etilen Glikol adalah sebagai
berikut:
1. C2H4O = 7281,714 kg/jam
2. CO2 = 7756,3561 kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kebutuhan bahan kimia untuk unit utilitas pada pabrik pembuatan Etilen Glikol
adalah sebagai berikut :
1. Al2(SO4)3 = 1,0504 kg/jam
2. Na2CO3 = 0,5618 kg/jam
3. Kaporit = 0,002754 kg/jam
4. H2SO4 = 0,7377 kg/jam
5. NaOH = 0,7069 kg/jam
Kebutuhan bahan kimia untuk unit pengolahan limbah pada pabrik
pembuatan Etilen Glikol sebagai berikut :
1. Na2CO3 = 3,9316 kg/jam
7.4 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut :
1. Unit Proses = 308 hp
2. Unit Utilitas = 53 hp
3. Unit pengolahan limbah = 21 hp
4. Ruang kontrol dan laboratorium = 30 hp
5. Penerangan dan kantor = 30 hp
6. Bengkel = 40 hp
7. Perumahan = 100 hp
Total kebutuhan listrik = 308 + 21 + 52 + 30 + 30 + 40 + 100
= 582 hp × 0,7457 kW/hp = 520 kW
Efisiensi generator 80 %, maka
Daya output generator = 520/0,8 = 650 kW
Untuk perancangan dipakai 4 unit generator diesel AC 400 kW, 220-240 Volt, 50
Hertz. (2 unit pakai dan 2 unit cadangan).
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik
(generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai
bakar yang tinggi.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Keperluan Bahan Bakar Generator
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lbm (Perry, 1999)
Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/L
Daya output generator = 628 kW
Daya generator yang dihasilkan = 650 kW (0,9478 Btu/det)/kW 3600 det/jam
= 2217625,0199 Btu/jam
Jumlah bahan bakar = (2217625,0199 Btu/jam)/(19860 Btu/lbm
0,45359 kg/lbm)
= 50,6492 kg/jam
Kebutuhan solar = (50,6492 kg/jam) / (0,89 kg/liter)
= 56,9092 liter/jam
Kebutuhan solar untuk 2 generator = 114 L/jam
Keperluan Bahan Bakar Ketel Uap
Uap yang dihasilkan ketel uap = 7447,8838 kg/jam
Panas laten saturated steam (260 C) = 1661,6358 kJ/kg (Reklaitis, 1987)
Panas yang dibutuhkan ketel
= 7447,8838 kg/jam 1661,6358 kJ/kg / (1,05506 kJ/Btu)
= 11.730.620,5533 Btu/jam
Efisiensi ketel uap = 85 %
Panas yang harus disuplai ketel = (11.730.620,5533 Btu/jam) / 0,85
= 13.800.730,0627 Btu/jam
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lb (Perry, 1999)
Jumlah bahan bakar
= (13.800.730,0627 Btu/jam) / (19.860 Btu/lbm) 0,45359 kg/lbm
= 315,2001 kg/jam
Kebutuhan solar = (315,2001 kg/jam) / (0,89 kg/liter)
= 354,1574ter/jam
Jumlah total kebutuhan solar = 114 + 354,2 = 468 L / jam
7.1 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau
atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian
lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan Etilen Glikol meliputi:
1. Limbah proses
Berupa limbah padat seperti katalis bekas, limbah akibat zat-zat yang terbuang,
bocor, atau tumpah. Khusus limbah dari katalis bekas, berdasarkan PP RI Nomor
18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun,
termasuk kategori limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) dari sumber yang
spesifik sehingga dalam penanganannya harus dikirim ke pengumpul limbah B3
sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia tersebut dan dalam
pengelolaannya, limbah B3 dikirim ke PPLI Cileungsi, Bogor, Indonesia.
2. Limbah gas
Emisi gas yang dihasilkan oleh pabrik pembuatan etilen glikol antara lain gas
karbondioksida, etilen oksida, etilen karbonat dan uap air. Diketahui bahwa emisi
maksimum gas etilen oksida dan etilen karbonat per ton produk proses yang
menghasilkan emisi tersebut adalah 3-4 atau 0,03 %-0,04 % (Nalco,1988),
sedangkan emisi gas etilen oksida 0,0043% dan etilen karbonat 0,0003 %. Emisi
gas tersebut telah memenuhi standar Keputusan Menteri Negara Lingkungan
Hidup Nomor Kep.13/Menlh/3/1995 Tentang Baku Mutu Emisi Sumber Tidak
Bergerak sehingga dapat langsung dilepaskan ke udara. Sedangkan gas karbon
dioksida dan uap air dapat langsung dibuang diudara karena merupakan emisi gas
yang tidak berbahaya.
3. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik
Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat
pada peralatan pabrik.
4. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar
mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah
cair. Limbah domestik dari pabrik etilen glikol diolah pada septic tank yang
tersedia di lingkungan pabrik sehingga tidak membutuhkan pengolahan
tambahan.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
5. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia
yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan
mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan
pengemangan proses.
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan kolam
stabilisasi. Alasan pemilihan kolam stabilisasi yaitu adalah:
- Lebih murah dan mudah dibandingkan pengolahan limbah yang lain.
- Lebih mudah penanganannya dibandingkan pengolahan limbah yang lain.
- Lahan yang digunakan tidak terlalu besar dikarenakan debit limbah sedikit.
Perhitungan Untuk Sistem Pengolahan Limbah
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik:
1. Limbah proses = 0 ltr/jam
2. Pencucian peralatan pabrik = 75 liter/jam
3. Laboratorium = 15 liter/jam
4. Limbah domestik dan kantor
- Domestik = 20 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991)
- Kantor = 10 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991)
Jadi jumlah limbah domestik dan kantor
= 166 x (20+10) ltr/hari x 1 hari / 24 jam
= 207,5 ltr/jam
Total air buangan = (0 + 75 + 15 + 207,5) liter/jam
= 297,5 liter/jam = 0,2975 m3/jam
Pengolahan limbah dimulai dari kolam penampungan dan kolam stabilisasi.
Kolam stabilisasi tersebut terdiri dari:
a. Kolam Anaerob
Memiliki kedalaman optimal 4 meter, efektif untuk beban BOD tinggi dan hasil
proses oksidasi menghasilkan gas seperti CH4, H2S, dll.
b. Kolam Fakultatif
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dimana proses yang terjadi anaerob dab aerob, kedalaman lebih dari 0,3 meter.
c. Kolam maturasi
Beroperasi secara aerobik, digunakan terutama untuk menghilangkan bakteri faecal
juga berfungsi untuk penghilangan FC (faecal coliform) yaitu penghilangan suatu
organisme yang berfungsi sebagai indikator adanya limbah patogen.
Unit Pengolahan limbah
1. Kolam Anaerobik
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara anaerobik
Laju volumetrik air buangan = 0,2975 m3/jam = 29,5614 m
3/hari
Waktu tinggal air = 5 jam = 0,2083 hari (Perry, 1997)
Volume Kolam (V) = 29,5614 m3/hari × 0,2083 hari = 6,1586 m
3
Bak terisi 90 maka volume Kolam = 9,0
6,1586 = 6,8429 m
3
Direncanakan ukuran kolam sebagai berikut:
- panjang kolam (p) = 2 × lebar kolam (l)
- tinggi kolam (t) = lebar kolam (l)
Maka: Volume kolam = p × l × t
6,8429 m3
= 2 l × l × l
l = 1,5069 m
Jadi, panjang kolam = 3,0137 m
lebar kolam = 1,5069 m
tinggi kolam = 1,5069 m
Luas kolam = 4,5412 m2
2. Kolam Fakultatif
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara anaerobik dan aerobik
Laju volumetrik air buangan = 0,2975 m3/jam = 29,5614 m
3/hari
Kedalaman = 1,2 meter
Volume Kolam (V) = 29,5614 m3/hari
T operasi = 300C
BOD5 effluent yang diinginkan < 25mg/l
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Nilai BOD5 = 300 mg/l (Beckart Environmental, Inc., 2004)
Sehingga:
Waktu tinggal = V/ Q
= 231,0526 x 1,2 / 29,5614 = 10 hari
Luas permukaan kolam 20)05,1(18/( T
EI DLLQA
2030)05,1(2,1.18/25300( 29,5614
= 231,0526 m
2
Beban organik permukaan:
= (10 Q Li )/ A
= (10.29,5614. 300) / 231,0526 = 383,83 kg/Ha.hari
Beban organik diizinkan
= 20 T- 120
= 20 (30) -120 = 480 kg/Ha.hari
Rancangan memenuhi
3. Kolam Maturasi
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara aerobik
Waktu tinggal limbah = 7 hari
Jumlah = 2 unit
Kedalaman = 1,2 meter
Kb = 2,6
Jumlah FC/100ml influent = 4 x 107
Laju volumetrik air buangan = 0,2975 m3/jam = 29,5614 m
3/hari
Waktu tinggal kolam fakultatif:
= V/ Q
= 231,0526 x 1,2 / 29,5614 = 10 hari
Jumlah FC /100 ml effluent =
= 2maturasi) kolam2,6x t )(1fakultatif kolam2,6x t (1
FC/100mlJumlah
= 2
7
2,6x7)2,6x10)(1(1
10 x 4
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 3877 FC/ 100 ml
Rancangan memenuhi
Luas permukaan kolam = (Q x t kolam maturasi) / kedalaman kolam
= (29,5614 m3/hari x 7 hari) / 1,2 m
= 172,4415 m2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas
7.5.1 Screening (SC)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : Bar screen
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel
Ukuran screening : Panjang = 2 m
Lebar = 2 m
Ukuran bar : Lebar = 5 mm
Tebal = 20 mm
Bar clear spacing : 20 mm
Slope : 30°
Jumlah bar : 50 buah
7.5.2 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,205 ft3/s
Daya motor : 1 1/2 hp
7.5.3 Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air
Jumlah : 1 unit
Jenis : Grift Chamber Sedimentation
Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Kondisi operasi : Temperatur 28 C dan tekanan 1 atm
Kapasitas : 12,2988 ft3/menit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panjang : 10 ft (3,0480 m)
Lebar : 2 ft (0,61 m)
Tinggi : 5,9 ft (1,7983 m )
Waktu retensi : 9,5944 menit
7.5.4 Pompa Sedimentasi (PU-02)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 0,205 ft3/s
Daya motor : 1 hp
7.5.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,8322 m3
Diameter : 1,2314 m
Tinggi : 1,5392 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : ½ hp
7.5.6 Pompa Alum (PU-03)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke
Clarifier (CL)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7,488.10-6
ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02)
Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,0162 m3
Diameter : 1,0117 m
Tinggi : 1,5176 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : ¼ hp
7.5.8 Pompa Soda Abu (PU-04)
Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan
soda abu (TP-02) ke Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,176.10-7
m3/s
Daya motor : 1/20 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
7.5.9 Clarifier (CL)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk
karena penambahan alum dan soda abu
Tipe : External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk : Circular desain
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas air : 20,8966 m3
Diameter : 2,9788 m
Tinggi : 4,4682 m
Kedalaman air : 3 m
Daya motor : ¼ hp
7.5.10 Pompa Clarifier (PU-05)
Fungsi : Memompa air dari clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,205 ft3/
Daya motor : 2 hp
7.5.11 Sand Filter (SF)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa
dalam air yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kapasitas : 5,224 m3
Diameter sand filter : 1,9988 m
Tinggi sand filter : 5,9964 m
Tebal tangki : ¼ in
7.5.12 Pompa Filtrasi (PU-06)
Fungsi : Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki
Utilitas 1 (TU-01)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,205 ft3/s
Daya motor : 1 hp
7.5.13 Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 62,688 m3
Diameter : 3,9976 m
Tinggi : 5,9964 m
Tebal dinding : ½ in
7.5.14 Pompa ke Cation Exchanger (PU-07)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke
Cation Exchanger (CE)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0147 ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.15 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-08)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas (TU-01) ke Menara
Pendingin (CT)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,1415 ft3/s
Daya motor : ½ hp
7.5.16 Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-09)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke
Tangki Utilitas 2 (PU-09)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0095 ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.17 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)
Fungsi : Membuat larutan asam sulfat
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kapasitas : 9,9964 m3
Diameter : 2,1678 m
Tinggi : 3,2517 m
Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : 2½ hp
7.5.18 Pompa H2SO4 (PU-10)
Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan
Asam Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 6,8097× 10-6
ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.19 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi penyimpanan : temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Resin yang digunakan : IRR-122
Silinder : - Diameter : 0,6096 m
- Tinggi : 0,9144 m
- Tebal : 1/4 in
Tutup : - Diameter : 0,6096 m
- Tinggi : 0,1524 m
- Tebal : 1/4 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
7.5.20 Pompa Cation Exchanger (PU-11)
Fungsi : Memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion
Exchanger (AE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0004 m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.21 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)
Fungsi : Membuat larutan natrium hidrglikol (NaOH)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 28 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 8,3748 m3
Diameter : 2,0436 m
Tinggi : 3,0654 m
Tebal : ¼ in
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : 21/2 hp
7.5.22 Pompa NaOH (PU-12)
Fungsi : Memompa larutan natrium hidrglikol dari tangki
pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kapasitas : 1,292.10-7
m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.23 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)
Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi penyimpanan : Temperatur 28 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Resin yang digunakan : IRA-410
Silinder : - Diameter : 0,6069 m
- Tinggi : 0,9144 m
- Tebal : ¼ in
Tutup : - Diameter : 0,6069 m
- Tinggi : 0,1524 m
- Tebal : ¼ in
7.5.24 Pompa Anion Exchanger (PU-13)
Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke
Deaerator (DE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0004 m3/s
Daya motor : 3 hp
7.5.25 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)
Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 0,0067 m3
Diameter : 0,1895 m
Tinggi : 0,2843 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : 1/20 hp
7.5.26 Pompa Kaporit (PU-14)
Fungsi : memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan
Kaporit (TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 6,0147.10-10
m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.27 Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 23,2312 m3
Diameter : 2,8714 m
Tinggi : 4,3071 m
Tebal dinding : ¼ in
7.5.28 Pompa Domestik (PU-15)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
kebutuhan domestik
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0003 m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.5.29 Menara Pendingin Air / Water Cooling Tower (CT)
Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari
temperatur 55 C menjadi 30 C
Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B
Kondisi operasi :
Suhu air masuk menara (TL2) = 550C = 131
0F
Suhu air keluar menara (TL1) = 300C = 86
0F
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 292,6481 m3/jam
Luas menara : 672,2509 ft2
Tinggi : 14,7484 m
Daya : 20 Hp
7.5.30 Pompa Menara Pendingin Air (PU-16)
Fungsi : Memompa air pendingin dari menara pendingin air
ke unit proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0805 m3/s
Daya motor : 15 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
7.5.31 Deaerator (DE)
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air
umpan ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 179,4844 m3
Silinder : - Diameter : 5,6765 m
- Tinggi : 8,5148 m
- Tebal : ½ in
Tutup : - Diameter : 5,6765 m
- Tinggi : 1,4191 m
- Tebal : ½ in
7.5.32 Pompa Deaerator (PU-17)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel
Uap (KU)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0021 m3/s
Daya motor : ¼ hp
7.5.33 Ketel Uap (KU)
Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis : Water tube boiler
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 5729,0872 kg/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panjang tube : 30 ft
Diameter tube : 3 in
Jumlah tube : 475 buah
7.5.34 Pompa Air Proses (PU-18)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke unit
proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0011 m3/s
Daya motor : 0,5 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VIII
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
Susunan peralatan dan fasilitas dalam rancangan proses merupakan syarat
penting dalam mempersiapkan biaya sebelum mendirikan pabrik atau untuk design
yang meliputi design perpipaan, fasilitas bangunan fisik, tata letak peralatan dan
kelistrikan. Lokasi suatu pabrik merupakan bagian penting untuk mempengaruhi
kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak
semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya,
lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan
dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik.
Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut :
a. Kemampuan untuk melayani konsumen dengan memuaskan
b. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan
harganya sampai di tempat cukup murah
c. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan
Oleh karena itu, pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus
memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor primer dan faktor
sekunder.
A. Faktor Primer / Utama
Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik
yaitu meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan
kualitasnya. Yang termasuk dalam faktor utama menurut Peter dan Timmerhaus,
2004 adalah:
1. Letak pasar
Pabrik yang letaknya dekat dengan pasar dapat lebih cepat melayani konsumen,
sedangkan biayanya juga lebih rendah terutama biaya angkutan.
2. Letak sumber bahan baku
Idealnya, sumber bahan baku tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih
menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan
penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Hal – hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah :
a. Lokasi sumber bahan baku
b. Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut
dapat diandalkan pengadaannya
c. Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasinya
d. Harga bahan baku serta biaya pengangkutan
e. Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain
3. Fasilitas pengangkutan
Pertimbangan – pertimbangan kemungkinan untuk pengangkutan bahan baku dan
produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai
dan laut dan juga angkutan melalui udara yang sangat mahal.
4. Tenaga kerja
Tersedianya tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu merupakan faktor
pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled
labor di daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain
diperlukan peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik.
5. Pembangkit tenaga listrik
Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang
dekat dengan sumber tenaga listrik.
B. Faktor Sekunder
Yang termasuk ke dalam faktor sekunder antara lain adalah :
1. Harga tanah dan gedung
Harga tanah dan gedung yang murah merupakan daya tarik tersendiri. Perlu
dikaitkan dengan rencana jangka panjang. Jika harga tanah mahal mungkin hanya
dapat diperoleh luasan tanah yang terbatas, sehingga perlu dipikirkan untuk
membuat bangunan bertingkat walaupun pembangunan gedungnya lebih mahal.
2. Kemungkinan perluasan
Perlu diperhatikan apakah perluasan di masa yang akan datang dapat dikerjakan
di satu tempat atau perlu lokasi lain, apakah di sekitar sudah banyak pabrik lain.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Hal ini menjadi masalah tersendiri dalam hal perluasan pabrik di masa
mendatang.
3. Fasilitas servis
Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil yang tidak memiliki bengkel
sendiri. Perlu dipelajari adanya bengkel–bengkel di sekitar daerah tersebut yang
mungkin diperlukan untuk perbaikan alat–alat pabrik. Perlu juga dipelajari
adanya fasilitas layanan masyarakat, misalnya rumah sakit umum, sekolah–
sekolah, tempat–tempat ibadah, tempat–tempat kegiatan olahraga, tempat–tempat
rekreasi, dan sebagainya.
Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani
sendiri walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan
daya tarik bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan
mental sehingga efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan.
4. Fasilitas finansial
Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar
modal, bursa, sumber–sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan
lembaga keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk
memberikan kemudahan bagi suksesnya usaha pengembangan pabrik.
5. Persediaan air
Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik
kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang
kemungkinan diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), atau air laut.
6. Peraturan daerah setempat
Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat
beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain.
7. Masyarakat daerah
Sikap, tangggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu
diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan
pabrik di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu
dijaga dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangan
kepada masyarakat.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
8. Iklim di daerah lokasi
Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi
misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini
berhubungan dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk.
Disamping itu, iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan.
Keaktifan kerja karyawan dapat meningkatkan hasil produksi.
9. Keadaan tanah
Sifat–sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal
ini berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat–alat, bangunan gedung, dan
bangunan pabrik.
10. Perumahan
Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih
membuat kerasan para karyawan juga dapat meringankan investasi untuk
perumahan karyawan.
11. Daerah pinggiran kota
Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik.
Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah
lokasi di pinggiran kota antara lain :
Upah buruh relatif rendah
Harga tanah lebih murah
Servis industri tidak terlalu jauh dari kota
8.1 Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari
industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang, karena hal
ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan.
Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu perhitungan
biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu
pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik.
Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka pabrik pembuatan Etilen glikol ini
direncanakan berlokasi di daerah hilir Sungai Rokan, Kabupaten Rokan Hilir, Riau.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik ini adalah :
1. Bahan baku
Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku
dan daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar. Bahan
baku utama yang berupa Etilen Oksida dapat diperoleh dari suplier-suplier bahan
kimia untuk industri (PT.Prima Ethycholindo dll) yang terletak di Merak Jawa
Barat kemudian dikirim ke Provinsi Riau melalui pelabuhan yang lokasinya
dekat dengan pabrik dan Carbon dioksida diperoleh dari pabrik yang berlokasi di
Provinsi Riau.
2. Letak dari pasar dan kondisi pemasaran
Produk Etilen glikol dan Dietilen glikol ini dapat diangkut ataupun dikapalkan
dengan mudah ke daerah pemasaran dalam dan luar negeri. Kebutuhan Etilen
glikol dan Dietilen glikol menunjukkan peningkatan dari tahun ke tahun, dengan
demikian pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. Kota Dumai
mempunyai pelabuhan dan relatif dekat dengan negara industri lain seperti
Singapura dan Malaysia. Selain itu, kawasan ini juga merupakan daerah industri
sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di
kawasan industri tersebut atau diekspor ke mancanegara.
3. Fasilitas transportasi
Pabrik ini direncanakan didirikan dekat dengan jalan raya (lintas
Dumai–Pekanbaru) dan Pelabuhan Dumai sehingga mempermudah transportasi
untuk pengiriman produk. Bahan baku yang berbentuk gas dikemas dalam tabung
khusus, dan padatan yang digunakan diangkut dengan menggunakan truk.
Sedangkan produk yang dihasilkan berbentuk cairan dikemas dalam tabung
khusus dan diangkut dengan menggunakan kapal dan truk.
4. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar
Listrik untuk kebutuhan pabrik diperoleh dari generator pembangkit tenaga
listrik. Disamping itu, disediakan juga cadangan dari Perusahaan Listrik Negara
(PLN) Wilayah III Riau–Sumbar. Bahan bakar solar untuk generator dapat
diperoleh dari PT. Pertamina (detikfinance.com, 2008)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
5. Kebutuhan air
Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu untuk
keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Kebutuhan air diperoleh dari
Sungai Rokan yang mengalir di sekitar pabrik. Kebutuhan air ini berguna untuk
proses, sarana utilitas dan keperluan domestik.
6. Tenaga kerja
Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik,
tenaga kerja untuk pabrik ini direkrut dari :
Perguruan tinggi lokal seperti Universitas Riau, Politeknik Chevron Riau,
masyarakat sekitar pabrik dan Perguruan Tinggi lainnya
Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah
7. Harga tanah dan bangunan
Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas, biaya harga tanah dan
bangunan untuk pendirian pabrik relatif rendah.
8. Kemungkinan perluasan dan ekspansi
Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan di
sekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu
pemukiman penduduk.
9. Kondisi iklim dan cuaca
Seperti daerah lain di Indonesia, iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk
daerah ini belum terjadi bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan
pabrik berjalan dengan lancar.
10. Masyarakat di sekitar pabrik
Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan
Etilen glikol ini karena akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka. Selain itu
pendirian pabrik Etilen glikol ini diperkirakan tidak akan mengganggu
keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
11. Perumahan
Mengingat di sekitar lokasi pabrik belum banyak tersedia perumahan bagi
karyawan, maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan
(mess) beserta lapangan olah raga (terbuka ataupun tertutup) sebagai salah satu
daya tarik bagi karyawan yang akan bekerja di pabrik. Hal ini akan meningkatkan
biaya investasi perusahaan.
8.2 Tata Letak Pabrik
Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari
komponen–komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan
yang efisien dan efektif antara operator, peralatan, dan gerakan material proses dari
bahan baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan penting
dalam menentukan biaya konstruksi, biaya produksi, serta efisiensi keselamatan
kerja. Oleh karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk
menghindari kesulitan di kemudian hari.
Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan pada penyusunan tata letak
pabrik pembuatan Etilen glikol ini adalah (Peters dan Timmerhaus, 2004):
1. Urutan proses produksi dan kemudahan/aksesbilitas operasi, jika suatu produk
perlu diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun berurutan sehingga
sistem perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih sederhana.
2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum
dikembangkan pada masa yang akan datang.
3. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan pelengkap),
fasilitas utilitas (pengadaan air, steam, tenaga listrik dan bahan bakar), bengkel
untuk pemeliharaan/perbaikan alat serta peralatan pendukung lainnya.
4. Pemeliharaan dan perbaikan.
5. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja.
6. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya
yang memenuhi syarat.
7. Masalah pembuangan limbah cair.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
8. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur
sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja.
9. Letak tempat
Misalnya di suatu lokasi yang agak tinggi, bila digunakan untuk menempatkan
tangki penyimpan cairan maka cairan dalam tangki tersebut dapat dialirkan ke
tempat yang lebih rendah tanpa menggunakan pompa.
10. Fasilitas jalan, gudang, dan kantor sebaiknya ditempatkan dekat jalan, tujuannya
untuk memperlancar arus lalu lintas.
11. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan
kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan–perubahan yang
dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi.
Jadi penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain
akan berpengaruh secara langsung pada modal, biaya produksi, efisiensi kerja dan
keselamatan kerja.
Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa
keuntungan, seperti :
a. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan hasil produksi, sehingga
mengurangi biaya material handling
b. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan
mesin dan peralatan yang rusak atau di blowdown
c. Mengurangi ongkos produksi
d. Meningkatkan keselamatan kerja
e. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
8.3 Perincian Luas Tanah
Luas areal yang diperlukan untuk lokasi pabrik pembuatan Etilen Glikol
diperkirakan sebagai berikut :
Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan Areal Tanah
No Penggunaan Areal Tanah Luas (m2)
1 Pos keamanan 50
2 Areal bahan baku 600
3 Parkir *)
200
4 Taman *)
3000
5 Perumahan karyawan 1000
6 Ruang kontrol 200
7 Areal proses 6800
8 Areal produk 850
9 Perkantoran 300
10 Laboratorium 200
11 Poliklinik 80
12 Kantin 100
13 Tempat ibadah 80
14 Gudang peralatan 400
15 Bengkel 400
16 Unit pemadam kebakaran 80
17 Unit pengolahan air 800
18 Ruang boiler 350
19 Unit pembangkit listrik 380
20 Unit pengolahan limbah 1000
21 Areal perluasan *)
1900
22 Jalan *)
800
23 Perpustakaan 80
24 Sarana olahraga 100
25 Areal antar bangunan *)
150
Total 20.000 *)
merupakan prasarana pabrik
Maka total luas tanah yang dibutuhkan untuk membangun pabrik pembuatan Etilen
glikol adalah 20.000 m2.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3
4
2
5
7
6
8
20
2118
14
22
1
14
9
10
23
11
13
15
16
17
2
12
19 6
14
14
14
SU
NG
AI
14
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etilen glikol
Keterangan Gambar 8.1
No Keterangan No Keterangan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Area Proses
Pos Keamanan
Areal Bahan Baku
Areal Produk
Gudang Peralatan
Parkir I
Ruang Boiler
Unit Pembangkit Listrik
Bengkel
Unit Pengolahan Air
Unit Pengolahan Limbah
Perkantoran
Perpustakaan
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Taman I
Kantin
Laboratorium
Poliklinik
Areal Perluasan
Sarana Olahraga
Ruang Kontrol
Unit Pemadam Kebakaran
Tempat Ibadah
Perumahan Karyawan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB X
ANALISA EKONOMI
Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat
pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu
juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil
analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan
secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi
dalam kondisi yang memberikan keuntungan.
Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan
layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat
diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain:
1. Modal investasi / Capital Investment (CI)
2. Biaya produksi total / Total Cost (TC)
3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM)
4. Titik impas / Break Even Point (BEP)
5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI)
6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT)
7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)
10.1 Modal Investasi
Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai
menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri
dari:
10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)
Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan
segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri
dari:
1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment
(DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik,
membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang
diperlukan untuk operasi pabrik.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Modal investasi tetap langsung ini meliputi:
- Modal untuk tanah
- Modal untuk bangunan
- Modal untuk peralatan proses
- Modal untuk peralatan utilitas
- Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol
- Modal untuk perpipaan
- Modal untuk instalasi listrik
- Modal untuk insulasi
- Modal untuk investaris kantor
- Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan
- Modal untuk sarana transportasi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap
langsung, MITL sebesar = Rp 493.193.350.801,-
2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital
Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik
(construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan
secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini
meliputi:
- Modal untuk pra-investasi
- Modal untuk engineering dan supervisi
- Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s fee)
- Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)
Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung,
MITTL sebesar Rp 152.907.752.056,-
Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL
= Rp. 493.193.350.801,- + Rp. 152.907.752.056,-
= Rp. 646.101.102.857,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)
Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai
mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka
waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya
hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal
kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi:
- Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas
- Modal untuk kas
Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan
jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya
administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.
- Modal untuk mulai beroperasi (start-up)
- Modal untuk piutang dagang
Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan
yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual
tiap satuan produk.
Rumus yang digunakan:
HPT12
IPPD
Dengan: PD = piutang dagang
IP = jangka waktu yang diberikan (3 bulan)
HPT = hasil penjualan tahunan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja, MK sebesar
Rp . 355.131.865.698,-
Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 646.101.102.857,- + Rp. 350.604.306.664
= Rp 996.705.409.521,-
Modal investasi berasal dari:
- Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 dari modal investasi total
Dari Lampiran E diperoleh modal sendiri = Rp 598.023.245.713,-
- Pinjaman dari bank sebanyak 40 dari modal investai total
Dari Lampiran E diperoleh pinjaman bank = Rp 398.682.163.808
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)
Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik
beroperasi. Biaya produksi total meliputi:
10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)
Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah
produksi, meliputi:
- Gaji tetap karyawan
- Depresiasi dan amortisasi
- Pajak bumi dan bangunan
- Bunga pinjaman bank
- Biaya perawatan tetap
- Biaya tambahan
- Biaya administrasi umum
- Biaya pemasaran dan distribusi
- Biaya asuransi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap, BT sebesar
= Rp 366.441.772.453,-
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)
Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah
produksi. Biaya variabel meliputi:
- Biaya bahan baku proses dan utilitas
- Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan
- Biaya pemasaran
- Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)
- Biaya pemeliharaan
- Biaya tambahan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar
Rp 719.484.484.404,-
Maka, biaya produksi total = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 366.441.772.453,-+ Rp 719.484.484.404,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= Rp 1.085.926.256.857,-
10.3 Total Penjualan (Total Sales)
Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk etilen glikol, dietilen glikol
dan etilen karbonat yaitu sebesar 356.325,-1.437.714. Rp
10.4 Bonus Perusahaan
Sesuai fasilitas tenaga kerja dalam pabrik pembuatan etilen glikol, maka
perusahaan memberikan bonus 0,5% dari keuntungan perusahaan yaitu sebesar
Rp 1.758.940.497
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh:
1. Laba sebelum pajak = Rp 351.788.099.468
2. Pajak penghasilan = Rp.104.991.247.691,-
3. Laba setelah pajak = Rp 245.037.911.279,-
10.6 Analisa Aspek Ekonomi
10.6.1 Profit Margin (PM)
Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum
pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan.
PM = penjualantotal
pajaksebelumLaba 100
PM = 100%x 356.325,-1.437.714. Rp
9,- 8.970350.029.15 Rp
= 24,35%
Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 24,35%maka pra
rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
10.6.2 Break Even Point (BEP)
Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil
penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak
untung dan tidak rugi.
BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal
TetapBiaya 100
BEP = 100%x 484.404,-Rp719.484. - 356.325,-1.437.714. Rp
2.453,-366.441.77 Rp
= 51,02 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 51,02 % 80.000 ton/tahun
= 40.816,0993 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP = 51,02 % x Rp 1.437.714.356.325,-
= Rp. 733.523.649.753,-
Dari perhitungan diperoleh BEP = 51,02,18 , maka pra rancangan pabrik ini layak.
10.6.3 Return on Investment (ROI)
Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap
tahun dari penghasilan bersih.
ROI = investasi modal Total
pajak setelah Laba 100
ROI = 100%x 9.521,-996.705.40 Rp
1.279,-245.037.91 Rp
= 24,58%
Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi
total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah:
ROI 15 resiko pengembalian modal rendah
15 ROI 45 resiko pengembalian modal rata-rata
ROI 45 resiko pengembalian modal tinggi
Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 21,2 %, sehingga pabrik yang akan
didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
10.6.4 Pay Out Time (POT)
Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu
pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan
penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada
kapasitas penuh setiap tahun.
POT = tahun1x 0,2458
1
POT = 4,07 tahun
Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali
setelah 4,72 tahun operasi.
10.6.5 Return on Network (RON)
Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan
modal sendiri.
RON = sendiriModal
pajaksetelahLaba 100
RON = 100%x 5.713,-508.023.24 Rp
0.270,-224.234.47 Rp
RON = 40,97%
10.6.6 Internal Rate of Return (IRR)
Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan
keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan
besarnya sama.
Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 39,45% sehingga pabrik akan
menguntungkan karena apabila IRR ternyata lebih besar dari MARR ( Minimum
Acceptable Rate of Return) yang diperkirakan saat ini sebesar 18,36%. Perkiraan
MARR didasarkan pada inflasi Indonesia pada tahun 2008 sebesar 11,1(
topeng_digital.blogsome.com) dan suku bunga deposito sebesar 7,25% (suku bunga
deposito rupiah Bank Mandiri untuk jangka waktu 24 bulan dan ≤ 5 miliar rupiah.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB XI
KESIMPULAN
Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen
Glikol dari etilen oksida dengan proses Karbonasi dengan kapasitas 80.000 ton/tahun
diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu :
1. Kapasitas rancangan pabrik etilen glikol direncanakan 80.000 ton/tahun.
2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT).
3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah organisasi sistem garis dan staf
dengan jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 166 orang.
4. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 20.000 m2
5. Analisa Ekonomi :
Modal Investasi : Rp. 646.101.102.857,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 1.085.926.256.857,-
Hasil Jual Produk per tahun : 356.325,-1.437.714. Rp
Laba Bersih per tahun : Rp 245.037.911.279,-
Profit Margin : 24,35%
Break Event Point : 51,02 %
Return of Investment : 24,58%
Pay Out Time : 4,07 tahun
Return on Network : 40,97%
Internal Rate of Return : 39,86%
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etilen glikol ini layak untuk didirikan.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2006. Ethylene Oxide. http://www.Shell_Chemical_Limited.com. diakses 4
Juni 2009
Anonim. 2007. Carbondioxide. http://www.wikipedia.org/wiki/ Carbondioxide.
diakses 4 Juni 2009
Anonima. 2009. Air. http://www.wikipedia.org/wiki/air . diakses 4 Juni 2009
Anonimb.2009.Ethylene Carbonate. http://www.wikipedia.org/wiki/EtilenCarbonate
diakses 4 Juni 2009
Anonimc. 2009. Ethylene Glycol. http://www.wikipedia.org/wiki/Ethylene_Oxide
diakses 4 Juni 2009
Anonimd.2009. Chemical Pricing. http//www.advance-scientific.net diakses 18
Agustus 2009
Badan Lingkungan Hidup Provinsi Riau. 2009. http//www.blh.riau.go.id diakses 19
19 Agustus 2009
Bank Indonesia. 2009. Kurs Transaksi Bank Indonesia. diakses 19 Agustus 2009
Bank Mandiri. 2009. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta
Becker, Mitchell dan Howard. M Sachs. 1985. Purification Of Ethylene Glycol
Derived From Ethylene Carbonate. USA: PatentStorm 4519875
Beckart Enviromental, Inc. 2006. Bioprocesing Using Activated Sludge.
http//beckart.com.html
Bhise, Vijay. 1983. Process For Preparing Ethylene Glycol. USA:PatentStorm
4400559
Bhise, Vijay dan Harold Gilman.1985. Preparing Ethylene Glycol From Ethylene
Oxide. USA: PatentStorm4508927
Badan Pusat Statistik.2008. Statistika Perdagangan Indonesia. Volume 1. Katalog
8202008. Jakarta
Brownell, L.E, Young E.H.1959. Process Equipment Design. Wiley Eastern Ltd.
New Delhi
Chuse, Robert Eber. 1954. Pressure Vessel. Section VIII. USA: America Society Of
Mechanical Engineers
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Crities, Ron dan George Tchobanoglous. 2004. Small and Decentralized
Wastemanagement System. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc
Considine, Douglas M. 1974. Instruments And Controls Handbook. 2nd
Edition.
USA: Mc.Graw-Hill, Inc
Doherty, M.F. and Malone, M.F. 2001. Conceptual Design of Destillation System.
McGraw-Hill Companies, Inc. New York
Degremont. 1991. Water Treatment Handbook. 5th
Edition. New York : John Wiley
& Sons.
Emulsifier.2007.Ethylene Oxide. http//www.emulsifier.in/about_ethylene_oxide.html
diakses 4 Juni 2009
EPA. 1986. Ethoxy. http//www.EPA.gov/ttn/chief/le/ethoxy.pdf. diakses 4 Juni 2009
Geankoplis, C.J. 1997. Transport Process and Unit Operation. 3rd
edition. New
Delhi: Prentice-Hall of India
Huntsmana. 2006. Ethylene Glycol. USA : Huntsman Corporation
Huntsmanb. 2006. Diethylene Glycol. USA : Huntsman Corporation
Icis Pricing. 2009. Ethylene Glycol Prices. http//www.icispricing.com. diakses 19
Agustus 2009
Kawabe, Kazuki, Kazuhiko Murata dan Toshiyuki Furuya.1998. Ethylene Glycol
Process. USA: PatentStorm57636961
Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engineering. New York.
John Wiley and Sons Inc
Kern, D.Q. 1965. Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company
Kirk, R.E dan Othmer, D.F. 1990. Encyclopedia of Chemical Engineering
Technology. New York : John Wiley and Sons Inc
Laboratorium Analisa FMIPA.1999. USU Press. Medan
Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain : McGraw-Hill Book
Company, Inc
Madura, Jeff. 2000. Introduction to Business. 2nd Editon. USA: South-Western
College Publishing
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit
Liberty.
McKetta, JJ dan W. Cunningham. 1984. Encyclopedia of Chemical Processing and
Design. Volume 21. New York : Marcel Dekker Inc
Mc Cabe, W.L, Smith J.M. 1983. Operasi Teknik Kimia. Jilid 1, Edisi Keempat.
Jakarta : Erlangga.
Mc Cabe, W.L, Smith J.M. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jilid 1, Edisi Keempat.
Jakarta : Erlangga.
MEG Global Group. 2008. Ethylene Glycol Product Guide. Kanada : MEG Global
Group Co
Metcalf dan Eddy. 1984. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. New
Delhi : McGraw Hill Company
Metcalf dan Eddy. 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. New
Delhi : McGraw Hill Company
Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan).
Kuala Lumpur : Universiti Sains Malaysia Pulau Penang.
Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd
Edition. New York : McGraw-Hill
Book Company
Perry, John H (Ed). 1999. Perry’s Chemical Engineers Handbook. Edisi Ketujuh.
New York : McGraw-Hill Book Company.
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E. West. 1991. Plant Design and
Economics for Chemical Engineer. 4th edition. International Edition.
Singapore : McGraw-Hill.
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E. West. 2004. Plant Design and
Economics for Chemical Engineer. 5th edition. International Edition.
Singapore : McGraw-Hill.
PT. Aneka Gas Indutri. 2009. Medan
PT. Halim Sejahtera Cipta Mandiri. 2009. Medan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
PT. Prudential Life Assurance.2009. Price Product List. Jakarta
PT. Bratachem Chemical. 2009. Price Product List. Jakarta
Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balance. New York :
McGraw-Hill Book Company
Riaupos. 2009. Rusunawa Terganjal Masalah Lahan. http//riaupos.com. diakses 18
Agustus 2009
Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. Jakarta : PT. Indeks Gramedia.
Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM. Jakarta : PT. Indeks Gramedia.
Shakhashiri.2008. Chemical of The Week : Carbon Dioxide. http//scifun.com diakses
4 Juni 2009
Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya.
Smith, J.M, Van Ness, H.C. 2001. Chemical Engineering Thermodynamics. Edisi
keenam. New York : McGraw-Hill Book Company.
Treybal, R.E. 1984. Mass Transfer Operation. New York : McGraw-Hill Book
Company.
Turton, Richard, Richard C. Bailie , Wallace B. Whiting and Joseph A. Shaeiwitz.
2003. Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. 2nd
edition.
Pearson Education Inc.
Ulrich, Gael D. 1984. A Guide To Chemical Process Design Economics. New York :
Jhon Wiley and Sons Inc.
Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. USA : Butterworth Publisher
Waluyo. 2000. Perubahan Perundang-undangan Perpajakan Era Reformasi. Jakarta
: Salemba Empat.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Satuan berat = kilogram (kg)
Kapasitas produksi = 80.000 ton/tahun
= 80.000.000 kg/tahun
Waktu operasi = 330 hari/tahun
Berat molekul : - C2H6O2 = 62,068 gr/mol
- (C2H6O2)2 = 106 gr/mol
- C3H4O3 = 88,06 gr/mol
- C2H4O = 44,053 gr/mol
- CO2 = 44 gr/mol
- H2O = 18 gr/mol
Bahan baku = - Etilen Oksida (C2H4O) 99%
- Karbon dioksida (CO2) 99,99% ≈ 100%
Produk akhir = Etilen Glikol (C2H6O)
Produksi etilen glikol/jam = )/24(/330
/80000000
jamjamtahunhari
tahunkg
= 10101,0101 kg/jam
Kemurnian produk = 99 %
= 0101,1010199,0 x = 10.000 kg/jam
= 161,1136 kmol/jam
Misal : - F = laju alir massa, kg/jam
- W = fraksi massa
- N = laju alir mol, kmol/jam
- X = fraksi mol
- C2H4O = Etilen Oksida
- C3H4O3 = Etilen Karbonat
- C2H6O = Etilen Glikol
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- (C2H4O)2 = Dietilen Glikol
- CO2 = Karbon dioksida
- H2O = Air
Perhitungan Alur Mundur
LA.1 Kolom Destilasi
EGDEG
EGDEGEC
B
Lb
Vb
31
27
DLd
Vd
21
22
26EG
DEGEC
30
29
25
Data: (Becker,1985)
- Asumsi Kemurnian Produk 99%
- Data: (Bhise, 1983),
Komposisi X21
EG = 0,99
Komposisi X21
DEG = 0,009
Komposisi X21
EC = 0,001
- Data: ( Kawabe, 1998)
Komposisi X27
EG = 0,99
Komposisi X27
EG = 0,01
Neraca masssa total
N21
= N31
+ N27
Komposisi X31
EG = 0,2482
Komposisi X31
DEG = 0,6263
Komposisi X31
EC = 0.1255
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca Massa Komponen:
Etilen Glikol (LK):
X21
EG N21
= X31
EG N31
+ X27
EG N27
0,99 N15
= 0,2482 N24
+ 0,99 (10101,0101 kg/jam)
0,99 N15
= 0,2482 N24
+ 10.000 kg/jam ................................................... (1)
Dietilen Glikol:
0,009 N21
= 0,6263 N31
+ 0,01 N27
0,009 N21
= 0,6263 N31
+ 0,01 (10101,0101 kg/jam)
0,009 N21
= 0,6263 N31
+ 101,0101 kg/jam ...................................................(2)
Eliminasi pers (1) dan pers (2)
EG : 0,9900 N21
= 0,2482 N31
+ 161,1136 N27
DEG: 0,0090 N21
= 0,6263 N31
+ 0,9529 N27
-
0,0089 N21
= 0,0022 N31
+ 1,45 N27
0,0089 N21
= 0,6200 N31
+ 0,9434 N27
-
0 N21
= -0,6178 N31
+ 0,4433 N27
N31
= 0,8201 kmol/jam
N21
= 162,9467 kmol/jam
Alur 21 (Feed = F)
Total = N21
= 162,9467 mol/jam
Etilen Glikol : N21
x X21
EG =142,5783 x 0,99 = 161,3172 kmol/jam
DEG : N21
x X21
DEG = 142,5783 x 0,009 = 1,4665 kmol/jam
Etilen karbonat : N21
x X21
EC = 142,5783 x 0,001 = 0,1638 kmol/jam
Alur 31 (Bottom = B)
Total = N31
= 0,8201 kmol/jam
Etilen Glikol : N31
x X31
EG = 0,7626 x 0,2482 = 0,2036 kmol/jam
DEG : N31
x X31
DEG = 0,7626 x 0,6263 = 0,5136 kmol/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen karbonat : N31
x X31
EC = 0,7626 x 0,1255 = 0,1029 kmol/jam
Alur 27 (Destilat = D)
Total = N27
= 162,0665kmol/jam
Etilen Glikol : N27
x X27
EG = 141,8082 x 0,99 = 161,1136 kmol/jam
DEG : N27
x X27
DEG =141,8082 x 0,01 = 0,9529 kmol/jam
Tabel LA.1 Neraca massa destilasi
Alur masuk
Komponen BM alur 21
(kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 161,3172 10012,6361
C4H10O3 106 1,4665 155,4511
C3H4O3 18 0,1638 14,4212
TOT 162,94749 10182,50844
Alur keluar
Komp alur 29 alur 27
N F N F
(Kmol/jam) (Kg/jam) (Kmol/jam) (Kg/jam)
C2H6O2 0,2036 12,6361 161,1136 10000
C4H10O3 0,5586 59,2110 0,9529 101,0101
C3H4O3 0,1029 9,0636 0 0
TOT 0,8651 80,9107 162,0665 10101,0101
LA.2 Kondensor
21
EGDEG
DLd
Vd
27
22
26EG
DEG
25
Tabel LA.2 Konstanta persamaan tekanan uap antoine:
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
log P = A+ (B/T)+ClogT+DT+ET2) (P dalam kPa dan T dalam K)
Konstanta pers, Tek, Uap antoine (P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
Tabel LA.3 Titik didih umpan masuk destilasi
Komponen Yif Pi Ki Xif = Yif/Ki αif = Ki/Khk
C2H6O2 0,9900 99,9012 0,9990 0,9910 4,0664
C4H10O3 0,0090 24,5675 0,2457 0,0366 1,
C3H4O3 0,0010 1469,2572 14,6926 0,0001 59,8049
total 1 1,0276
Menentukan kondisi operasi atas (kondensor total)
Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai
syarat Σyid/Ki = 1 terpenuhi
P 0,1 Mpa 100 kPa
TDP 195 C 468,15 K
Tabel LA.4 Dew point destilat
Komponen Yid Pi Ki Yid/Ki αid
C2H6O2 0,9941 94,0839 0,9408 1,0566 4,1063
C4H10O3 0,0059 22,9122 0,2291 0,0257 1
C3H4O3 0 1407,3073 14,0731 0 61,4218
total 1 1,0823
Menentukan kondisi umpan
Umpan masuk pada kondisi uap jenuh (Trial umpan sampai syarat Σyi/Ki = 1)
P 1 bar 100 kPa
TBP 197 C 470,15 K
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Menentukan kondisi operasi bottom (reboiler)
Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai
syarat Σxi,Ki = 1 terpenuhi
P 0,141 Mpa 141 kPa
TBP 252 C 525,15
Tabel LA.5 Boiling point produk bawah
Komponen Xib Pi Ki Xib,Ki αib
C2H6O2 0,2482 401,7360 3,9776 0,7073 3,1968
C4H10O3 0,6263 125,6666 1,2442 0,5582 1
C3H4O3 0,1255 82,6114 0,8179 0,0735 0,6574
total 1,3390
Tabel LA.6 Omega point destilasi
Ф = 0,0001 dan = 1,1
Komponen xi,f alfa I (alfa I*Xif)/(alfa I - teta)
C2H6O2 0,9910 4,0664 1,3585
C4H10O3 0,0366 1,0000 -0,3663
C3H4O3 0,0001 59,8049 0,0001
total 1,0276 6,1211 0,9921
Komponen xi,d alfai (alfa I*Xid)/(alfa I - teta)
C2H6O2 0,9941 4,1063 1,3579
C4H10O3 0,0059 1,0000 -0,0588
C3H4O3 0 0 0
total 1,0000 1,2991
Mencari refluks minimum
Umpan dimasukkan pada dew point yaitu 468,15 K, sehingga q = 0
Φα
.xα1R
i
DiiDm
Φα
.xαq1
i
Fii sehingga Φα
.xαq1
i
Fii = 1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk mengetahui nilai Rm, maka perlu perhitungan trial omega sampai syarat
Rm + 1 = 1,2991
Rm = 0,2991
Rd = 1,5 Rm …………………(Geankopplis)
Rd = 0,4486
Rd = Ld/D
Ld = Rd x D
Ld = 72,7041 kmol/jam
Alur Ld (Alur 26)
Total : Ld = 72,7041 kmol/jam
Etilen Glikol : LdEG = X19
EG x Ld = 0,99 x 72,7041 = 71,977 kmol/jam
Dietilen Glikol : LdDEG = X19
DEGx Ld = 0,01 x 72,7041 = 0,727 kmol/jam
Alur 27
Total: F21
= F27
= 162,0665 kmol/jam
Etilen Glikol = F21
EG = F27
EG = 161,1136 kmol/jam
Dietilen Glikol = F21
DEG= F27
DEG = 0,9529 kmol/jam
Alur Vd (Alur 25)
F25
= F26
+ F27
= 234,7706 kmol/jam
Etilen Glikol : F26
EG + F27
EG = 71,977 + 161,1136 = 233,0907 kmol/jam
Dietilen Glikol : F26
DEG + F27
DEG = 0,727 + 0,9529 = 1,68 kmol/jam
Φα
.xαq1
i
Fii = 1 terpenuhi
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.7 Neraca massa kondensor
BM Alur Masuk 25 (Vd)
Komp (kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 233,0907 14467,4706
C4H10O3 106 1,6800 178,0764
C3H4O3 18 0 0
TOT 234,7706 14645,5470
Alur keluar
Komp alur 26 alur 27
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 161,1136 10000 71,9770 4467,4706
C4H10O3 0,9529 101,0101 0,7270 77,0663
C3H4O3 0 0 0 0
TOT 162,0665 10101,0101 72,7041 4544,5369
LA.3 Reboiler
30
EGDEGEC
B
Lb
Vb
31
EGDEGEC
21
29
Lb = Vb + B atau Lb = Ld + (q x F) dengan q = 0
Maka
Lb = Ld
Lb = 72,6882 kmol/jam
Vb = Lb - B = 71,8231 kmol/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Komposisi : X31
EG = XVb
EG = XLd
EG = 0,2482
Komposisi : X31
DEG = XVb
DEG = XLd
DEG = 0,6263
Komposisi : X31
EC = XVb
EC = XLd
EC = 0,1255
Alur Lb
Total : Lb = B + Vb = 72,6882 kmol/jam
Etilen Glikol : LbEG = 72,6882 x XLd
EG = 18.0443 kg/jam
Dietilen Glikol : LbDEG = 72,6882 x XLd
DEG = 45.5214 kg/jam
Etilen Karbonat : LbEC = 72,6882 x XLd
EC = 9.1225 kg/jam
Alur Vb
Total : Vb =Lb – B = 71,8231 kmol/jam
Etilen Glikol : VbEG = 71,8231 x XVb
EG = 17,8296 kmol/jam
Dietilen Glikol : VbDEG = 71,8231 x XVb
DEG = 44,9796 kmol/jam
Etilen Karbonat : VbEC = 71,8231 x XVb
EC = 9,0139 kmol/jam
Tabel LA.8 Neraca massa reboiler
BM Alur Masuk (Lb)
Komp (kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 18,0443 1119,9763
C4H10O3 106 45,5214 4825,2654
C3H4O3 88 9,1225 803,3291
TOT 72,6882 6748,5708
Alur keluar
Komp alur 31 alur Vb
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 0,2036 12,6361 17,8296 1106,6468
C4H10O3 0,5586 59,2110 44,9796 4767,8372
C3H4O3 0,1029 9,0636 9,0139 793,7682
TOT 0,8651 80,9107 71,8231 6668,2522
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LA.4 Flash Drum
31
32
EC
EG
DEG
EC
EG
DEG
35
dimana :
- Dari perhitungan di Reboiler diperoleh data laju alur sebagai berikut:
Alur 31 (Bottom = B)
N31
= 0,8651 kmol/jam
N31
EG = 0,2036 kmol/jam
N31
DEG = 0,5586 kmol/jam
N31
EC = 0,10291 kmol/jam
Menentukan Pi saturated
Tabel LA.9 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C))
(P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
(Sumber : Reklaitis, 1983)
Tabel LA.10 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 250oC = 523,15 K
Komponen Pvp
C2H6O2 401,735991
C4H10O3 125,6666344
C3H4O3 82,61138182
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Menentukan Pbuble dengan Zi=Xi
Pb = Σ Xi,Pivp………………,(Smith, 2001)
Pb = 185,5116329 Kpa
Menentukan P dew dengan Zi = Yi
Pdew = 139,5846503 Kpa
P = 141 kPa Pd < P < Pb
Karena P yang dihitung terletak antara Pbubl dan Pdew
Ki = Pisat/P
k1 = 2,849191425
k2 = 0,891252726
K3 = 0,585896325
Tabel LA.11 Data Trial Temperatur dan Komposisi Flash Drum II
Komponen Xi Pi Ki (Pi/P) Xi Pi Ki Xi 1 / Σ(Yi/Pi)
C2H6O2 0,2353 401,7360 8,1179 94,5406 0,6705 0,0006
C4H10O3 0,6457 125,6666 0,7943 81,1424 0,5755 0,0051
C3H4O3 0,1190 82,6114 16,7944 9,8286 0,0697 0,0014
Σ 1 185,512 139,5847
Penentuan komposisi umpan dan bottom Flash Drum I
mol umpan total (alur 31) N31
= 0,7626 kmol/jam
1)V(K1
1)(KZ Vf
i
iij ;
2
i
iij
1
)1K(V1
)1K(ZVf
)V(f
)V(fVV
j
'
j
j1j
j = 0,1,2,3, ,,,, dst dilakukan iterasi hingga nilai Vj+1 = Vj (Smith, 2001)
Iterasi
Vo = 0,7240
Pdew = 1
Σ Yi/Pi sat
…………(Smith, 2001)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
f (Vo) = 0,0001
f ’(Vo) = -1,1265
7241,0V
1265,1
0001,07240,0V
1
1
iiiiii X.KY V.YL.XF.Z
V.KL
F.ZX
)V.KL(XF.Z
V.X.KL.XF.Z
i
ii
iii
.iiii
basis F = 1 mol maka V.KL
ZX
i
ii
maka V = 0,8
Tabel LA.12 Nilai V flash drum
Komp Zi,Ki Ki-1 sum (Zi,Ki/(1+V(Ki-1)))
EG 0,6705 1,8492 0,2704
DEG 0,5755 -0,1087 0,6303
EC 0,0697 -0,4141 0,1042
1,005
dimana L = 1 – V = 0,2
Y1 = 0,27043 ≈ 0
Y2 = 0,63031
Y4 = 0,10424 ≈ 0
Σ Yi = 1,00499
Dari hasil diatas diperoleh, pada produk atas terdapat semua Dietilen glikol dan
etilen glikol (temperatur Flash Drum (250oC (523,15 K)) jauh melebihi titik didih
senyawa tersebut pada 1,41 atm (141 kPa)), Sedangkan semua Etilen karbonat
terdapat pada bagian bottom karena tidak menguap ke bagian destilat,
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca Massa Komponen :
Etilen Glikol : F31
EG = F32
EG + 0 x F35
EG
F31
EG = F32
EG = 0,2036 kmol/jam
Dietilen Glikol : F31
DEG = F32
DEG + 0 x F35
DEG
F31
DEG = F32
DEG = 0,5586 kmol/jam
Etilen Karbonat : F31
EC = 0 x F32
EC + F35
EC
F31
EC = F33
EC = 0,1029 kmol/jam
Tabel LA.13 Neraca massa Flash Drum
BM Alur Masuk
Komp (kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 0,2036 12,636
C4H10O3 106 0,5586 59,211
C3H4O3 88,06 0,1029 9,064
TOT 0,8651 80,9107
Alur keluar
Komp alur atas alur bwh
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 0,2036 12,6361 0 0
C4H10O3 0,5586 59,2110 0 0
C3H4O3 0 0,1029 9,0636
TOT 0,7622 71,8471 0,1029 9,0636
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LA.5 EVAPORATOR
FE-1012018
19
EG
DEG
EC
EO
H2O
CO2
EG
DEG
EC
EO
H2O
CO2
Asumsi : efisiensi penguapan air pada evaporator = 100 %
- Alur keluar F20
= 162,9474 kmol/jam = 10182,5084 kg/jam
- Data: (Bhise, 1983),
Komposisi X18
EG = 0,739
Komposisi X18
H2O = 0,243
Neraca Massa Total:
F18
= F19
+ F2
Neraca Massa Komponen:
Etilen Glikol : N18
= 0 x N19
+ N20
0,739 x N18
= N20
= 161,3172 kmol/jam.................................. (3)
Air : F18
Air = F19
Air + 0 x F20
Air
0,243 x F18
= 0, 9485 x F19
....................................................... (4)
Eliminasi Persamaan (3) dan (4) sehingga:
EG : 0,739 N18
= 0 N19
+ 161,3172 N20
DEG: 0,243 N18
= 0,9485 N19
+ 0 N20
-
Komposisi X19
H2O = 0, 9485
Komposisi X19
CO2 = 0, 0484
Komposisi X19
EO = 0,0031
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
0,17969043 N18
= 0 N19
+ 39,2195 N20
0,17969043 N18
= 0,7010657 N19
+ 0 N20
-
0 N18
= -0,701066 N19
+ 39,2195 N20
N19
= 55,92947 kmol/jam
N18
= 218,8902 kmol/jam
Alur 19
Total = N19
= 55,9427 kmol/jam
Air : N19
x X19
EG = 55,9427 x 0,9485 = 53,0639 kmol/jam
Karbon Dioksida : N19
x X19
DEG = 55,9427 x 0,0484 = 2,705 kmol/jam
Etilen Oksida : N19
x X19
EC = 55,9427 x 0,0031 = 0,1738 kmol/jam
Alur 18
Total = N18
= N19
+ N20
= 218,8902 kmol/jam
Etilen Glikol : N18
EG = 0 + 141,1526 =161,3172 kmol/jam
DEG : N18
DEG = 0 + 1,2832 = 1,4665 kmol/jam
Etilen karbonat : N18
EC = 0 + 0,1433 = 0,1638 kmol/jam
Air : N18
Air = 46,4309 + 0 = 53,0639 kmol/jam
Karbon Dioksida : N18
CO2 = 2,3669 + 0 = 2,705 kmol/jam
Etilen Oksida : N18
EO = 0,1521 + 0 = 0,1738 kmol/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.14 Neraca massa Evaporator
alur masuk
Komp BM alur 18
(kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 161,3172 10012,6361
C4H10O3 106 1,4665 155,4511
H2O 18 53,0639 955,1504
C3H4O3 88,06 0,1638 14,4212
CO2 44 2,7050 119,0209
C2H4O 44,053 0,1738 7,6569
TOT 218,8902 11264,3365
Alur keluar
Komp alur 19 alur 20
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 - - 161,3172 10012,6361
C4H10O3 - - 1,4665 155,4511
H2O 53,0639 955,1504 - -
C3H4O3 0 0 0,1638 14,4212
CO2 2,7050 119,0209 - -
C2H4O 0,1738 7,6569 - -
TOT 55,9427 1081,8281 162,9475 10182,5084
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LA.6 SEPARATOR II
15
16
17 EG
DEG
EC
EO
H2O
CO2
EG
DEG
EC
EO
CO2
H2O
EO
CO2
H2O
- Alur masuk F17
= 218,8902 kmol/jam = 11264,3365 kg/jam
- Asumsi: Separator dapat memisahkan CO2 sebanyak 90%
- Data: (Bhise, 1983),
Komposisi X15
EO = 0,0018
Komposisi X15
CO2 = 0,3921
Menentukan Pi saturated
Tabel LA.15 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C))
(P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
H2O 16,5362 3985,44 -38,9974
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
CO2 15,3768 1956,25 -2,1117
C2H4O 14,5116 2478,12 -33,1582
(Sumber : Reklaitis, 1983)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.16 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 148oC = 421,15 K
Komponen Pvp
C2H6O2 2,105678324
C4H10O3 0,305328832
H2O 100,4032116
C3H4O3 1,090108871
CO2 24451,16737
C2H4O 1370,369892
Menentukan Pbuble dengan Zi=Xi
Pb = Σ Xi,Pivp………………,(Smith, 2001)
Pb = 9598,110797 Kpa
Menentukan P dew dengan Zi = Yi
Pdew = 3,683940099 Kpa
P = 250 kPa Pd < P < Pb
Karena P yang dihitung terletak antara Pbubl dan Pdew
Ki = Pisat/P
k1 0.008422713
k2 0.001221315
k3 0.401612846
k4 0.004360435
k5 97.80466948
k6 5.48147957
Substitusi nilai k ke pers, (10,16)
Σ [(Zi,Ki)/(1+V(Ki-1))] = 1……………(Smith, 2001)
V = 0,39
Pdew = 1
Σ Yi/Pi sat
…………(Smith, 2001)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.17 Nilai V separator I
Komp Zi,Ki Ki-1 sum (Zi,Ki/(1+V(Ki-1)))
H2O 0,0257 -0,5984 0,0335
CO2 38,3524 96,8047 0,9896
C2H4O 0,0099 4,4815 0,0036
1,0267
dimana L = 1 – V = 0,61
Dengan pers, (10,16)……,, (Smith, 2001)
Yi = ((Zi,Ki)/(1+V(Ki-1)))
Y3 = 0,0335
Y5 = 0,9896
Y6 = 0,0036
Σ Yi = 1,0267
Dengan pers,(10,10)……,,,(Smith, 2001)
Xi = Yi/Ki
X3 = 0,0834
X5 = 0,0101
X6 = 0,0007
Σ Xi = 0,0941
Neraca Massa Total:
N15
= N16
+ N17
Neraca Komponen:
Karbon dioksida : F15
CO2 = F16
CO2 + F17
CO2
0,3921 = 0,9896 x F16
+ 2.7050................................................ (5)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen Oksida : F15
EO = F16
EO + F17
EO
0,0018 = 0,0036 x F16
+ 0,1738................................................ (6)
Eliminasi persamaan (7) dan (8) sehingga :
CO2: 0,3921 N15
= 0,9896 N16
+ 2,705
EO: 0,0018 N15
= 0,0036 N16
+ 0,17138
0,00070569 N15
= 0,0017810 N16
+ 0,004868005
0,00070569 N15
= 0,0014078 N16
+ 0,068156765
0,0004 N16
+ -0.06328876
N16
= 174,1067 Kg/jam
N15
= 392,9969 kg/jam
Alur 16
Total = N19
= 174,1067 kmol/jam
Air : N19
x Y19
Air = 174,1067 x 0,0335 = 5,6768 kmol/jam
Karbon Dioksida : N19
x Y19
CO2 = 174,1067 x 0,9896 = 167,821 kmol/jam
Etilen Oksida : N19
x Y19
EO = 174,1067 x 0,0036 = 0,6088 kmol/jam
Alur 15
Total = N15
= N16
+ N17
= 392,9969 kmol/jam
Etilen Glikol : N15
EG = 0 + 61,3172 = 161,3172 kmol/jam
DEG : N15
DEG = 0 + 1,4665 = 1,4665 kmol/jam
Etilen karbonat : N15
EC = 0 + 0,1638 = 0,1638 kmol/jam
Air : N15
Air = 5,6768 + 53,0639 = 58,7407 kmol/jam
Karbon Dioksida : N15
CO2 =167,821 + 2,705 = 170,5261 kmol/jam
Etilen Oksida : N15
EO = 0,608 + 0,1738 = 0,7826 kmol/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.18 Neraca massa separator II
Alur masuk
alur 15
Komp BM N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 161,3172 10012,6361
C4H10O3 106 1,4665 155,4511
H2O 18 58,7407 1057,3335
C3H4O3 88,06 0,1638 14,4212
CO2 44 170,5261 7503,1463
C2H4O 44,053 0,7826 34,4758
TOTAL 392,9969 18777,4640
Alur keluar
Komp alur 16 alur 17
N(Kmol/jam) F(Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 0 0 161,3172 10012,6361
C4H10O3 0 0 1,4665 155,4511
H2O 5,6768 102,1831 53,0639 955,1504
C3H4O3 0 0 0,1638 14,4212
CO2 167,8210 7384,1255 2,7050 119,0209
C2H4O 0,6088 26,8189 0,1738 7,6569
Total 174,1067 7513,1275 218,8902 11264,3365
LA.7 HEATER
14 15Air
EC
EO
CO2
Air
EC
EO
CO2
Neraca Massa Total:
N14
= N15
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca Massa Komponen:
Alur 14
Total = N14
= N15
= 392,9969 kmol/jam
Etilen Glikol : N14
EG = N15
EG = 0 + 61,3172 = 161,3172 kmol/jam
DEG : N14
DEG = N15
DEG = 0 + 1,4665 = 1,4665 kmol/jam
Etilen karbonat : N14
EC = N15
EC = 0 + 0,1638 = 0,1638 kmol/jam
Air : N14
Air = N15
Air = 5,6768 + 53,0639 = 58,7407 kmol/jam
Karbon Dioksida : N14
CO2= N15
CO2 =167,821 + 2,705 = 170,5261 kmol/jam
Etilen Oksida : N14
EO =N15
EO = 0,608 + 0,1738 = 0,7826 kmol/jam
Tabel LA.19 Neraca Massa Heater
Alur masuk 14 Alur keluar 15
Komp BM N F N F
kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam
C2H6O2 62,068 161,3172 10012,6361 161,3172 10012,6361
C4H10O3 106 1,4665 155,4511 1,4665 155,4511
H2O 18 58,7407 1057,3335 58,7407 1057,3335
C3H4O3 88,06 0,1638 14,4212 0,1638 14,4212
CO2 44 170,5261 7503,1463 170,5261 7503,1463
C2H4O 44,053 0,7826 34,4758 0,7826 34,4758
392,9969 18777,4640 392,9969 18777,4640
LA.9 REAKTOR HIDROLISIS
12
6
13
Air
EC
EO
CO2
EC
EO
CO2
Air
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Data :
- Dari perhitungan di Ekspander diperoleh data laju alur sebagai berikut:
N13
= 392,997 kmol/jam
N13
EG =161,317 kmol/jam
N13
DEG = 1,4665 kmol/jam
N13
EC = 0,1637 kmol/jam
N13
Air = 58,7407 kmol/jam
N13
CO2 = 170,526 kmol/jam
N13
EO = 0,7826 kmol/jam
Neraca Massa Total:
F13
= F6 + F
12
Reaksi I:
C3H4O3 (l) +
H2O (g)
C2H6O2 (l) + CO2(g)
M : X
B : 0,95 X
S : 0,5 X
Neraca Komponen:
Etilen Glikol : N13
EG = N6
EG + N12
EG + r1
jamkmolNNNr EGEGEG / 161,31720- 0 - 3172,611)( 131313
1
Air : N13
Air = N6
Air - r1 – r2
58,7407 = N6
Air – 161,3172 - r2 ................................................ (7)
Etilen Karbonat: N13
EC = N12
EC - r1- 2 r1
0,1638 = N12
EC - 161,3172 - 2 r1............................................... (8)
Karbon Dioksida: N13
CO2 = N12
CO2 + r1 + 2 r2
170,5261 = N12
CO2 + 161,3172 + 2r2.......................................... (9)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Reaksi II:
2C3H4O3(l) +
H2O(g) (C4H10O3) (l) + 2CO2(g)
Neraca Komponen:
Dietilen Glikol : N13
DEG = N6
DEG + N12
DEG + r1
jamkmolNNNr DEGDEGDEG / 1,46650- 0 - 1,4665)( 131313
2
Etilen Oksida : N13
EO = N12
EO = 0,667942794 kmol/jam = 1,2832 kmol/jam
Air : 51,3982 = N6
Air - 141,1526 - r2
N6
Air = 58,7407 + 161,3172 + 1,4665 = 221,5445 kmol/jam
Etilen Karbonat: 0,1638 = N12
EC - 161,3172 - 2 r1
N12
EC = 0,1638 + 161,3172 + 2 (1,4665) = 164,414 kmol/jam
Karbon Dioksida: 170,5261 = N12
CO2 + 161,3172 + 2r2
N12
CO2 = 170,5261 -161,3172 - 2 (1,4665) = 6,2758 kmol/jam
Tabel LA.21 Neraca Massa Reaktor Hidrolisis
Alur Keluar
Komp BM alur 13
N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 161,3172 10012,6361
C4H10O3 106 1,4665 155,4511
H2O 18 58,7407 1057,3335
C3H4O3 88,06 0,1638 14,4212
CO2 44 170,5261 7503,1463
C2H4O 44,053 0,7826 34,4758
TOTAL 392,996887 18777,46402
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Alur masuk 6 Alur masuk 12
Komp BM N F N F
kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam
C2H6O2 62,068 - - - -
C4H10O3 106 - - - -
H2O 18 221,5445 3987,8005 - -
C3H4O3 88,06 - - 164,4140 14478,2975
CO2 44 - - 6,2758 276,1357
C2H4O 44,053 - - 0,7826 34,4758
221,544471 3987,800474 171,472 14788,909
LA.10 SEPARATOR I
8
9
10EC
EO
CO2
EC
EO
CO2
CO2ECEO
- Dari perhitungan di Reaktor Hidrolisis diperoleh laju alir alur 10 yaitu 171,472
kmol/jam
- Data: (Bhise, 1983),
Komposisi X8
CO2 = 0,004
Komposisi X8
EO = 0,018
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Menentukan Pi saturated
Tabel LA.22 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C))
(P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
CO2 15,3768 1956,25 -2,1117
C2H4O 14,5116 2478,12 -33,1582
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
(Sumber : Reklaitis, 1983)
Tabel LA.23 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC = 373,15 K
Komponen Pvp
CO2 24451,17
C2H4O 1370,37
C3H4O3 1,090109
Menentukan Pbuble dengan Zi=Xi
Pb = Σ Xi,Pivp………………,(Smith, 2001)
Pb = 1116,851 Kpa
Menentukan P dew dengan Zi = Yi
Pdew = 1,337Kpa
P = 250 kPa Pd < P < Pb
Karena P yang dihitung terletak antara Pbubl dan Pdew
Ki = Pisat/P
k1 97,80467
k2 5,48148
k3 0,00436
Substitusi nilai k ke pers, (10,16)
Σ [(Zi,Ki)/(1+V(Ki-1))] = 1……………(Smith, 2001)
Pdew = 1
Σ Yi/Pi sat
…………(Smith, 2001)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
V = 0,18
Tabel LA.24 Nilai V separator I
Komp Zi,Ki Ki-1 sum (Zi,Ki/(1+V(Ki-1)))
CO2 17,6525 96,8047 0,9581
C2H4O 0,0226 4,4815 0,0125
C3H4O3 0,0036 -0,9956 0,0043
0,9749
dimana L = 1 - V
L = 0,82
Dengan pers, (10,16)……,, (Smith, 2001)
Yi = ((Zi,Ki)/(1+V(Ki-1)))
Y1 = 0,9581
Y2 = 0,0125
Y3 = 0,0043
Σ Yi = 0,9749
Dengan pers,(10,10)……,,,(Smith, 2001)
Xi = Yi/Ki
X1 = 0,0098
X2 = 0,0023
X3 = 0,9934
Σ Xi = 1,0055
Neraca Massa Total:
N8 = N
9 + N
10
Neraca Massa Komponen:
Etilen Karbonat : = N9
EC + N10
EC................................................................... (10)
Karbon dioksida : 0,18 = 0,9581 N9
CO2 + 137,4755 N10
CO2............................(11)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen Oksida : 0,004= 0,0125 N9
EO + 127,7352 N10
EO............................(12)
Eliminasi persamaan (11) dan (12) sehingga :
C2H4O: 0,004 N8= 0,0125 N
9+ 6,2758 N
10
CO2: 0,18 N8= 0,9581 N
9+ 0,7826 N
10
0,00072 N8= 0,0001 N
9+ 0,0251 N
10
0,00072 N8= 0,0038 N
9+ 0,0031 N
10
0 = -0,0038 N9+ -0,0390 N
10
N9= 5,6636 Kmol/jam
N8= 177,136 Kmol/jam
Alur 9
Total = N9 = 5,6636 kmol/jam
Etilen Karbonat : N9 x Y
9EC = 5,8094 x 0,0043 = 0,02516 kmol/jam
Karbon Dioksida : N9 x Y
9CO2 = 5,8094 x 0,9581 = 5,5658 kmol/jam
Etilen Oksida : N9 x Y
9EO = 5,8094 x 0,0125 = 0,0726 kmol/jam
Alur 8
Total = N8 = N
9+ N
10 = 177,136 kmol/jam
Etilen karbonat : N8
EC = 0,02516 + 164,414 = 164,4392 kmol/jam
Karbon Dioksida : N8
CO2 = 5,5658 + 6,2758 = 11,8416 kmol/jam
Etilen Oksida : N8
EO = 0,07262 +0,78259 = 0,855221 kmol/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.25 Neraca massa separator 1
Komp BM Alur Masuk 8
N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 88,06 164,4392 14480,5136
CO2 44,0000 11,8796 522,70405
C2H4O 44,053 0,855221 37,6750596
TOTAL 177,174 15040,8927
Alur keluar
Komp alur 9 alur 10
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 0.0252 2.2160 164.4140 14478.2975
CO2 5.5658 244.8968 6.2758 276.1357
C2H4O 0.0726 3.1993 0.7826 34.4758
TOTAL 5.6636 250.3121 171.4724 14788.9090
LA.11 REAKTOR KARBONASI
R-201EOEO
EC
CO2
4 7
2CO2
Data: ( Bhise, 1983)
- Konversi Reaksi = 99%
- Dari perhitungan di Ekspander I diperoleh data laju alir sebagai berikut:
N7 = 177,1360kmol/jam
N7
EC = 164,4392 kmol/jam
N7
CO2 = 11,8416 kmol/jam
N7
EO = 0,8552 kmol/jam
Reaksi:
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H4O(l) +
CO2 (g)
C3H4O3(l)
M : X
B : 0,99 X
S : 0,1 X
Neraca Massa Total:
N7 = N
2 + N
4
Alur 7:
Etilen Karbonat: N7
EC = N2
EC + N4
EC - r
jamkmolNNNr ECECEC / 164,43920- 0 - 4392,641)( 427
Etilen Oksida : N7
EO = N2
EO + N4
EO – r
N2
EO = 0 - 0,8552 + 164,4392 = 165,294 kmol/jam
Karbon Dioksida: N7
CO2 = N2
CO2 + N4
CO2 – r
N2
CO2 = 11,8416 – 0 + 164,4392 = 154,2457 kmol/jam
Dari perhitungan diatas diperoleh laju Etilen Oksida yang diumpankan yaitu =
165,2944 kmol/jam
Tabel LA.26 Neraca Massa Reaktor Karbonasi
Alur Keluar
Komp BM alur 7
N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 88,06 164,4392 14480,5136
CO2 44 11,8796 522,70405
C2H4O 44,0530 0,855221 37,6750596
TOTAL 177,174 15040,8927
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Alur masuk
Komp alur 2 alur 4
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 - - - -
CO2 1,6716 73,5526 176,2808 7756,3561
C2H4O 165,2944 7281,7140 - -
TOTAL 166,96605 7355,2667 176,2808 7756,3561
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 25oC
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas, Cpg = a + bT + cT2 + dT
3 + eT
4 [J/mol K]
Komponen a b c d e
C2H6O2 35,8417 1,08695E-02 2,90598E-04 -4,52216E-07 1,86584E-10
C4H10O3 44,6173 1,44518E-01 6,82006E-04 -9,75239E-07 3,91107E-10
C3H6O3 40,991 1,28E-02 4,88E-04 -6,59E-07 2,77E-10
C2H4O 17,9573 2,43445E-02 3,51051E-04 -4,78345E-07 1,90011E-10
CO2 19,0223 7,96291E-02 -7,37067E-05 3,74572E-08 -8,13304E-12
H2O 34,0471 -9,65064E-03 3,29983E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Liquid, Cpl = a + bT + cT2 + dT
3 [J/mol K]
Komponen a b c d
C2H6O2 31,0224 1,10034 -2,84571E-03 2,88921E-06
C4H10O3 26,5129 1,26205 -2,6983E-03 2,5629E-06
C3H6O3 28,52 1,1805 -2,75E-03 2,69E-06
C2H4O 7,41259 7,42687E-01 -2,71320E-03 3,90092E-06
CO2 11,0417 1,15955 -7,23130E-03 1,55019E-05
H2O 18,2964 4,72118E-01 -1,33878E-03 1,31424E-06
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.3 Panas Laten [J/mol]
Komponen BM BP (K) ΔHvl (J/mol)
C2H6O2 62 470,6 49629,6
C4H10O3 106 518,8 52314,6
C3H6O3 88,05 487 50200
C2H4O 44,053 283,661 25526,5
CO2 44,01 194,681 16560,9
H2O 18 373,161 40656,2
Sumber: Reklaitis, 1983
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan [kkal/mol]
Komponen Hf
C2H6O2 -93,05
C4H10O3 -136,5
C3H6O3 -102,5
C2H4O -12,58
CO2 -94,05
H2O -57,8
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine: ln P (kPa) = A – (B/(T+C))
Komponen A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
C3H6O3 13,1897 3985,44 -68,9974
C2H4O 14,5116 2478,12 -33,1582
CO2 15,3768 1956,25 -2,1117
H2O 16,5362 3985,44 -38,9974
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan
T (oC) H (kJ/kg) λ (kJ/kg)
Air
Saturated steam
30
55
260
125,7
230,2
-
-
-
1661,6538
Sumber: Reklaitis,1983
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
B.1 Heater 1 (E-101)
Panas masuk Heater 1 =
15,304
15,298
1 dTcN psenyawa
Tabel LB.7 Panas Masuk Heater 1 (E-101)
Komponen N3
senyawa cpg dT N3
cp dT
C2H4O 165,2944 641,4680 106031,0583
CO2 1,6716 223,6442 373,8436447
Total 106404,9019
Panas keluar Heater 2 =
15,423
15,298
p
4
senyawa dTcN
Tabel LB.8 Panas Keluar Heater 2 (E-102)
Komponen N4
senyawa cpg dT N4
cpg dT
C2H4O 165,2944 7432,8899 1228615,0387
CO2 1,6716 2905,4771 4856,79552
Total 1233471,834
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 1233471,834 – 106404,9019
= 1127066,932 kJ/jam
Heater I
(E-101)
(3) (4)
Kondensat
260oC
C2H4O (g)
14,5 bar, 31oC
C2H4 O(g)
14,5 bar, 100oC
Saturated steam
260oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 280236,786
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 21127066,93
C)(260
dQ/dTm
o
B.2 Heater 2 (E-102)
Panas masuk Heater 1 =
15,304
15,298
1 dTcN psenyawa
Tabel LB.9 Panas Masuk Heater 1 (E-101)
Komponen N1
senyawa cpg dT N1
cp dT
CO2 176,2808199 223,6442 39424,1883
Total 39424,1883
Panas keluar Heater 1 =
15,423
15,298
p
2
senyawa dTcN
Tabel LB.10 Panas Keluar Heater 1 (E-101)
Komponen N2
senyawa cpg dT N2
cpg dT
CO2 176,2808 2905,4771 512179,8825
Total 512179,8825
Heater II
(E-102)
(1) (2)
Kondensat
260oC
CO2 (g)
14,5 bar, 31oC
CO2(g)
14,5 bar, 100oC
Saturated steam
260oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 512179,8825- 39424,1883
= 472755,6942 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 284,5091
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 2472755,694
C)(260
dQ/dTm
o
B.3 Heater 3 (E-103)
Panas masuk Heater 3 =
15,305
15,298
p
3
senyawa dTcN
Tabel LB.11 Panas Masuk Heater 3 (E-103)
Komponen N5
senyawa cpl dT N3
cp dT
H2O 221,5445 374,7055 83013,9278
Total 83013,9278
Panas keluar Heater 3 =
15,423
15,298
p
4
senyawa dTcN
Tabel LB.12 Panas Keluar Heater 3 (E-103)
Komponen N6
senyawa cpl dT N4
cpg dT
H2O 221,5445 9523,8693 2109960,5745
Total 2109960,5745
Heater III
(E-103)
(5) (6)
Kondensat
260oC
H2O (l)
14,5 bar, 30oC
H2O (l)
14,5 bar, 150oC
Saturated steam
260oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 2109960,5745 – 83013,9278
= 2026946,6466 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 1219,8368
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 662026946,64
C)(260
dQ/dTm
o
B.4 Reaktor Karbonasi (R-101)
Reaktor 1
(R-101) C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 100oCC2H4O (l)
14,5 bar, 100oC
CO2 (g)
14,5 bar, 100oC
Air pendingin
55oC
Air pendingin
30oC
Panas masuk Reaktor 1 = Panas keluar Heater 1 dan 2 = 1740794,9212 kJ/jam
Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor 1 antara lain:
Reaksi I: C2H4O + CO2 → C3H4O3
ΔH1 = ΔHo
f (produk) – ΔHof (reaktan)
= [-102,5 – (12,58– 94,5] kkal/mol × 4,184 kJ/kkal × 1000 mol/kmol
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= -17279.9200 kJ/kmol
ΔH1 (260oC) = ΔH1 (25
oC) + Σ σs ∫ cp dT
= - 17279.9200 + 1 × 16208.63096– 1 × 7432.88992- 1×2905.477083
= -11409,6561 kJ/kmol
Panas reaksi total: ΔHr = r1 × ΔH1
= (164,4392 ×-11409,6561)
= -1876194,408 kJ/jam
Panas keluar Reaktor 1 =
15,373
15,298
p
7
senyawa dTcN
Tabel LB.13 Panas Keluar Reaktor 1 (R-101)
Komponen N7
senyawa cpg dT cpl dT N5
senyawa cpg dT
C3H4O3 164,4392 - 16208,63096 2665333,8732
C2H4O 0,855221201 - 7432,889924 6356,7650
CO2 11,84164674 2905,477083 - 34405,6332
Total 2706096,2715
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = (Qout – Qin) + ΔHr
= (2706096,2715-1740794,9212) + (-1876194,4)
= -910893,0573 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 67997,7168
kJ/kg 125,7) -30,22(
kJ/jam ) 573(-910893,0-
C)H(30-C)H(55
dQ/dTm
oo
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
B.5 Heater 4 (E-104)
Panas masuk Heater 4 =
15,373
15,298
p
11
senyawa dTcN
Tabel LB.14 Panas Masuk Heater 4 (E-104)
Komponen N11
senyawa cpl dT cpg dT N12
cp dT
C3H4O3 164,414008 16208,6310 - 2664925,9803
C2H4O 0,782597747 5671,8679 - 4438,7911
CO2 6,275810517 - 2905,4771 18234,2236
Total 2687598,9950
Panas keluar Heater 4 =
15,423
15,298
p
12
senyawa dTcN
Tabel LB.15 Panas Keluar Heater 4 (E-104)
Komponen N12
senyawa cpl dT cpg dT N12
cp dT
C3H4O3 164,4140 27795,5782 - 4569982,4134
C2H4O 0,7826 9523,8693 - 7453,3586
CO2 6,2758 - 4965,2027 31160,6715
Total 4608596,4435
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
Heater 4
(E-104)
(11) (12)
Kondensat
260oC
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 100oC
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 150oC
Saturated Steam
260oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 4608596,4435- 2687598,9950
= 1920997,4485 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 0755,1561
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 851920997,44
C)(260
dQ/dTm
o
B.6 Reaktor Hidrolisis (R-102)
Reaktor 2
(R-102)
C2H6O2(l)
C4H10O3(l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
H2O(l)
14,5 bar, 150oC
C2H6O2(l)
C4H10O3(l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 150oC
H2O(l)
14,5 bar, 150oC
Air pendingin
55oC
Air pendingin
30oC
Panas masuk Reaktor 2 = Panas keluar Heater 3 + Panas keluar Heater 4
= 2109960,5745+ 4608596,4435
= 6718557,0179 kJ/jam
Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor 2 antara lain:
Reaksi I: C3H4O3 + H2O → C2H6O2 + CO2
ΔH1 = ΔHo
f (produk) – ΔHof (reaktan)
= (-93,05) + (-94,05) – (-102,5)– (-57,8 )
= -26,8 kkal/mol × 4,184 kJ/kkal × 1000 mol/kmol
= -112131,2 kJ/kmol
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
ΔH1 (150oC) = ΔH1 (25
oC) + Σ σs ∫ cp dT
= -112131,2 + 1 × 24202,3010 + 1 × 4965,2027 – 1 × 27795,5782
– 1 × 4248,8534
= -120283,1437 kJ/kmol
Reaksi II: 2 C3H4O3 + 2 H2O → C4H10O3 + 2CO2
ΔH2 = ΔHo
f (produk) – ΔHof (reaktan)
= (-93,05) + 2(-94,05) – 2(-102,5)– 2(-57,8 )
= -4 kkal/mol × 4,184 kJ/kkal × 1000 mol/kmol = -16736 kJ/kmol
ΔH2 (150oC) = ΔH2 (25
oC) + Σ σs ∫ cp dT
= -16736 + + 1 × 24202,3010 + 2 × 4965,2027 – 2 × 27795,5782
– 2 × 4248,8534
= -50066,3998 kJ/kmol
Panas reaksi total: ΔHr = r1 × ΔH1 + r2 × ΔH2
= (161,3172×-120283,1437)+( 1,4665×-50066,3998)
= -19477163,62 kJ/jam
Panas keluar Reaktor 2 =
15,423
15,298
p
13
senyawa dTcN
Tabel LB.16 Panas Keluar Reaktor 2 (R-102)
Komponen N13
senyawa cpl dT cpg dT N14
cp dT
C2H6O2 161,3172 24202,3010 - 3904247,4982
C4H10O3 1,4665 31378,0896 - 46016,5967
C3H6O3 0,1638 27795,5782 - 4551,9567
C2H4O 0,7826 13414,0898 - 10497,8365
CO2 170,5261 - 4965,2027 846696,4227
H2O 58,7407 9523,8693 - 559439,2066
Total 392,9969 106313,9279 4965,2027 5371449,5173
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = (Qout – Qin) + ΔHr
= (5371449,5173-6718557,0179) + (-19477163,62)
= -20824271,1222 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 199275,322
kJ/kg 25,7)12,230(
kJ/jam ) ,1222(-20824271-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.7 Cooler 1 (E-105)
Panas masuk Cooler 1 =
15,423
15,298
p
14
senyawa dTcN
Tabel LB.17 Panas Masuk Cooler 1 (E-105)
Komponen N14
senyawa cpl dT cpg dT N14
cp dT
C2H6O2 161,3172 24202,3010 3904247,4982
C4H10O3 1,4665 31378,0896 46016,5967
C3H6O3 0,1638 27795,5782 4551,9567
C2H4O 0,7826 -2222,2793 -1739,1508
CO2 170,5261 6826,7272 1164134,8424
H2O 58,7407 3415,4537 200626,3046
Total 392,9969 5317838,0476
Cooler I
(E-105)
(14) (15)
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
2 bar, 150oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
2 bar, 100oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas keluar Cooler 1 =
15,373
15,298
p
15
senyawa dTcN
Tabel LB.18 Panas Keluar Cooler 1 (E-105)
Komponen N15
senyawa cpl dT cpg dT N15
cp dT
C2H6O2 161,3172 14177,6582 2287100,1562
C4H10O3 1,4665 18223,8004 26725,5681
C3H6O3 0,1638 16208,6310 2654,4145
C2H4O 0,7826 3750,0438 2934,7758
CO2 170,5261 2905,4771 495459,5392
H2O 58,7407 2536,0564 148969,8514
Total 392,9969 2963844,3052
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 2963844,3052- 5317838,0476
= -2353993,7424 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 22526,2559
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam 242353993,74-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.8 Evaporator ( FE-101 )
evaporator
(FE-101)
(18) (20)
Kondensat
260oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
C3H4O3 (g)
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
1 bar, 100oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
C3H4O3 (g)
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
1 bar, 120oC
Saturated Steam
260oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas masuk Evaporator =
15,373
15,298
p
18
senyawa dTcN
Tabel LB.19 Panas Masuk evaporator (FE-101)
Komponen N18
senyawa cpl dT cpg dT N18
cp dT
C2H6O2 161,3172025 14177,6582 - 2287100,1562
C4H10O3 1,466520023 18223,8004 - 26725,5681
C3H6O3 0,163765497 16208,6310 - 2654,4145
C2H4O 0,1738 - 4870,2158 846,4950
CO2 2,7050 - 3718,3192 10058,1263
H2O 53,0639 - 7741,4743 410792,8844
Total 2738177,6445
Panas keluar Evaporator =
15,383
15,298
p
19
senyawa dTcN
Tabel LB.20 Panas Keluar evaporator
Komponen N19
senyawa cpl dT cpg dT N19
cp dT
C2H4O 0.1738 - 1708.2895 296.9188
CO2 2.7050 - 1814.6763 4908.7348
H2O 53.0639 - 3233.5608 171585.3763
Total 176791,0299
Panas keluar Evaporator =
15,383
15,298
p
20
senyawa dTcN
Tabel LB.21 Panas Keluar evaporator
Komponen N20
senyawa cpl dT cpg dT N20
cp dT
C2H6O2 161.3172 18125.3419 - 2923929.4474
C4H10O3 1.4665 23385.9669 - 34295.9887
C3H6O3 0.1638 20763.7314 - 3400.3828
Total 296125,819
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= (176791,0299 + 296125,819) - 2738177,6445
= 400239,2044 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 240,8680
kJ/kg 125,7) -30,22(
kJ/jam 4400239.204
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.9 Heater 5 (E-106)
Panas masuk Heater =
15,383
15,298
p
20
senyawa dTcN
Tabel LB.22 Panas Masuk Heater (E-106)
Komponen N20
senyawa cpL dT N20
cp dT
C2H6O2 161,3172025 18125,3419 2923929,4474
C4H10O3 1,466520023 23385,9669 34295,9887
C3H6O3 0,163765497 20763,7314 3400,3828
Total 162,9475 62275,04019 2961625,8189
Panas keluar Heater =
15,468
15,298
p
21
senyawa dTcN
Heater 6
(E-106)
(20) (21)
Kondensat
260oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
H2O(g)
1 bar, 120oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
H2O(g)
1 bar, 196,5oC
Saturated Steam
260oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.23 Panas Keluar Heater5
Komponen N21
senyawa cpl dT N21
cp dT
C2H6O2 161,3172025 34185,6979 5514741,1520
C4H10O3 1,466520023 44557,0648 65343,8277
C3H6O3 0,163765497 39362,1822 6446,1673
Total 162,9475 118104,9449 5586531,1470
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 5586531.1470- 2961625.8189
=2624905.3281 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 1579,6944
kJ/kg 125,7) -30,22(
kJ/jam 812624905,32
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.10 Kondensor (E-107)
(22) (23)
Air Pendingin 30oC
Air Pendingin55oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
H2O(g)
1 bar, 197oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
H2O(g)
1 bar, 195oC
Untuk mengetahui suhu pada destilat, diperlukan perhitungan suhu umpan masuk
hingga Σ Kixi = 1 terpenuhi.
Trial titik didih umpan pada bagian atas kolom distilasi
T = 197oC = 470,15 K
P = 1 bar = 100 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan Uap Antoine: CKT
BAkPaP
)()(ln
Tabel LB.24 Titik Didih Umpan Pada Bagian Atas Kolom Distilasi
Komponen Yif Pi Ki Xif = Yif/Ki αif = Ki/Khk
C2H6O2 0,9900 99,9012 0,9990 0,9910 4,0664
C4H10O3 0,0090 24,5675 0,2457 0,0366 1,
C3H4O3 0,0010 1469,2572 14,6926 0,0001 59,8049
total 1 1,0276
Maka, suhu bagian atas kolom distilasi adalah 470,15 K.
Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai
syarat Σ yid/Ki = 1 terpenuhi.
Trial dew point destilat
T = 100oC = 373,15 K
P = 1 bar = 100 kPa
Tabel LB.25 Dew Point Kondensor
Komponen Yid Pi Ki Yid/Ki αid
C2H6O2 0,9941 94,0839 0,9408 1,0566 4,1063
C4H10O3 0,0059 22,9122 0,2291 0,0257 1
C3H4O3 0 1407,3073 14,0731 0 61,4218
total 1 1,0823
Maka, suhu destilat (D) adalah 468,15 K dan suhu Ld 468,15 K
Panas masuk Kondensor =
15,468
15,298
p
22
senyawa dTcN
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.26 Panas Masuk Kondensor (E-107)
Komponen N22
senyawa cpl dT cpg dT N22
cp dT
C2H6O2 161,1136 34185,6979 - 5507781,4509
C4H10O3 0,9529 44557,0648 - 42459,5624
C3H6O3 - - - -
Total 162,0665 5550241,0133
Panas keluar Kondensor =
15,453
15,298
p
25
senyawa dTcN
Tabel LB.27 Panas Keluar Kondensor (E-107)
Komponen N23
senyawa cpl dT cpg dT N23
cp dT
C2H6O2 161,1136173 14177,65818 - 2284213,7953
C4H10O3 0,952925481 18223,80038 - 17365,9237
C3H6O3 - - - 0
Total 2301579,7190
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 2301579.7190- 5550241.0133
= -3248661.2943 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 66789,10873
kJ/kg 117,3) - 00,92(
kJ/jam ) 2943(-3248661.-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
B.11 Cooler 2 (E-108)
Panas masuk Cooler 2 =
15,453
15,298
p
27
senyawa dTcN
Tabel LB.28 Panas Masuk Cooler 2 (E-108)
Komponen N27
senyawa cpg dT N27
cp dT
C2H6O2 161,1136173 14177,6582 2284213,7953
C4H10O3 0,952925481 18223,8004 17365,9237
Total 2301579,7190
Panas keluar Cooler 2 =
15,303
15,298
p
28
senyawa dTcN
Tabel LB.29 Panas Keluar Cooler 2 (E-108)
Komponen N28
senyawa cpl dT N28
cp dT
C2H6O2 161,1136173 915,65509 147524,5038
C4H10O3 0,952925481 1158,468313 1103,9340
Total 148628,4377
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 148628,4377- 2301579,7190
= -2152951,2813 kJ/jam
Cooler II
(E-108)
(27) (28) C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 195oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 4046,06022
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 2813(-2152951,-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.12 Reboiler (E-109)
(31)(29)
(30)Steam
260oCKondensat
260oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 197oC
C2H6O2(v)
C4H10O3 (v)
1,2 bar, 252oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 250oC
Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai
syarat Σ Kixi = 1 terpenuhi.
Trial bubble point bottom
T = 252oC = 522,15 K
P = 1,41 bar = 141 kPa
Tabel LB.30 Bubble Point Reboiler (E-109)
Komponen Xid Pi Ki Yid/Ki αid
C2H6O2 0,2482 401,7360 3,9776 0,7073 3,1968
C4H10O3 0,6263 125,6666 1,2442 0,5582 1
C3H4O3 0,1255 82,6114 0,8179 0,0735 0,6574
total 1,3390
Maka, suhu Vb adalah 521,15 K.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas masuk Reboiler =
15,468
15,298
p
29
senyawa dTcN
Tabel LB.31 Panas Masuk Reboiler (E-109)
Komponen N33
senyawa cpl dT N33
cp dT
C2H6O2 18,04434352 34185,6979 616858,4764
C4H10O3 45,52137217 44557,0648 2028298,7292
C3H4O3 9,122519473 39362,1822 359082,2738
Total 3004239,4794
Panas keluar Reboiler =
15,453
15,298
p
31
senyawa
15,518
15,298
p
30
senyawa dTcNdTcN
Tabel LB.32 Panas Keluar Vb Reboiler (E-109)
Komponen N30
senyawa cpg dT N30
senyawa cpg dT
C2H6O2 17,8296 14170,0860 252646,7876
C4H10O3 44,9796 36461,3820 1640018,2396
C3H4O3 9,0139 20373,2688 183643,5674
Total 2076308,5946
Tabel LB.33 Panas Keluar B Reboiler (E-303)
Komponen N34
senyawa cpl dT N34
senyawa cpl dT
C2H6O2 0,2036 46368,3910 9439,9168
C4H10O3 0,5586 60561,2185 33829,1660
C3H4O3 0,1029 53416,7214 5497,9031
Total 48766,9860
Panas keluar Reboiler = 2076308,5946 + 48766,9860
= 2125075,5806 kJ/jam
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 2125075,5806 – 3004239,4794
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= -879163,8989 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 0897,295
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 9879163,898-
C)(260
dQ/dTm
o
B.13 Kondensor Subcooler (E-110)
Panas masuk Kondensor Subcooler =
15,518
15,298
p
32
senyawa dTcN
Tabel LB.34 Panas Masuk kondensor subcooler
Komponen N32
senyawa cpl dT cpg dT N32
cp dT
C2H6O2 0,203585171 14170,0860 - 2884,8194
C4H10O3 0,558594541 36461,3820 - 20367,1290
Total 23251,9484
Panas keluar kondensor subcooler =
15,303
15,298
p
33
senyawa dTcN
Cooler III
(E-110)
(33) (34) C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 250oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 100oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.35 Panas Keluar kondensor subcooler
Komponen N33
senyawa cpl dT cpg dT N33
cp dT
C2H6O2 0,203585171 915,65509 - 186,4138
C4H10O3 0,558594541 1158,468313 - 647,1141
Total 833,5279
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 833,5279- 23251,9484
= -22418,4205 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 53034,142
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 05(-22418,42-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.14 Cooler 3 (E-111)
Cooler III
(E-111)
(35) (36) C3H4O3 (l)
1 bar, 250oC
C3H4O3 (l)
1 bar, 100oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas masuk Cooler 3 =
15,518
15,298
p
34
senyawa dTcN
Tabel LB.35 Panas Masuk Cooler 3
Komponen N34
senyawa cpl dT cpg dT N34
cp dT
C3H4O3 0,102924758 53416,7214 5497,9031
Total 5497,9031
Panas keluar Cooler 3 =
15,303
15,298
p
35
senyawa dTcN
Tabel LB.36 Panas Keluar Cooler 3
Komponen N35
senyawa cpl dT cpg dT N35
cp dT
C3H4O3 0,102924758 16208,63096 1668,2694
Total 1668,2694
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 1668,2694 – 5497,9031
= -3829,6337 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 6472124,63
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 7(-3829,633-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
B.15 Cooler 4 (E-112)
Panas masuk Cooler 4 =
15,518
15,298
p
34
senyawa dTcN
Tabel LB.37 Panas Masuk Cooler 4
Komponen N35
senyawa cpl dT cpg dT N35
cp dT
C3H4O3 0.102924758 16208,6310 - 1668,2694
Total 1668,2694
Panas keluar Cooler 4 =
15,373
15,298
p
35
senyawa dTcN
Tabel LB.38 Panas Keluar Cooler 4
Komponen N36
senyawa cpl dT cpg dT N36
cp dT
C3H4O3 0,102924758 2081,7765 - 214,2663
Total 214,2663
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 214,2663- 1668,2694
= -1454,0031 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
Cooler I
(E-102)
(35) (36) C3H4O3 (l)
1,41 bar, 100oC
C3H4O3 (l)
1,41 bar, 35oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
kg/jam 13,9139051
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 1(-1454,003-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.16 Tangki Penampungan Sementara
Tangki penampungan
sementara
C2H4O (l)
CO2 (g)
Air pendingin
55oC
Air pendingin
30oC
H2O (g)
C2H4O (l)
CO2 (g)
H2O (g)
Panas masuk tangki penampung sementara =
15,373
15,298
dTcN psenyawa
Tabel LB.39 Panas Masuk tangki penampung sementara
Komponen N14
senyawa ò cpl dT ò cpg dT N14
ò cp dT
C2H4O 0,8552 - 2234,5285 1911,0162
CO2 176,0919 - 3024,1508 532528,4195
H2O 58,7407 - 2471,2762 145164,6139
Total 235,7130 3824,1916 7729,9555 679700,2861
Panas keluar tangki penampung sementara =
15,303
15,298
dTcN psenyawa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.39 Panas Keluar tangki penampung sementara
Komponen N36
senyawa cpl dT cpg dT N36
cp dT
C2H4O 0,8552 - 457,3338 391,1215
CO2 176,0919 - 178,6556 31459,8088
H2O 58,7407 - 374,7055 22010,4804
Total 235,7130 1037,7379 1010,6949 53887,5257
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 53887,5257– 679700,2861
= -625812,7604 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 5988,6389
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 604(-625812,7-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
C.1 Tangki Penyimpanan Etilen Oksida
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Oksida
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 8 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,01 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Etilen Oksida per jam = 7281,714 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 7281,714 kg/jam×24 jam/hari×7 hari
= 1.223.327,9447 kg
Direncanakan 8 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg31152.915,998
kg 94471.223.327,
Densitas Bahan dalam tangki = 0,8711 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki = kg/liter8711,0
31kg152.915,99 = 175543,5577 liter
= 175,5436 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 175,5436 liter
= 1,2 x 175,5436
= 210652,2692 liter
= 210,6523 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs =
8
3 Dt
3
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(
1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 53,5155 10
92210.652,26 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 5,3515 m = 210,6523 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 5,3515 m = 8,0273 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 5,3515 m = 1,3379 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 9,3652 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (5,3515 m) 3
= 200,6212 m3
Tinggi tangki = 9,3652 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 200,6212
3652,9 175,5436
= 8,1946 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 871,1 9,8 8,1946
= 70.001,8901 Pa
= 0,6909 atm
Tekanan operasi = 68 bar = 6800 kpa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
P total = 6800 + 70,00189 = 6870,00189 Kpa
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = 1,2 x 6870,00189 Kpa = 8244,002268 kpa
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Timmerhaus dkk, 2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,4915
10125,029,76226,080,016250
105,3452 29,7622d
Dipilih tebal silinder standar = 1,5 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Timmerhaus dkk, 2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
in 1,4912
10125,0 29,76222,08,0162502
210,6904 29,7622dh
Dipilih tebal head standar = 1,5 in
C.2 Heater 1 (E-101)
Fungsi : : Menaikkan temperatur etilen oksida sebelum menuju R-101
Jenis : : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 675,5822695 kg/jam = 1489,4117 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 7281,71 kg/jam = 16053,5152 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 32°C = 86.6°F
Temperatur akhir (t2) = 100°C = 212°F
Panas yang diserap (Q) = 1122583,98 kJ/jam = 1064000,1331 btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 212 F t1 = 288 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 89,6 F t2 = 410,4 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 122,4 F t2 – t1 =
122,4 F
345,595
288
410,4ln
112,4
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
0 261
0
tt
TTR
12
21
0,298212500
122,4
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 345,595 F
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
150,82
6,86212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 ¼ in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan
fluida dingin medium organics, diperoleh UD = 50-100, dan faktor pengotor
(Rd) = 0,003
Diambil UD = 55 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft9773,55
F345,595Fftjam
Btu55
Btu/jam 311064000,13
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 8181,71/ftft2618,0ft12
ft9773,55
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 16 tube dengan
ID shell 8 in.
2
2
"
t
ft 50,2656
/ftft0,261816ft 21
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
c. Koreksi UD
Fftjam
Btu2496,61
F345,595x ft 0,26565
Btu/jam 311064000,13
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,03552144
0,63916ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb2602,19554
0,0355
1489,4117tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,0185 cP = 0,0448 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
0613,046770,0448
2602,195540752,0tRe
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 180
(9) Kondensasi steam
hio = 354 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 8 in
B = Baffle spacing = 5 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,05561,25144
50,258sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb2735,889632
0,0556
16053,5152sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 150,8 F
= 0,715 cP = 1,729 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
8379,002310,0266
5288963,2730,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 400
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 333,0371 1 = 333,0371
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 171,6981333,0371354
333,0371354
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(11) Faktor pengotor, Rd
0,01052496,16171,6981
2496,16171,6981
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 70467,0613
f = 0,00088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,00125
10,760,075210105,22
2)12(2
41955,26020,00088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,76
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.00526 psi + 0,00125 psi
= 0.00651 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 10023,8379
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,96
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0,7998
10,960,0610105,22
28,812
5288963,2730,0015sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.3 Tangki Penyimpanan Karbon Dioksida
Fungsi : Untuk menyimpan gas Karbon Dioksida
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 5 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,1 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Karbon Dioksida per jam = 7756,3561 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 7756,3561 kg/jam×24 jam/hari×7 hari
= 1.303.067,821 kg
Direncanakan 5 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg5642,6061325
kg 8211.303.067,
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Densitas Bahan dalam tangki = 1,6 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter6,1
kg 2260613,564 = 162883,4776 liter
= 162,8835 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 162883,4776 liter
= 1,2 x 162883,4776
= 195460,1732liter
= 195,4602 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(
1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 52,1967 10
2195460,173 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 5,2197 m = 205,4986 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 5,2197 m = 7,8295 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 5,2197 m = 1,3049 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 9,1344 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (5,2197 m) 3
= 186,1525 m3
Tinggi tangki = 9,1344 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 195,4602
1344,9 162,8835
= 7,9926 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1600 9,8 7,9926
= 125408,1557 Pa = 1,2377 atm
Tekanan operasi = 68 bar = 6800 atm
Tekanan Total = 6925,408156 Kpa
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = 1,2 x 6925,408156 Kpa = 8310,4897 Kpa
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun ( Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Timmerhaus dkk,2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
E = efisiensi pengelasan
in1,5744
10125,040,97186,080,016250
7493,021 40,9718d
Dipilih tebal silinder standar = 1,5 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Timmerhaus dkk,2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,5739
10125,0 40,97182,08,0162502
4986,052 40,9718dh
Dipilih tebal head standar = 1,5 in
C.4 Ekspander 1 (JE-101)
Fungsi : Menurunkan tekanan gas karbon dioksida sebelum diumpankan ke
reaktor karbonasi (R-101).
Jumlah : 1 unit
Data:
Laju alir massa = 7756,3561 kg/jam = 2,154543 kg/s
campuran = 1600 kg/m3 = 99,8853 lbm/ft
3
Z = 0,012 (Perry dan Green, 1999)
Laju alir volumetrik (mv) = 3/1600
/ 7756,3561
mkg
jamkg
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 4,8477 m3/jam = 0,00134658 m
3/detik
Tekanan masuk (P1) = 68 bar = 6890,1 kPa
Tekanan keluar (P2) = 14,5 bar = 1469,21 kPa
Temperatur masuk = 1000C = 373,15 K
Rasio spesifik (k) = 1,3
Daya (P) = 11
...
1
1
21
kk
P
P
k
kTRZm (Timmerhaus dkk, 2004)
= 1,885 × 0,012 × 8,314 ×304,15 × 11,6890
21,1469
13,1
3,1 3,113,1
= 55,0959 kW × 1,341 hp/kW
= 73,88 hp
Jika efisiensi motor adalah 85 %, maka :
P = hp9176,6885,0
73,88
Maka dipilih ekspander dengan daya 90 hp.
C.5 Heater 2 (E-102)
Fungsi : Menaikkan temperatur karbon dioksida sebelum menuju R-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 327,99 kg/jam = 723,1084 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 7756,356 kg/jam = 17099,9274 lbm/jam
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Temperatur awal (t1) = 20°C = 68°F
Temperatur akhir (t2) = 100°C = 212°F
Panas yang diserap (Q) = 545013,7707 kJ/jam = 516571,352 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 212 F t1 = 288 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86,6 F t2 = 432 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 144 F t2 – t1 =
144 F
355,148
288
432ln
144
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 261
0
tt
TTR
12
21
0,3333)6,86(500
144
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 355,148 F
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
1402
68212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 ¼ in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
d. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan
fluida dingin gas , diperoleh UD =5-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Diambil UD = 10 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 145,4525
F355,148Fftjam
Btu10
Btu/jam 516571,352
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 2989,64/ftft2618,0ft12
ft 145,4525
aL
AN
2
2
"tbuah
e. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 52 tube dengan
ID shell 12 in.
f. Koreksi UD
Fftjam
Btu9036,8
F355,148x ft 163,3632
Btu/jam 516571,352
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,11542144
0,63952ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb4618,2676
0,1154
723,1084tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 482 F
= 0,0185 cP = 0,0448 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh
2
2
"
t
ft 163,3632
/ftft0,261852ft 21
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
6803,052610,0431
4618,2676902,0tRe
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 30
(9) Kondensasi steam
hio = 56 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 12 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,08331,25144
50,2512sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb205199,129
0,0833
17099,9274sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 140 F
= 0,245 cP = 0.5927 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3653,077320,245
129,0519920,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 85
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 36,5999 1 = 36,5999
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam0829,225999,6367
5999,6367
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(6) Faktor pengotor, Rd
0,0679036,80829,22
9036,80829,22
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 10526.6803
f = 0,000088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,00003
10,760,075210105,22
2)12(2
6267,46180,000088tΔP
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,79
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.00003 psi + 0,00526 psi
= 0.00529 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 20773,3653
f = 0,001 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,95
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0,4076
10,950,0610105,22
28,812
205199,1290,001sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.6 Tangki Penyimpanan Air Proses
Fungsi : Untuk menyimpan air
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 7 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,1 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan air per jam = 3987,8005 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 3987,8005 kg/jam×24 jam/hari×7 hari
= 667750,484 kg
Direncanakan 7 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = 95707,212 kg
Densitas Bahan dalam tangki = 1 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter1
kg 95707,212 = 95707,212 liter
= 95,707212 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 95707,212 liter
= 1,2 x 95707,212
= 114848,6544 liter
= 114,849 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= /4 D2(
1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 44,435 10
4114848,654 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 4,4435 m = 174,94094 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 4,4435 m = 6,6653 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 4,4435 m = 0,7405 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 7,4058 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (4,4435 m) 3
= 114,8455 m3
Tinggi tangki = 7,4058 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 114,8455
4085,7 114,849
= 7,4087 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1000 9,8 7,4087
= 72605,26 Pa = 0,71655 atm
Tekanan operasi = 1,01 bar = 1 atm
Tekanan total =
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = 1,2 x 1,71655
= 2,05986 atm
= 29,2143 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Timmerhausdkk, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,64
10125,02143,296,080,016250
174,94094 29,2143d
Dipilih tebal silinder standar = 2 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,64
10125,02143,296,080,016250
174,94094 29,2143d
Dipilih tebal silinder standar = 2 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C.7 Pompa Air (P-101)
Fungsi : Memompa Air dari Heater 3 (E-103) menuju Reaktor Hidrolisis
(R-102)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 14,5 bar
T = 150 0C
Laju alir massa (F) = 3987,8005 kg/jam = 2,4421 lbm/s
Densitas ( ) = 677,5390 kg/m3 = 42,2973 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,1300 cP = 8,7360.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 42,2973
lbm/s 2,4421 = 0,0577 ft
3/s
= 25,9141 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,0577 ft3/s )
0,45 (42,2973 lbm/ft
3)
0,13
= 1,7585 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Diameter Dalam (ID) : 3,06 in = 0,2550 ft = 0,0777 m
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0513
/sft 0,0577 = 1,1255 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 8,736.10
)ft 0,2550)(ft/s 1255,1)(lbm/ft 2973,42(5-
3
=1,3896.105 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 1,3896.105 dan /D =
m0777,0
m10.6,4 5
= 0,0006
maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
1,125501
2
= 0,0098 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
1,1255 2
= 0,0295 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
1,1255 2
= 0,0394 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,008)174,32.2.0,255
1,1255.702
= 0,1729 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
1,125501
2
= 0,0197 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,2713 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 101,32 kpa = 2116,1236 lbf/ft2
P2 = 1450 kPa = 30.284,0434 lbf/ft²
P = 28167,9198 ft.lbf/lbm
Z = 25 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 2713,00ft 25s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,32 28167,9198
2
2
Ws = -691,2224 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-691,2224 = -0,75 x Wp
Wp = 921,6299 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 921,6299lbm/s360045359,0
3987,8005x
slbfft
hp
/.550
1
= 4,092 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 4,1 hp
C.8 Heater 3 (E-103)
Fungsi : Menaikkan temperatur air sebelum menuju R-102
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 1/4 in OD Tube 8 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1219,836769 kg/jam = 2689,2938 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 3987,80 kg/jam = 8791,6411 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30°C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 150°C = 302°F
Panas yang diserap (Q) = 2026946,647 kJ/jam = 1921167,1816 Btu/jam
(4) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 302 F t1 = 198 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86 F t2 = 414 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 216 F t2 – t1 =
216 F
292,842
198
414ln
216
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 216
0
tt
TTR
12
21
0,522212500
216
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 292,842 F
(5) Tc dan tc
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
5002
500500
2
2T
1T
cT F
1942
6,86212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 11/4 in
- Jenis tube = 8 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in Square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
g. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan
fluida dingin heavy organics, diperoleh UD =200-700, dan faktor pengotor
(Rd) = 0,003
Diambil UD = 220 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 29,8201
F292,842Fftjam
Btu220
Btu/jam 161921167,18
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 3956,11/ftft3271,0ft8
ft29,8201
aL
AN
2
2
"t buah
h. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 10 tube dengan
ID shell 10 in.
i. Koreksi UD
Fftjam
Btu7039,250
F292,842x ft 29,8201
Btu/jam 161921167,18
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
2
2
"
t
ft 26,1680
/ftft0,327110ft 8
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(6) Flow area tube, at = 0,665 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,01152144
0,66510ta
(7) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb3266,329372
0,0115
2689,2938tG
(8) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,019 cP = 0,0460 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/4 in OD, 8 BWG, diperoleh
ID = 0,92 in = 0,0767 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
4388542,2450,0460
3266,3293720767,0tRe
(9) Kondensasi steam
hio = 944 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,31 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,31 – 1 = 0,31 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2ft 0,06941,31144
50,318sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb4126599,631
0,0694
3987,8sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 194 F
= 0,3 cP = 0,7257 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 1,23 in.
De =1,23/12 = 0,1025 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
17880,56470,7257
4126599,6310,1025sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 80
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 21,9202 1 = 21,9202
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 21,422821,9202944
21,9202944
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,0427250,703921,4228
250,703921,4228
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 388542.2454
f = 0,000088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,05024
10,760,076710105,22
2)8(2
6232937,3260,000088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
PT = Pt + Pr
= 0,05024 psi + 0,01053psi
= 0,06076 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 17880,5647
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,96
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,195
8121N
Ds = 10/12 = 0,8333 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0,0749
10,960,102510105,22
19,20,83332
4126599,6310,0015sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.9 Reaktor Karbonasi (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi Etilen Karbonat
Type reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Jumlah : 1 unit
Reaksi yang terjadi:
Reaksi I: C2H4O + CO2 → C3H4O3
Temperatur masuk = 100 oC = 373,15 K
Temperatur keluar = 100 oC = 373,15 K
Tekanan operasi = 1450 kPa
Laju alir massa = 15039,2211 kg/jam
Laju alir molar = 177,174 kmol/jam
Waktu tinggal reaktor = 400 detik = 0,111 jam (Kawabe dkk,1998)
Perhitungan
Desain Tangki
CAO = )15,373)(/ .314,8(
14503 KmolKmPa
kPa
RT
P = 467,385 M
a. Volume reaktor
V =3
3
1
0773,42/ 467,385
)/ 177,174.(111,0 m
mmol
jamkmoljam
C
F
AO
AO
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari data Kawabe,dkk (1998) katalis yang digunakan adalah molybdenum
dengan spesifikasi:
Bentuk : spherical
Diameter : 0,0075 m
ε : 0,4
4,0
0773,42VVr = 105,193 m
3
b. Jumlah tube
Direncanakan:
Diameter tube (OD) = 15 cm
Panjang tube = 12 m
Pitch (PT) = 15 square pitch
Jumlah tube = .15π.(0,15)
105,1932
41
= 19,92 = 20
c. Tebal tube
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa
in 0439,0m 0,0011
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
(0,15m) kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,0439 in + 0,125 in = 0,1689 in
Tebal tube standar yang digunakan = ¼ in (Brownell dan Young,1959)
d. Diameter dan tinggi shell
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D20 tube
20 tube
PT + OD 19
Diameter shell (D) = 100/)1519()1519( xx + 2(15– 15)/100
= 4,03 m
Tinggi shell (H) = panjang tube = 12 m
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 4,03 m
Rasio axis = 2 : 1 (Brownell dan Young,1959)
Tinggi tutup = m 0075,12
4,03
2
1
f. Tebal shell dan tebal tutup
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa
in 12,1m 0,02849
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
m) (4,03 kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,12 in + 0,125 in = 1,245 in
Tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Brownell dan Young,1959)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tutup shell dan tutup tangki = 2 in
Perancangan pipa pendingin
Fluida panas = Umpan masuk
Laju alir massa = 15039,22111 kg/jam = 33155,9803 lbm/jam
Temperatur masuk = 100 oC = 212°F
Temperatur keluar = 105 oC = 221°F
Fluida dingin = Air pendingin
Laju air = 8716,679974 kg/jam = 19217,0903 lbm/jam
Temperatur awal = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = 910893,057 kJ/jam = 863356,6407 Btu/jam
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 212 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 81 F
T2 = 221 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86 F t2 = 135 F
T2 – T1= 9 F Selisih t2 – t1 = 45 F t2 – t1 = 54 F
105,7
81
126ln
54
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
2,045
9
tt
TTR
12
12
0,35786212
45
tT
ttS
11
12
FT = 0, Maka t = 0,98 x 105,7 = 105,7 F
Pipa yang dipilih
Ukuran nominal = 24 in (Brownell dan Young, 1959)
Schedule = 20
ID = 23,25 in = 1,9375ft
OD = 24 in = 2 ft
Surface perlin ft = 6,283 ft2/ft
Flow area per pipe = 425 in2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panjang = 10 m = 32,8084 ft
Fluida panas: sisi pipe, umpan
(1) at’ = 425 in
2
t
ta
WG
0263,12341425
115039,2211tG lbm/jam.ft
2
(2) Pada Tc = 216,5 F
= 1,00425 cP = 2,42 lbm/ft2
jam
tt
GDRe
4105,95984294,2
0263,112349375,1Re t
Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 35
c = 0,2675 Btu/lbm. F
k = 0,09 Btu/jam lbm ft. F
3,180509,0
4294,22675,0
9375,1
09,035
.
3/1
31
i
i
h
k
c
D
kjHh
9848,224
25,233,1805io
iio
h
OD
IDhh
Fluida dingin: sisi shell, air pendingin
(1’) G’ = 32,80842
19217,0903
2L
w
= 292,8685 lbm/jam.ft
(2’) Pada tc = 108,5 °F
= 0,7 cp = 1,6934 lbm/jam.ft
Re = 4G’/
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 4 x 292,8685 /0,7
= 691,8003
Dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 13
(3’) ho =
3/1'
OD
GjH
=
3/1
132
292,8685
=68,5211 FftBtu/jam8602,29848,268,5211
9848,268,5211
hh
hhU 2
oio
oio
C
Rd = 0,003, hd = 003,0
1= 333,3333
UD = 333,33338602,2
333,33338602,2
hU
hU
dc
dc = 2,8359
A = 105,7118359,2
7863356,640
ΔtU
Q
D
= 2879,9313 ft2
C.10 Separator Tekanan Rendah I (FG-101)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor I (R-101)
Bentuk : Silinder vertikal denganalas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 2,5 bar
Tabel LC.6 Komposisi Umpan Masuk pada Separator Tekanan Rendah (V-103)
Komponen Laju alir
(kg/jam) % mol % berat
Densitas
(kg/m3)
Densitas
cairan
(kg/m3)
BM
average
EC 164.4392 0,9283 0,9628 139,2000 129,2223 81,7480
CO2 11.8416 0,0669 0,0346 49,2830 0 2,9414
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
EO 0.8552 0,0048 0,0025 118,2600 0,5710 0,2127
Total 84,9021
Laju alir udara, Fgas = 521,0325 kg/jam = 1148,6859 lbm/jam
Laju alir cairan, Fcairan = 14518,1887 kg/jam = 32007,2944 lbm/jam
Laju alir udara, Ngas = 11,8416 kmol/jam
Laju alir cairan, Ncairan = 165,2944 kmol/jam
ρgas = K) K)(373,15 atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (84,9021 atm) (2,4673
RT
BM P3
av
= 6,8464 kg/m3 = 0,4273 lbm/m
3
ρcairan = 129,7933 kg /m3 = 8,1028 lbm/ft
3
Volume udara, Vgas = 3
av
kg/m ,84646
kmol/jam) 1,8416kg/kmol)(19021,84(
ρ
NBM
= 146,8541 m3/jam = 1,4406 ft
3/detik
Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 129,7933
kg/jam1887,45181
ρ
F
= 111,8562 m3/jam = 1,0973 ft
3/detik
Kecepatan linear yang diinjinkan :
114,0udara
u (Walas,1988)
= 16,8461
129,793314,0 0,5934 ft/detik
Diameter tangki :
D = )5934,0)(4/(
1,4406
)4/( u
Vgas1,7586 ft = 0,536 m (Walas,1988)
Tinggi kolom uap minimum = 5 ft (Walas,1988)
Waktu tinggal = 10 menit = 600 s
Tinggi cairan, Lcairan = 2
3
2 )7586,1)(4/(
600/ 1,0973
)4/( ft
ssft
D
V= 271,1727 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap
= 271,1727 + 5
= 276,1727 ft
1955,1547586,1
271.1727
D
L
Karena L/D >3 maka spesifikasi tangki horizontal tidak dapat diterima
sehingga dilakukan trial terhadap diameter (Walas, 1988)
Trial D = 9 ft = 2,7432 m
Tinggi cairan, Lcairan = 2
3
2 )9)(4/(
600/0973,1
)4/( ft
ssft
D
V= 10,354 ft = 3,1559 m
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap
= 10,354 + 5 = 15,354 ft = 4,6799 m
1,7069
15,354
D
L
Karena L/D <3 maka tangki horizontal dengan L = 15,354 ft dan D = 9 ft dapat
diterima (Walas, 1988).
Perhitungan tebal shell tangki :
PHidrostatik = x g x l
= 129,7933 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 3,1559 m = 4,0142 kPa
P0 = Tekanan operasi = 250 kPa
P = 250 kPa + 4,0142 kPa = 254,0142 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = (1,2) (254,0142) = 304,8171 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress (S) = 107546.4 KPa (Brownell dan Young,1959)
Tebal shell tangki:
in 1917,0
kPa) 711,2(304,81kPa)(0,8) 2(107546,4
m) (2,7432 kPa) (304,8171
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1917 in + 1/8 in =0,3167 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tebal shell standar yang digunakan = 1,25 in (Brownell dan Young,1959)
Tutup tangki
Diameter tutup = diameter tangki = 0,536 m
Ratio axis = Lh : D = 1: 4
Lh = 2,74324
1LhD
D = 0,6858 m
L (panjang tangki) = Ls + Lh
Ls (panjang shell) = 15,354 m – 2(0,6858 m) = 13,9824 m
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal
tutup 1,25 in.
C.11 Blower 1 (JB-101)
Fungsi : memompa campuran dari Separator I (FG-101) menuju
alur gas buang
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 100 ºC dan 250 kPa
Laju alir (N3) = 5,66362 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 53,31252
K 373,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 5,66362 3
= 69,3636 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry dan Green, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
69,36360,8144P = 0,2421 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C.12 Pompa 2 (P-102)
Fungsi : Memompa campuran dari Separator I (R-101) menuju Reaktor
Hidrolisis (R-102).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 2,5 bar
T = 100 0C
Laju alir massa (F) = 14788,909 kg/jam = 9,0567 lbm/s
Densitas ( ) = 444,2153 kg/m3 = 27,7314 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 2,2349 cP = 0,0015 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 27,7314
lbm/s 9,0567 = 0,3266 ft
3/s
= 146,5817 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,3266 ft3/s )
0,45 (27,7314 lbm/ft
3)
0,13
= 3,6304 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3,5 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,5480 in = 0,2957 ft = 0,0901 m
Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,3333 ft
Inside sectional area : 0,0687 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0687
/sft 0,3266 = 4,7538 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0015
)ft 0,2957)(ft/s 4,7538)(lbm/ft 27,7314( 3
= 2,5953.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,5953.104 dan /D =
m0901,0
m10.6,4 5
= 0,0005
maka harga f = 0,004 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
4,753801
2
= 0,1756 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
4,75382
= 0,5268 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
4,75382
= 0,7024 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,004)174,32.2.0,2957
4,7538.402
= 0,7602 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
4,753801
2
= 0,3512 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 2,8674 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 250 Kpa = 5221,3868 lbf/ft²
P2 = 1450 kPa = 30.284,0434 lbf/ft²
P = 903,7649 ft.lbf/lbm
Z = 25 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 8674,20ft 25s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,32 903,7649
2
2
Ws = -931,6323 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-931,6323 = -0,75 x Wp
Wp = 1242,1763 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 1242,1763lbm/s360045359,0
14788,909x
slbfft
hp
/.550
1
= 20,4546 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 21 hp
C.13 Heater 4 (E-104)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran dari separator I (FG-101)
sebelum menuju R-102
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1156,075482 kg/jam = 2548,7235 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 14788,909 kg/jam = 32604,1337 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (t2) = 150°C = 302°F
Panas yang diserap (Q) = 1920997,448 kJ/jam = 1820747,1125 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 302 F t1 = 198 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 212 F t2 = 288 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 90 F t2 – t1 =
90 F
240,196
288
198ln
90
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 90
0
tt
TTR
12
21
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
0,313302500
90
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 240,196 F
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
2572
302212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
j. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan
fluida dingin heavy organics, diperoleh UD = 6-60, dan faktor pengotor (Rd) =
0,003
Diambil UD = 50 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 151,6049
F240.196Fftjam
Btu50
Btu/jam 251820747,11
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 48,2572/ftft2618,0ft12
ft 151,6049
aL
AN
2
2
"t buah
k. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 52 tube dengan
ID shell 12 in.
l. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 163,3632
/ftft0,261841,8309ft 21
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fftjam
Btu46,4012
F240,196x ft 163,3632
Btu/jam 251820747,11
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,11542144
0,63952ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb7777,20902
0,1154
2548,7235tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 1,043 cP = 2,5232 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
0875,58671,04303488
7777,209020752,0tRe
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 8
(9) Kondensasi steam
hio = 60 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, (bahan berupa Etilen karbonat,etilen oksida dan CO2)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 12 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,08331,25144
50,2512sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb391249,604
0,0833
32604,1337sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 257 F
=1,043 cP = 2,5232 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 ¼ tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
6316,30391,043
604,9124930,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 17
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 50,5198 1 = 50,5198
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam5102,725198,0560
5198,0560
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(13) Faktor pengotor, Rd
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
0,18524012,645102,72
4012,645102,72
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 658,0875
f = 0,000088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,00035
10,760,075210105,22
2)12(2
22090,77770,000088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,76
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00526 psi + 0,00035psi
= 0,00561 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 9303,6316
f = 0,002 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
s = 0,8
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 519,3
10,80,0610105,22
28,812
391249,6040,002sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
C.14 Reaktor Hidrolisis (R-102)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi Etilen Glikol
Type reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Jumlah : 1 unit
Reaksi yang terjadi:
Reaksi I: C3H4O3 + H2O → C2H6O2 + CO2
Reaksi II: 2 C3H4O3 + 2 H2O → C4H10O3 + 2CO2
Temperatur masuk = 150 oC = 423,15 K
Temperatur keluar = 150 oC = 423,15 K
Tekanan operasi = 1450 kPa
Laju alir massa = 18777,464 kg/jam
Laju alir molar = 392,996887 kmol/jam
Waktu tinggal reaktor = 600 detik = 0,1667 jam (Kawabe,1998)
Perhitungan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Desain Tangki
CAO = )15,423)(/ .314,8(
14503 KmolKmPa
kPa
RT
P = 412,158 M
a. Volume reaktor
V =3
3
1
95,158/ 412,158
)/ 996887,923.(1667,0 m
mmol
jamkmoljam
C
F
AO
AO
Dari data Kawabe,dkk (1998) katalis yang digunakan adalah molybdenum
dengan spesifikasi:
Bentuk : spherical
Diameter : 0,005 m
ε : 0,5
5,0
95,158VVr = 317,9 m
3
b. Jumlah tube
Direncanakan:
Diameter tube (OD) = 17,5 cm
Panjang tube = 20 m
Pitch (PT) = 20 square pitch
Jumlah tube = .20π.(0,175)
317,92
41
= 25,7 = 26
c. Tebal tube
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
in 0512,0m 0,0013
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
(0,175m) kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,0512 in + 0,125 in = 0,1762 in
Tebal tube standar yang digunakan = ¼ in (Brownell dan Young,1959)
e. Diameter dan tinggi shell
D26 tube
26 tube
PT + OD 25
Diameter shell (D) = 100/)2025()2025( xx + 2(20– 17,5)/100
= 7,096 m
Tinggi shell (H) = panjang tube = 20 m
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 7,096 m
Rasio axis = 2 : 1 (Brownell dan Young,1959)
Tinggi tutup = m 774,12
7,096
2
1
f. Tebal shell dan tebal tutup
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
in 967,1m 0,05
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
m) (7,096 kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,967 in + 0,125 in = 2,092 in
Tebal shell standar yang digunakan = 2 ¼ in (Brownell dan Young,1959)
Tutup shell dan tutup tangki = 2 ¼ in
Perancangan pipa pendingin
Fluida panas = Umpan masuk
Laju alir massa = 18777,464 kg/jam = 41397,4383 lbm/jam
Temperatur masuk = 150 oC = 302°F
Temperatur keluar = 155 oC = 311°F
Fluida dingin = Air pendingin
Laju air = 199275,322 kg/jam = 439329,1778 lbm/jam
Temperatur awal = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -20824271 kJ/jam = 19737523,1003 Btu/jam
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 302 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 171 F
T2 = 311 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86 F t2 = 225 F
T2 – T1= 9 F Selisih t2 – t1 = 45 F t2 – t1 = 54 F
77,196
171
225ln
54
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
2,045
9
tt
TTR
12
12
0,20886302
45
tT
ttS
11
12
FT = 0, Maka t = 0,98 x 196,77 = 196,77 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Pipa yang dipilih
Ukuran nominal = 24 in (Brownell dan Young, 1959)
Schedule = 20
ID = 23,25 in = 1,9375 ft
OD = 24 in = 2 ft
Surface perlin ft = 6,283 ft2/ft
Flow area per pipe = 425 in2
Panjang = 12 m = 39,3701 ft
Fluida panas: sisi pipe, umpan
(1) at’ = 425 in
2
t
ta
WG
14026,426195138,2
41397,4383tG lbm/jam.ft
2
(2) Pada Tc = 306,5 F
= 0,138 cP = 0,3 lbm/ft2
jam
tt
GDRe
8178,101883,0
4261,140269375,1Re t
Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 200
c = 0,54 Btu/lbm. F
k = 0,398 Btu/jam lbm ft. F
6407,13398,0
3,05,354,0
9375,1
398,0200
.
3/1
31
i
i
h
k
c
D
kjHh
694,922
9375,16407,13io
iio
h
OD
IDhh
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida dingin: sisi shell, air pendingin
(1’) G’ = 39,37012
8439329,177
2L
w
= 5579,4806 lbm/jam.ft
(2’) Pada tc = 108,5 °F
= 0,7 cp = 1,6934 lbm/jam.ft
Re = 4G’/
= 4 x 5579,4806 /0,7
= 13179,5899
Dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 60
(3’) ho =
3/1'
OD
GjH
=
3/1
602
5579,4806
=844,6417
FftBtu/jam6856,82694,926417,448
694,926417,448
hh
hhU 2
oio
oio
C
Rd = 0,003, hd = 003,0
1= 333,3333
UD = 333,33336856,82
333,33336856,82
hU
hU
dc
dc = 26,4126
A = 196,7674126,62
00319737523,1
ΔtU
Q
D
= 3797,7835 f t2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C.15 Cooler 1 (E-106)
Fungsi : Mendinginkan campuran dari Reaktor Hidrolisis (R-102)
menuju Separator II (FG-102).
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 18777,46402 kg/jam = 41397,438 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 150oC = 302°F
Temperatur akhir (T2) = 100°C = 212°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 22526,2559 kg/jam = 49662,1528 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -2353993,742 kJ/jam = 2231146,79961 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 302 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 171 F
T2 = 212 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 126 F
T1 – T2 = 90 F Selisih t2 – t1 = 45 F t2 – t1 =-45 F
147,35659
171
126ln
45-
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
245
90
tt
TTR
12
21
0.20886302
45
tT
ttS
11
12
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,925
Maka t = FT LMTD = 0,925 147,35659= 136,30485 F
(2) Tc dan tc
2572
122302
2
TTT 21
c F
108,52
14086
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 11/4 in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in Square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 65 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft251,82769
F147,35659Fftjam
Btu65
Btu/jam 9612231146,79
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 23498,69/ftft 0,3271ft8
ft251,82769
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 112 tube dengan
ID shell 21 ¼ in.
c. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 293,0816
/ftft32710, 112ft 8
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fftjam
Btu85,55
F136,304ft 293,0816
Btu/jam 9612231146,79
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,24852144
0,639112ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb69756,998471
0,2485
449662,1528tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,9 cP = 2,17719 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,652 in = 0,05433 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
0,9
669756,9984710,05433tRe = 4987,3422
(6) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 18
1
0,652 x 218,16459
OD
IDx
tφ
ih
tφ
ioh
= 113,79465
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
tφtφ
iohioh
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
hio = 113,79465 1 = 113,79465
Fluida panas : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 23,25 in
B = Baffle spacing = 10 in
PT = Tube pitch = 1,5625 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 19/16 – 1 = 0,3125 in
2ft 0,32292,5625 1144
100,312525,32sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb47128198,518
0,32292
41397,438sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 257 F
= 0,151 cP = 0,36554 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,73 in.
De =0,73/12 = 0,06083 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
917,133420,36554
47128198,5180,06083sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 80
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
sφsφ
ohoh
ho = 410,4358 1 = 410,4358
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam 09326,984358,10479465,131
4358,10479465,131
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(11) Faktor pengotor, Rd
0,0066885066,5509326,98
85066,5589,09326
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 4987,3422
f = 0,0001 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,02276
10,990,0543310105,22
2)8(2
56199847,6970,0001tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,80808
.0,10,99
(8).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,80808 psi + 0,02276 psi
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,83084 psi
Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 21334,91734
f = 0,0007 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 2,6
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
6,910
8121N
Ds = 23,25 in = 1,937 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0,0258
10,980,0608310105,22
21,93752
47128198,5180,0007
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
C.16 Separator Tekanan Rendah II (FG-102)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor II (R-102)
Bentuk : Silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 2,5 bar
Tabel LC.6 Komposisi Umpan Masuk pada Separator Tekanan Rendah (V-103)
Komponen Laju alir
(kg/jam) % mol % berat
Densitas
(kg/m3)
Densitas
cairan
BM
average
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(kg/m3)
EG 10012,63612 0,4105 0,5332 247,7861 101,7111 25,4744
DEG 155,4511224 0,0037 0,0083 301,2468 1,1241 0,3956
H2O 1057,333469 0,1495 0,0563 854,2316 - 2,6904
EC 14,42118964 0,0004 0,0008 708,9906 0,2954 0,0367
CO2 7503,146334 0,4339 0,3996 575,7819 - 19,0921
EO 34,47577855 0,0020 0,0018 625,6153 - 0,0877
Total 18777,4640 47,7769
Laju alir udara, Fgas = 8609,3768 kg/jam = 18980,5260 lbm/jam
Laju alir cairan, Fcairan = 10168,0872 kg/jam = 22416,9123 lbm/jam
Laju alir udara, Ngas = 230,2132 kmol/jam
Laju alir cairan, Ncairan = 162,7837 kmol/jam
ρgas = K) K)(373,15 atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (47,7769 atm) (2,4673
RT
BM P3
av
= 3,8525 kg/m3 = 0,2404 lbm/m
3
ρcairan = 103,1307 kg /m3 = 6,4383 lbm/ft
3
Volume udara, Vgas = 3
av
,8525kg/m3
kmol/jam) 30,2132kg/kmol)(2 7769,47(
ρ
NBM
= 2854,9865 m3/jam = 28,0064 ft
3/detik
Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 03,13071
kg/jam10168,0872
ρ
F
= 98,5942 m3/jam =0,9672 ft
3/detik
Kecepatan linear yang diinjinkan :
114,0udara
u (Walas,1988)
= 10,2404
6,438314,0 0,7108 ft/detik
Diameter tangki :
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D = )7108,0)(4/(
28,0064
)4/( u
Vgas7,0848 ft = 2,1594 m (Walas,1988)
Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft (Walas,1988)
Waktu tinggal = 10 menit = 600 s
Tinggi cairan, Lcairan = 2
3
2 )0848,7)(4/(
600/ 0,9672
)4/( ft
ssft
D
V= 14,7277 ft
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap
= 14,7277 + 5,5
= 20,2277 ft
2,85510848,7
20,2277
D
L
Karena L/D >3 maka spesifikasi tangki horizontal tidak dapat diterima
sehingga dilakukan trial terhadap diameter (Walas, 1988)
Trial D = 8 ft = 2,4384 m
Tinggi cairan, Lcairan = 2
3
2 )8)(4/(
600/ 0,9672
)4/( ft
ssft
D
V= 11,5505 ft = 3,52 m
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap
= 11,5505 + 5,5
= 17,05 ft = 5,197 m
1313,28
17,05
D
L
Karena L/D <3 maka tangki horizontal dengan L = 17,05 ft dan D = 8 ft dapat
diterima (Walas, 1988).
Perhitungan tebal shell tangki :
PHidrostatik = x g x l
= 103,1307 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 3,52m = 3,5582 kPa
P0 = Tekanan operasi = 250 kPa
P = 250 kPa + 14.0598 kPa = 253,5582 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = (1,2) (253,5582) = 304,2699 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress (S) = 107546,4 Kpa (Brownell dan Young,1959)
Tebal shell tangki:
in 1701,0
kPa) 991,2(304,26kPa)(0,8) 2(107546,4
m) (2,4384 kPa) (304,2699
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1701 in + 1/8 in = 0,2951 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell dan Young,1959)
Tutup tangki
Diameter tutup = diameter tangki = 2,16 m
Ratio axis = Lh : D = 1: 4
Lh = 16,24
1LhD
D = 0,54 m
L (panjang tangki) = Ls + Lh
Ls (panjang shell) = 14,7277 m – 2(0,6096 m) = 15,8314 m
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal
tutup 1,5 in.
C.17 Blower 2 (JB-102)
Fungsi : memompa campuran dari Separator II (FG-102) menuju
alur gas buang
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 100 ºC dan 250 kPa
Laju alir (N3) = 174,1067 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 101
K 373,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 174,1067 3
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 2132,3193 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry dan Green, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
2132,31930,8144P = 7,4437 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 8 hp.
C.18 Evaporator (FE-101)
Fungsi : Menghilangkan air dari campuran bottom Separator II (FG-102)
sebelum dimasukkan ke kolom destilasi T-101
Jenis : Long tube vertical evaporator
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 240,8679 kg/jam = 6531,0258 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 11264,3365 kg/jam = 24833,7409 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (t2) = 120°C = 248°F
Panas yang diserap (Q) = 400239,2044 kJ/jam = 379352,0789 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih t2 =248 F t1 = 252 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
tinggi
T2 = 500 F Temperatur yang lebih
rendah t1 =212 F t2 = 288 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 36 F t2 – t1 = 36 F
269,6
252
288ln
36
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
036
0
1t
2t
2T
1T
R
0,125212500
36
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 269,6 F
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
2302
248212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan reboiler dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 12 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
a Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, evaporator untuk fluida panas steam dan
fluida dingin heavy organics, diperoleh UD =6-60, dan faktor pengotor (Rd) =
0,003
Diambil UD = 25 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 2838,65
F269,6Fftjam
Btu25
Btu/jam 4400239,204
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah tube, 14,3391/ftft32710,ft21
ft2838,65
aL
AN
2
2
"tbuah
b Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 18 tube dengan
ID shell 10 in.
c Koreksi UD
2
2
"
t
ft65,70
/ftft0,327118ft 12
aNLA
F2ftjam
Btu915,19
F269,6ft 70,65
Btu/jam 4400239,204
ΔtA
QD
U2 x
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,836 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,05232144
0,83624ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb10163,1726
0,0523
240,8679tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,018 cP = 0,0435 lbm/ft2
jam (Gbr. 14, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 12 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
17543,98580,0435
1726,016310752,0tRe
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 50
(9) Kondensasi steam
hio = 78 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 9/16 in
C = Clearance = PT – OD
=1 9/16 – 1 = 0,31 in
2ft 0,06941.5625144
50,3112sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb8357605,868
0,0694
24833,7409sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 230 F
= 1,172 cP = 2.8340 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern,untuk 1 ¼ in dan 1 9/16 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
024,57172,834
8357605,868 x 0,06sRe
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 38
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 395,3874 1 = 395,3874
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 1787,56 395,387478
395,387478
ohio
h
ohio
h
CU
(Pers. (6.38), Kern)
(11) Faktor pengotor, Rd
0,034919,915 54,1785
915,91 54,1785
UU
UUR
DC
DC
d (Pers. (6.13),
Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi Evaporator dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 17543,9858
f = 0,0002 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,00002
10,760,075210105,22
2)12(2
17543,98580,0002tΔP
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,76
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00002 psi + 0,00526psi
= 0,00528psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 7571,024
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,96
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 10/12 = 0,838 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 1,5312
10,960,0610105,22
28,80,83332
8357605,8680,0015sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
C.19 Blower 3 (JB-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju
alur gas buang
Jenis : blower sentrifugal
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 120ºC dan 101 kPa
Laju alir (N3) = 55,9427 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 101
K 393,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 55,9427 3
= 1804,6601 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry dan Green, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
1804,66010,8144P = 6,2999 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 7 hp
C.20 Pompa 3 (P-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju kolom
destilasi (T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,01 bar
T = 120 0C
Laju alir massa (F) = 10182,5084 kg/jam = 6,2358 lbm/s
Densitas ( ) = 26,7834 kg/m3 = 1,6720 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 2,1024 cP = 1,4128.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,6720
lbm/s 6,2358 = 3,7294 ft
3/s
= 1673,8839 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (3,7294 ft3/s )
0,45 (1,6720 lbm/ft
3)
0,13
= 7,5392 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 8 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 7,981 in = 0,6651 ft = 0,2027 m
Diameter Luar (OD) : 8,625 in = 0,7188 ft
Inside sectional area : 0,3474 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,3474
/sft 3,7294 = 10,7353 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,4128.10
)ft 0,6651)(ft/s 7353,01)(lbm/ft 1,6720(4
3
-
=8,4499.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 8,4499.104 dan /D =
m0901,0
m10.6,4 5
= 0,0002
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
7353,0101
2
= 0,8955 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
7353,01 2
= 2,6865 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
7353,01 2
= 3,582 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 40 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0,6651
10,7353.402
= 2,1543 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
7353,0101
2
= 1,791 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 11,1093 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 25 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 1093,110ft 25s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -36,1093 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-36,1093 = -0,75 x Wp
Wp = 48,1457 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm ,145784lbm/s360045359,0
10182,5084x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,5459 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp
C.21 Heater 5 (E-106)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran sebelum menuju kolom destilasi
(T-101)
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1579,694432 kg/jam = 3282,6483 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 10182,5084 kg/jam = 22448,7057 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (t2) = 197°C = 368,5°F
Panas yang diserap (Q) = 2624905,328 kJ/jam = 2487920,4292 Btu/jam
(6) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 368,5 F t1 = 113.4 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 212 F t2 = 288 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 174.6 F t2 – t1 =
174.6 F
187,331
113,4
288ln
174,6
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 174,6
0
tt
TTR
12
21
0,606174,6500
174,6
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 187,331 F
(7) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
299,32
8,368212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
m. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan
fluida dingin heavy organics, diperoleh UD =6-60, dan faktor pengotor (Rd) =
0,003
Diambil UD = 50 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft6173,652
F187,331Fftjam
Btu50
Btu/jam 922487920,42
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah tube, 5484,48/ftft2618,0ft12
ft 265,6173
aL
AN
2
2
"tbuah
n. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 86 tube dengan
ID shell 13,25 in.
o. Koreksi UD
Fftjam
Btu49,1561
F187,331x ft 270,1776
Btu/jam 922487920,42
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(9) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,19082144
0,63986ta
(10) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb18251,6778
0,1908
3482,6483tG
(11) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,018 cP = 0,0435 lbm/ft2
jam (Gbr. 14, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 12 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
2
2
"
t
ft 270,1776
/ftft0,261886ft 21
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
616,150630,0435
18251,67780752,0tRe
(12) Kondensasi steam
hio =156 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 15,25 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,10591,25144
50,2515,25sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb211974,664
0,1059
22448,7057sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 299,3 F
= 1,244 cP = 3,01 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
7988,22343,01
211974,6640,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 30
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 117.8927 1 = 117,8927
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 164,76117,8927156
117,8927156
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(14) Faktor pengotor, Rd
0055,049,1561164,76
49,1561164,76
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 31506,616
f = 0,00025 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0.00007
10,760,075210105,22
2)12(2
3106,6160,00025tΔP
(3) dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
psi 0,00526
.0,00050,79
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00526 psi + 0,00007 psi
= 0,00533 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 4223,7988
f = 0,002 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,8
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 1,3127
10,80,0610105,22
28,812
4223,79880,002sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.22 Kolom Distilasi 1 (T-101)
Fungsi : memisahkan campuran etilen glikol dan dietilen glikol
Jenis : sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 grade A
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Data:
Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:
XLW = 0,2482 XLF = 0,991
XHW = 0,6263 D = 161,2982 kmol/jam
XHD = 0,0072 W = 1,30211 kmol/jam
XLD = 0,9928 LD = 6,5029
XHF = 0,009 LW = 3,1968
5595,43,19685029,6., LWLDavL (Geankoplis,1997)
)log(
)]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLD
m
WXWXDXDXN
(Geankoplis,1997)
)5595,4log(
)]6263,0/2482,0)(0059,0/9941,0log[
= 3,9913
Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, hal:688 diperoleh N
N m = 0,55 maka:
N = 65,0
9913,3
55,0
mN= 7,257
Efisiensi kolom destilasi dapat dinyatakan dengan persamaan
0,3562
1058,0
1,2500
1,245,0664
)2001,(1
o
o
o
E
EXP
MalonedanDohertyEXPa
aE
Keterangan:
E0 = efisiensi kolom destilasi
= volatilitas key komponen umpan
a = 0,28
µ0 = 1,25 cP
µ = viskositas campuran liquid
pada umpan (cP)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka jumlah piring yang sebenarnya = 7,257/0,3562 = 20,3743 piring
21 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
X
X
D
W
X
X
N
N (Geankoplis,1997)
2
0059,0
2482,0
2982,161
30211,1
99,0
009,0log206,0log
s
e
N
N
0,6577s
e
N
N
Ne = 0,6577 Ns
N = Ne + Ns
21 = 0,6577 Ns + Ns
Ns = 12,6681 13
Ne = 21 – 13 = 8
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 8 dari atas.
Rancangan kolom
Direncanakan :
Tray spacing (t) = 0,5 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada kolom distilasi T-101 adalah 468,15 K dan 1,09 atm
Tabel LC.7 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 1 (T-101)
Komponen Alur
Vd(kmol/jam) %mol Mr %mol x Mr
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H6O2 233,0907 0,9928 62,06 61,5563
C4H10O3 1,68 0,0072 106 0,7585
Total 234,7706 1 BMavg 62,3149
Laju alir massa gas (G`) = 0,0652 kmol/s
v = K) K)(468,15 atm/kmolm (0,082
/kmol)(62,3149kg atm) (1,09
RT
BM P3
av = 1,7623 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) =15,273
15,4684,220652,0 xx = 2,5061 m
3/s
Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101)
Komponen Alur Lb(kg/jam) %massa L (kg/m3) %massa x L
C2H6O2 1119,9763 1,3942 20,9740 29,2413
C4H10O3 4825,2654 6,0066 28,5200 171,3078
C3H4O3 803,3291 1,0000 28,6600 28,6600
Total 200,5491
Laju alir massa cairan (L`) = 11,0487 kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 5491,200
0,0899 = 0.0004 m
3/s
Surface tension ( ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982)
2
o
a
o
p'
d907,0
A
A
2
a
o
0,0120
0,0045907,0
A
A= 0,1275
2/12/1
V
L
8873,5
1819,435
6299,2
0086,0
ρ
ρ
Q'
q= 0,0047
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0489
β = 0,0304t + 0,015 = 0,0304(0,40) + 0,015 = 0,0302
CF =
2,0
5,0
VL0,02
σβ
)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
=
2,0
0,02
0,040,0302
0,0019
1log 0,0489
= 0,1875
VF =
5,0
V
VL
Fρ
ρρC
=
5,0
1,7623
7623,15491,2000,1875
= 1,9918 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
An = 9918,18,0
2,5061 = 1,5727 m
2
Untuk W = 0,7 T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout
sebesar 8,8%.
At = 1,7245088,01
1,5727m
2
Column Diameter (T) = [4(1,7245)/π]0,5
= 1,4822 m
Weir length (W) = 0,7(1,4822) = 1,0375 m
Downsput area (Ad) = 0,088(1,7245) = 0,1518 m2
Active area (Aa) = At – 2Ad =1,7245– 2(0,1518) = 1,421 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,035 m
h1/T = 0,035/1,4822 = 0,0236
2
1
5,0222
eff
W
T
T
h21
W
T
W
T
W
W
25,022
2
eff 4286,10111,0214286,14286,1W
W
0,9262W
Weff
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3/2
eff
3/2
1W
W
W
q666,0h
3/2
3/2
1 0,92621,0375
0,0004666,0h
m 0,0033h1
perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = m 0,0033 hingga nilai h1
konstan pada nilai m 0,0035
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 1,421 = 0,1812 m2
uo = 13,82751812,0
2,5061
A
Q
o
L
v
2
o
2
o
dρ
ρ
C
u0,51h
435,1819
1,7623
0,66
13,827551h
2
2
d
m 0,1967 mm 196,7066h d
Hydraulic head
421,1
5061,2
A
QV
a
a = 1,7637 m/s
2
0375,14822,1
2
W Tz = 1,2598 m
z
q225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h
5,0
VawwL
1,2598
0,0004225,123)7637)(1,76(0,013)(1, 238,0(0,013) 725,00061,0h 5,0
L
m 0,0087h L
Residual pressure drop
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
gdρ
g σ 6h
oL
c
R
,8)(0,0045)(9 200,5491
(1) (0,04) 6h R = 0,0271 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,1967+ 0,0087 + 0,0271
hG = 0,2326 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025(1,0375)
= 0,0259 m2
2
da
2A
q
g2
3h
2
20,0259
0,0004
g2
3h = 3,64011E-05 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,2326 + 3,64011E-05
h3 = 0,2326 m
Karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat
diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi
flooding.
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,013 +0,0035+0,2326
hw + h1 + h3 = 0,2491 m
t/2 = 0,5/2 = 0,25 m
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 21 x 0,5 m = 10,5 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tinggi tutup = 4822,14
1 = 0,3705 m
Tinggi total = 10,5 + 2(0,3705) = 11,2411 m
Tekanan operasi = 1,09 atm = 101 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 14.600 psia = 100662,6200 kPa (Brownell,1959)
Tekanan uap pada bagian dalam kolom destilasi:
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Laju volumetrik gas = 2,5061 m3/s
Densitas gas (ρv) = 1,7623 kg/m3
Massa gas pada kolom destilasi = smkg 3600/7623,1/sm5061,2 33
= 15899,2544 kg
kPa 6507,091N/m7179,096501
m1,421
m/s9,8kg15899,2544
2
2
2
A
gm
A
FP
Maka Pdesign = (1 + 0,05) x (101 kPa + 109,6507 kPa) = 221,1833 kPa
Tebal shell tangki:
1,2P-2SE
PDt
33)1,2(221,18-200)(0,8)2(100662.6
)(1,4822) (221,1833t = 0,002 m = 0,0803 in
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0803 in +0,125 in = 0,2053in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)
C.23 Kondensor (E-107)
Fungsi : Mengubah fasa uap campuran etilen glikol menjadi fasa cair
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 10101,0101 kg/jam = 22269,0317 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 197oC = 386,6°F
Temperatur akhir (T2) = 100°C = 212°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 31087,66789 kg/jam = 68536,934 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -2842578,632 kJ/jam = 2694234,1028 Btu/jam
(3) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 386,6 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 255,6 F
T2 = 212 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 126 F
T1 – T2 =174,6 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
129,6 F
22,183
255,6
126ln
129,6
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
3,945
174,6
tt
TTR
12
21
0,1497866,386
45
tT
ttS
11
12
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95
Maka t = FT LMTD = 0,98 183,22 = 179,559 F
(4) Tc dan tc
3,2992
2126,386
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
d. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 27 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft7298,555
F559,791Fftjam
Btu27
Btu/jam 282694234,10
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 3408,265/ftft 0,2618ft 8
ft7298,555
aL
AN
2
2
"t buah
e. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 282 tube dengan
ID shell 25 in.
f. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 6208,905
/ftft0,2618282ft 8
aNLA
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fftjam
Btu405,52
F559,179ft 590,6208
Btu/jam 282694234,10
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(4) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,62572144
0,639282ta
(5) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb6019,095381
0,6257
282694234,10tG
(6) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,65 cP = 1,5724 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 0,757 in = 0,0631 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
1,5724
6019,0953810,0631tRe = 4394,5524
126,81640,0631
8
D
L
(Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 7
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
tφtφ
iohioh
hio = 49,8120 1 = 49,8120
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida panas : shell, (bahan yaitu Etilen glikol)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 25 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 1/4 in
C = Clearance = PT – OD
= 1¼ – 1 = ¼ in
2ft 0,174,25 1144
50,2552sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb6227,282691
0,174
22269,0317sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 299,3 F
= 1,1 cP =2,661 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
2016,89220,174
6227,1282690,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH =25
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 69,948 1 = 69,948
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam094,92948,9649,8120
948,9649,8120
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,00499405,25094,92
405,5229,094
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 4394,5524
f = 0,00042 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,98 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(3) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,02499
10,980,063110105,22
2)8(2
9109538,6010,00042tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,0082
.0,0010,98
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,0082 psi + 0,02499 psi
= 0,03315 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : shell (bahan yaitu Etilen glikol)
(1 ) Untuk Res = 2892,2016
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,58
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,195
8121N
Ds = 25 in = 2,0833 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0,2174
10,580,0610105,22
19,22,08332
7128269,6220,0012
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.24 Drum Penampung (D-101)
Fungsi : Menampung distilat dari kolom destilasi (T-101)
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada akumulator (V-102)
Laju massa
(kg/jam)
% berat densitas
(kg/m^3)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H6O2 10000 0,99 247,7861
C4H10O3 101 0,01 301,2468
10101,0101 1 248,3207
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 1,01 bar
Laju alir massa = 10101,0101kg/jam
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20 %
Densitas campuran = 248,3207 kg/m3
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume larutan, Vl =3kg/m 248,3207
jam0,5 x kg/jam 10101,0101= 20,3386 m
3
Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 20,3386 m3 = 24,4064 m
3
Fraksi volum = t
l
V
V =
24,4064
20,3386 = 0,8333
Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook
diperoleh
Untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,6667
Volume tangki, Vt = cossin30,57
2LR
Dimana cos α = 1-2H/D
cos α = 1-2(0,6667)
cos α = -0,3333
α = 1,9106 derajat
Asumsi panjang tangki (Lt) = 10 m
Maka, volume tangki, Vt = cossin30,57
2LR
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
24,4064 m3 = 9106,1cos9106,1sin
30,57
9106,110 2R
R (radius) = 2,4189 m
D (diameter) = 4,8377 m
H (tinggi cairan) = 3,2252 m
b. Tebal shell tangki
PHidrostatik = x g x l
= 248,3207 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 3,2252 m = 7849 Pa
= 7,849 kPa
P0 = Tekanan operasi = 1,01 bar = 101 kPa
P = 7,849 kPa + 101 kPa = 108,849 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = (1,2) (108,849) = 130,618 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell dan Young,1959)
Allowable stress (S) = 14.600 psia = 12650 kPa
(Brownell dan Young,1959)
Tebal shell tangki:
in 1,072m 0,027
kPa) 81,2(130,61)(0,8)2(14600kPa
m) (4,8377 (130,618)
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,072 in + 1/8 in = 1,197 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1 3/8 in (Brownell dan Young,1959)
c. Tutup tangki
Diameter tutup = diameter tangki = 4,8377 m
Ratio axis = L:D = 1: 4
Lh = 8377,44
1HhD
D = 1,2094 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Lt (panjang tangki) = Ls + Lh
Ls (panjang shell) = 12 m – 2(1,2904 m) = 9,5811 m
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal
tutup 1 3/8 in.
C.25 Pompa Refluk Destilat (P-104)
Fungsi : Memompa campuran refluk destilat dari drum penampung (D-101)
ke Destilasi (T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,01 bar
T = 100 0C
Laju alir massa (F) = 72,7041 kg/jam = 0,0445 lbm/s
Densitas ( ) = 15,0338 kg/m3 = 0,9385 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,2689 cP = 1,8070.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 0,9385
lbm/s 0,0445 = 0,0474 ft
3/s
= 21,293 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 3,9 (0,0474 ft3/s )
0,45 (0,9385 lbm/ft
3)
0,13
= 0,9812 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft = 00266 m
Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft
Inside sectional area : 0,006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,006
/sft 0,0474 = 7,9066 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,8070.10
)ft 0,0874)(ft/s 9066,7)(lbm/ft 0,9385(4-
3
= 3,589.103 (Laminar)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0266,0
m10.6,4 5
= 0,0017
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
7,906601
2
= 0,9715 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
9066,7 2
= 1,4572 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
9066,7 2
= 1,943 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 80 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0,0874
7,9066.802
= 17,7816 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
7,906601
2
= 1,943 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 24,0963 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 110 kPa = 2297,4102 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 24,09630ft 80s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -64,0963 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-64,0963 = -0,75 x Wp
Wp = 85,4618 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 4618,58lbm/s360045359,0
72,7041x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0069
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/20 hp
C.26 Pompa Destilat (P-104)
Fungsi : Memompa destilat dari Drum penampung (D-101) ke Cooler 2
(E-107)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,01 bar
T = 100 0C
Laju alir massa (F) = 10101,0101 kg/jam = 6,1858 lbm/s
Densitas ( ) = 15,0338 kg/m3 = 0,9385 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,2689 cP = 1,8070.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 0,9385
lbm/s 6,1858 = 6,591 ft
3/s
= 2958,237 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (6,591 ft3/s )
0,45 (0,9385 lbm/ft
3)
0,13
= 9,0367 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 10 in
Schedule number : 80
Diameter Dalam (ID) : 9,564 in = 0,797 ft = 0,2429 m
Diameter Luar (OD) : 10,75 in = 0,8958 ft
Inside sectional area : 0,4986 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,4986
/sft 6,591 = 13,2183 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,8070.10
)ft 0,797)(ft/s 2183,31)(lbm/ft 0,9385(4-
3
= 5,4717.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 5,4717.104 dan /D =
m2429,0
m10.6,4 5
= 0,0002
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
2183,1301
2
= 1,3576 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
13,21832
= 4,0729 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
13,21832
= 5,4305 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 80 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0,797
13,2183.802
= 5,451 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
13,218301
2
= 5,4305 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 21,7427 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 40 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 21,74270ft 80s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -61,7427 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-61,7427 = -0,75 x Wp
Wp = 82,3236 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 3236,28lbm/s360045359,0
10101,0101x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,9259
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp
C.27 Cooler 2 (E-108)
Fungsi : Mendinginkan campuran etilen glikol menjadi fasa cair
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : ¾ in OD Tube 10 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 10101,0101 kg/jam = 22269,03173 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 100oC = 212°F
Temperatur akhir (T2) = 31°C = 87,8°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 20602,4046 kg/jam = 45420,76458 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -2152951,281 kJ/jam = 2040596,06208 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 212 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 81 F
T2 = 86,18 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 1,8 F
T1 – T2 = 124,2 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
79,2 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
8,20
81
1,8ln
79,2
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
76,245
124,2
tt
TTR
12
21
0,35786212
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95
Maka t = FT LMTD = 0,98 20,8= 19,77 F
(2) Tc dan tc
9,1492
18,86212
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 15/16 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
g. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 70 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 87288,1474
F77,19Fftjam
Btu70
Btu/jam 2082040596,06
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah tube, 11347,626/ftft 0,1963ft 12
ft8788,1474
aL
AN
2
2
"tbuah
h. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 640 tube dengan
ID shell 29 in.
i. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 584,1507
/ftft0,1963 640ft 21
aNLA
Fftjam
Btu48116,68
F 77,19ft 1507,584
Btu/jam 2082040596,06
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,182 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,202224144
0,182640ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb17649,246082
0,20222
845420,7654tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,75 cP = 1,814 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 0,482 in = 0,04 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
1,814
17649,2460820,04tRe = 4972,51692
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
298,750,04
12
D
L
(6) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 8
(10) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
tφtφ
iohioh
hio = 79,322 1 = 79,322
Fluida panas : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 29 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 15/16 in =0,9375 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 ¼ – 15/16 = 0,1875 in
2ft 0,201390,9375144
51875,029sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb26099,105771
0,20139
322269,0317sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 149,9 F
= 1,12 cP 2,70939 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk ¾ in dan 15/16 triangular pitch, diperoleh de =
0,55 in.
De =0,55/12 = 0,046 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
5763,18702,70939
26099,1057710,046sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 70
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 15736,296 1 = 15736,296
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam56488,8715736,29679,32212
15736,29679,32212
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(13) Faktor pengotor, Rd
0,0031868,4811656488,87
48116,8656488,87
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 4972,51692
f = 0,00036 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(4) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 41997,0
10,990170,04610105,22
4)12(2
6495224608,170,00036tΔP
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,01616
.0,0010,99
(4).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,41997 psi + 0,01616 psi
= 0,43614 psi
Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 1870,5763
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,66
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,284
8121N
Ds = 29 in = 2,41667 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 80842,0
10,660,0610105,22
28,82,416672
99110577,2600,0015
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.28 Tangki Penyimpanan Etilen Glikol (TT-104)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Glikol
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,1 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Etilen Glikol per jam = 10101,0101 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 10101,0101 kg/jam×24 jam/hari×7 hari
= 1.696.969,6970 kg
Direncanakan 10 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg97169.969,9610
kg 69701.696.969,
Densitas Bahan dalam tangki = 1,1151 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter1151,1
kg 97169.969,96 =152185,3104 liter
= 152,1853 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 152185,3104 liter
= 1,2 x 152185,3104
= 182622,3725 liter
= 182,6224 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(
1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 51,028 10
5182622,372 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 5,1028 m = 200,8973 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 5,1028 m = 7,6542 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/4 D =
1/4 5,1028 m = 1,2757 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 8,9299 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (5,1028 m) 3
= 173,9261 m3
Tinggi tangki = 8,9299 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 173,9261
8,9299 152,1853
= 7,81375 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1115,068 9,8 7,8137
= 85442,1926 Pa = 0,8432 atm
Tekanan operasi = 1,01 bar = 0,9968 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (0,8432 + 0,9968)
= 2,208 atm
= 32,4495 psia
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,5011
10125,0 32,44956,080,016250
4486,001 32,4495d
Dipilih tebal silinder standar = 1,5 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in1,5008
10125,032,44952,08,0162502
8973,002 32,4495dh
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dipilih tebal head standar = 1,5 in
C.29 Pompa Reboiler (P-106)
Fungsi : Memompa campuran bottom destilasi ke reboiler
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,41 bar
T = 1970C
Laju alir massa (F) = 6748,5708 kg/jam = 4,1328 lbm/s
Densitas ( ) = 18,4425 kg/m3 = 1,1513 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,2246 cP = 1,5096.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,1513
lbm/s 4,1328 = 3,5896 ft
3/s
= 1611,1663 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (3,5896 ft3/s )
0,45 (1,1513 lbm/ft
3)
0,13
= 7,0597 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 8 in
Schedule number : 80
Diameter Dalam (ID) : 7,625 in = 0,6354 ft = 0,1937m
Diameter Luar (OD) : 8,625in = 0,7187 ft
Inside sectional area : 0,3171 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,3171
/sft 3,5896 = 11,3199 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,4128.10
)ft 0,6354)(ft/s 3199,11)(lbm/ft 1,1513(4
3
-
=5,4859.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 5,4859.104 dan /D =
m1937,0
m10.6,4 5
= 0,0002
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
3199,1101
2
= 0,9957 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
3199,11 2
= 2,9871 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
3199,11 2
= 3,9827 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 4(0,005)174,32.2.0,6354
11,3199.302
= 1,8804 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
3199,1101
2
= 1,9914 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 11,8373 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 30 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 8373,110ft 30s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -41,8373 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-41,8373 = -0,75 x Wp
Wp = 55,783 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 783,55lbm/s360045359,0
6748,5708x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,4192 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
C.30 Reboiler (E-109)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran bottom sebelum dimasukkan ke
kolom destilasi T-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 529,08968 kg/jam = 1166,44917 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 6748,5708 kg/jam = 14878,12965lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 197°C = 386,6°F
Temperatur akhir (t2) = 252°C = 485,6°F
Panas yang diserap (Q) = 879163,8989 kJ/jam = 833283,31932 Btu/jam
(7) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih
tinggi t2 =386,6 F t1 = 14,4 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih
rendah t1 = 485,6 F t2 = 113,4 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 99 F t2 – t1 = 99 F
47,97225
14,4
113,4ln
99
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
040,104
0
1t
2t
2T
1T
R
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
0,873025,485500
99
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 47,97225 F
(8) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
436,12
485,6386,6
2
2t
1t
ct F
Dalam perancangan ini digunakan reboiler dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in Triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
d Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, reboiler untuk fluida panas steam dan
fluida dingin heavy organics, diperoleh UD =6-60, dan faktor pengotor (Rd) =
0,001
Diambil UD = 59 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 40868,942
F47,97225Fftjam
Btu59
Btu/jam 32833283,319
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 00476,57/ftft32710,ft21
ft40868,942
aL
AN
2
2
"t buah
e Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 95 tube dengan
ID shell 19 ¼ in.
f Koreksi UD
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2
2
"
t
ft894,723
/ftft0,327195ft 12
aNLA
F2ftjam
Btu5819,46
F47,97225ft 372,894
Btu/jam 32833283,319
ΔtA
QD
U2 x
Fluida panas : steam, tube
(6) Flow area tube, at = 1,04in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,343062144
041,95ta
(7) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb17571,4003
0,34306
1166,44917tG
(8) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,0178 cP = 0,0435 lbm/ft2
jam (Gbr. 14, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/4 in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 1,15 in = 0,09583 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
27368,48370,0435
3400,1757109583,0tRe
(9) Kondensasi steam
hio = 92 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 19,25 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,56 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft 0,133681,56144
50,2525,19sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb13868,112961
0,13368
514878,1296sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 436,1 F
= 1,265 cP = 3,06228 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 1,48 in.
De =1,48/12 = 0,123 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
4482,453633,06228
68111296,138 x 0,123sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 38
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 132,11737 1 = 132,11737
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 26602,45 711737,32192
11737,32192
ohio
h
ohio
h
CU
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,0030446,5819 54,26602
5819,6454,266028
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi reboiler dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 7483,27368
f = 0,00025 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,0244 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,00057
10,0240,0958310105,22
2)12(2
3400,175710,00018tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,16363
.0,00050,024
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00057 psi + 0,16363 psi
= 0,16419 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(1 ) Untuk Res = 4482,45363
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,946
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 19,25/12 = 1,60417 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0,11267
10,950,12310105,22
28,81,604172
68111296,1380,0012sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
C.31 Flash Drum (V-101)
Fungsi : Memisahkan fasa cair Etilen karbonat dan dietilen
glikol dari campuran fasa gas
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240, Grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Tabel LC.6 Komposisi bahan masuk ke Flash Drum
Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi Mr Mravg
C2H6O2 12,6361 0,2179 0,1423 62,06 8,83
C4H10O3 59,2110 0,8001 0,5287 106 56,05
C3H4O3 9,0636 0,5035 0,3289 88 28,95
Total 80,911 93,83
Data perhitungan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Temperatur T = 250 C (523,15 K)
Tekanan operasi P = 1,41 atm (141,325 kPa)
Kebutuhan perancangan t = 0,75 jam
Perhitungan ukuran flash drum :
1. mcampuran = F × t = 60,683 kg
campuran = T R
Mr P avg (Perry, 1997)
= (K) 523,15 K) /kmolm (atm 0,082057
93,75 (atm) 1,413
= 3,079 kg/m3
Vcampuran = mcampuran / campuran
= 60,683 / 3,079
= 19,7066 m3
Faktor kelonggaran : 20 %
Volume tangki flash drum : V = 1,2 × Vcampuran
V = 1,2 × 19,7066 = 23,648 m³
2. Direncanakan
Tinggi shell tangki : diameter tangki ; Hs : D = 3 : 2
Tinggi tutup tangki : diameter tangki ; Hh : D = 1 : 4
Volume shell tangki (Vs)
Vs = ¼ π D2 Hs
Vs = 3D π8
3
Volume tutup tangki (Vh) elipsoidal
Vh = 3D24
(Brownell,1959)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Volume tangki (V)
V = Vs + 2 Vh
23,648 = 3D π24
11
Maka, diameter tangki D = 2,316 m
tinggi shell tangki Hs = DD
H s = 3,474 m
tinggi tutup tangki Hh = D D
Hh = 0,579 m
tinggi tangki Ht = Hs + 2 Hh = 6,632 m
3. Tebal shell tangki dan tutup tangki
Tekanan operasi :
Poperasi = 141,325 kPa
Faktor keamanan : 20 %
Pdesign = (1,2) (141,325 kPa)
= 169,590 kPa = 24,597 psia
Joint efficiency : E = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress : S = 14150 psia (Brownell, 1959)
Faktor korosi : C = 1/10 in (Timmerhause,2004)
Umur alat : n = 10 tahun
Tebal shell tangki :
in 1,0992
) ( 10psia) 1,2(24,579psia)(0,8) 2(14150
in/m) (39,37 m) (2,316 psia) (24,597
P 1,2E S 2
D Pt
101 in
Cn
Tebal shell standar yang digunakan = 1 1/8 in (Brownell, 1959)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tebal tutup tangki :
in 1,0992
) ( 10psia) 1,2(24,579psia)(0,8) 2(14150
in/m) (39,37 m) (2,316 psia) (24,597
P 1,2E S 2
D Pt
101 in
Cn
Tebal tutup standar yang digunakan = 1 1/8 in (Brownell,1959)
C.32 Blower 4 (JB-104)
Fungsi : mengalirkan cairan dietilen glikol dari flash drum (V-101)
menuju kondensor (E-110)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 250 ºC dan 140 kPa
Laju alir (N32
) = 71,8471 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 140
K 523,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 71,8471 3
= 23,6791 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
23,67910,8144P = 0,0827 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 1/10 hp
C.33 Kondensor Subcooler (E-110)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran dietilen glikol
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 71,84714578 kg/jam = 158,39667 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 250oC = 482°F
Temperatur akhir (T2) = 30°C = 86,18°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 214,5303 kg/jam = 472,96091 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -22418,4205 kJ/jam = 21248,47923 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 482 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 351 F
T2 = 86,18 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 0.18 F
T1 – T2 = 395,82 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
350,82 F
46,309
351
0,18ln
350,82
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
8,79645
395,82
tt
TTR
12
21
0,1136486482
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95
Maka t = FT LMTD = 0,98 46,309= 43,99383 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(2) Tc dan tc
284,092
,142205144,257
2
TTT 21
c F
108,52
14086
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
j. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 12 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 24897,04
F43,99383Fftjam
Btu12
Btu/jam 321248,4792
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 25399,01/ftft 0,3271ft 12
ft 40,24897
aL
AN
2
2
"tbuah
k. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 18 tube dengan
ID shell 10 in.
l. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 70,653
/ftft32710, 18ft 21
aNLA
Fftjam
Btu836,6
F 99383,43ft 70,653
Btu/jam 321248,4792
ΔtA
QU
22D
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,757 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,047312144
0,75718ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb53181,9969
0,04731
472,96091tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,75 cP = 1,81 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/4 in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 0,982 in = 0,082 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
1,81
53181,99690,082tRe = 450,88367
146,639510,082
12
D
L
(6) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 10
(7) Pada tc = 108,5 °F
c = 0,99 Btu/lbm°F (Gbr 3, Kern)
k = 0,364 Btu/jam.ft°F (Tabel 5, Kern)
1,702483
1
364,0
81,199,031
k
c
(8) 3
1
k
c
D
kjH
s
ih (Pers. (6.15), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
72759,571,702480,082
0,36410
sφ
ih
1
0,982 x 75,72759
OD
IDx
tφ
ih
tφ
ioh
= 59,49159
(12) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
tφtφ
iohioh
hio = 59,49159 1 = 59,49159
Fluida panas : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 9/16 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 1/4 – 1 = 5/16 in
2ft 0,069440,3125144
51,562510sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb2280,91206
0,06944
58,39667sG
(5 ) Bilangan Reynold
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Pada Tc = 284,09 F
= 0,507 cP = 1,226 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1¼ in dan 1 9/16 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =1,23/12 = 0,1 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
190,602241,226
91206,28020,1sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 10
(7 ) Pada Tc = 284,09 F
c = 0,8 Btu/lbm F (Gbr 3, Kern)
k = 0,0582 Btu/jam.ft.oF (Tabel 5, Kern)
2,562853
1
0,058
1,2260,831
k
c
(8 ) 3
1
k
c
eD
kjH
s
oh (Pers. (6.15), Kern)
14,5755256285,20,1
0,05801
sφ
oh
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 14,57552 1 = 14,57552
(13) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam 11,7072314,5755249159,95
14,5755249159,95
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(14) Faktor pengotor, Rd
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
0,060876,83611,2435
6,83611,70723
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 190,60224
f = 0,00036 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(5) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
0,0002psi
10,990,08210105,22
2)12(2
9996,531810,00036tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,00808
.0,0010,99
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00808psi + 0,0002 psi
= 0,00828 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 190,60224
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,66
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 10 in = 0,8333 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0.00005
10,990,110105,22
28,80,832
190,602240,0015
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.34 Pompa Destilat DEG (P-107)
Fungsi : : Memompa campuran atas dari Kondensor subcooler ke tangki
penyimpan Dietilen Glikol.
Jenis : : Pompa sentrifugal
Jumlah : : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,41 bar
T = 300C
Laju alir massa (F) = 71,8471 kg/jam = 0,044 lbm/s
Densitas ( ) = 0,0272 kg/m3 = 1,6976 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 2,444 cP = 1,642.10-3
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,6976
lbm/s 0,044 = 0,0259 ft
3/s
= 11,633 gal/mnt
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,0259 ft3/s )
0,45 (1,6976lbm/ft
3)
0,13
= 0,8074 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3/4 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,824 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
Diameter Luar (OD) : 1,05 in = 0,0875ft
Inside sectional area : 0,0037 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0037
/sft 0,0259 = 6,9861 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,642.10
)ft 0,0687)(ft/s 9861,6)(lbm/ft 6976,1(3-
3
= 4,957.102 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Pada NRe = 4,957.102 dan /D =
m0209,0
m10.6,4 5
= 0,0022
maka harga f = 0,03 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
9861,601
2
= 0,3792 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
9861,6 2
= 1,1377 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
9861,6 2
= 1,5169 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,03)174,32.2.0,797
6,9861.252
= 3,3137 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
9861,601
2
= 0,7585 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 7,1061 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 141 kPa = 2944,8622 lbf/ft²
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 1061,70ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -57,1061 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-57,1061 = -0,75 x Wp
Wp = 76,1414 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 1414,76lbm/s360045359,0
0,0259x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0061
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/10 hp
C.35 Tangki Penyimpanan Dietilen Glikol (TT-105)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Dietilen Glikol
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
A. Volume Tangki
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kebutuhan larutan Dietilen Glikol per jam = 71,8471 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 71,8471 kg/jam×24 jam/hari×10 hari
= 17243,315 kg
Direncanakan 1 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg 17243,3151
kg 17243,315
Densitas Bahan dalam tangki = 1,2671 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter2671,1
kg 17243,315 =12.016,9933 liter
= 13607,9882 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 13607,9882 liter
= 1,2 x 13607,9882
= 16329,5858 liter
= 16,3296 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(
1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm8183,22 10
16,3296 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 2,2818 m =89,8355 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 2,2818 m = 3,4227 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 2,2818 m = 0,5705 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 3,9932 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (2,2818 m) 3
= 15,552 m3
Tinggi tangki = 3,9932 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 15,552
9932,3 13,608
= 3,494 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1267,1465 9,8 3,494
= 43418,1786 Pa = 0,4285 atm
Tekanan operasi = 1,41 bar = 1,3916 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (0,4285 + 1,3916)
= 2,1841 atm
= 32,0972 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in1,1427
101,0 32,09726,080,016250
44,9177 32,0972d
Dipilih tebal silinder standar = 1 1/4 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,1425
101,032,09722,08,0162502
89,8355 32,0972dh
Dipilih tebal head standar = 1 1/4 in
C.36 Pompa Bottom EC
Fungsi : Memompa campuran bawah dari Cooler 4 ke tangki penyimpan
Etilen Karbonat.
Jenis : Pompa sentrifugal
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,41 bar
T = 2500C
Laju alir massa (F) = 80,9107 kg/jam = 0,0495 lbm/s
Densitas ( ) = 27,3572 kg/m3 = 1,7079 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,1796 cP = 1,2068.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,7069
lbm/s 0,0495 = 0,029 ft
3/s
= 13,0222 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,029 ft3/s )
0,45 (1,7079 lbm/ft
3)
0,13
= 0,8501 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 80
Diameter Dalam (ID) : 0,957 in = 0,0797 ft = 0,0282 m
Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft
Inside sectional area : 0,00499 ft2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,00499
/sft 0,029 = 5,8141 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,206.10
)ft 0,0797)(ft/s 8141,5)(ft1,7079lbm/(4-
3
=6,5619.103 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 6,5619.103 dan /D =
m0797,0
m10.6,4 5
= 0,0016
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
8141,501
2
= 0,2627 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
8141,5 2
= 0,788 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
8141,5 2
= 1,0507 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0,797
5,8141.302
= 3,9524ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
8141,501
2
= 0,5253 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 6,579 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 140 kPa = 2923,9766 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 40 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 579,60ft 40s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -46,579 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-46,579 = -0,75 x Wp
Wp = 62,1053 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 73,9649/029,0lbm/ft ,70791 33 sftx xslbfft
hp
/.550
1
= 0,0056
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/10 hp
C.37 Cooler 3 (E-111)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 9,06355 kg/jam = 19,98182 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 250oC = 482°F
Temperatur akhir (T2) = 100°C = 212°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 36,6472 kg/jam = 80,7937 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -3829,6337 kJ/jam = 3629,77812 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 482 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 351 F
T2 = 212 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 126 F
T1 – T2 = 270 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
225 F
6,219
351
126ln
225
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
645
270
tt
TTR
12
21
0,1186482
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,925
Maka t = FT LMTD = 0,925 219,6 = 203,14 F
(2) Tc dan tc
3472
212482
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 in square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 5 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 57355,3
F147,203Fftjam
Btu5
Btu/jam 3829,6337
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 36562,1/ftft 0,3271ft 8
ft 3,57355
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 10 tube dengan
ID shell 10 in.
c. Koreksi UD
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2
2
"
t
ft 16,26
/ftft32710, 10ft 8
aNLA
Fftjam
Btu5,68281
F 147,203ft 26,16
Btu/jam 3829,6337
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,182 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,003164144
0,18210ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb325569,8729
0,00316
80,7937tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,9 cP = 2,17719 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 1,23 in = 0,1 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
2,17719
87293,255690,1tRe = 1203,80489
800,1
8
D
L
(6) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 8
(12) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
tφtφ
iohioh
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
hio = 50,575 1 = 50,575
Fluida panas : shell (bahan berupa etilen karbonat)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 1/4 – 1 = 0,25 in
2ft 0,08681 1144
50,2510sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb230,19058
0,0868
19,98182sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 347 F
= 1,11 cP = 2,685 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 ¼ in dan 1 square pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,73/12 = 0,06083 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
21498,52,685
230,190580,06083sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 0,8
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
ho = 8,06363 1 = 8,06363
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam 6,954788,0636350,575
8,0636350,575
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(11) Faktor pengotor, Rd
0,032185,682816,95478
5,682816,95478
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 1203,80489
f = 0,0001 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(6) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi61656,1
10,990,075210105,22
4)8(2
325569,87290,0001tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 61616,1
.0,0010,99
(4).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 1,61616 psi + 0,00039 psi
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 1,61656 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : shell (bahan berupa etilen karbonat)
(1 ) Untuk Res = 5,21498
f = 0,0007 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,714
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,194
12121N
Ds = 10 in = 0,8333 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0,0000003
10,980,0610105,22
19,20,8332
230,190580,0007
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.38 Cooler 4 (E-112)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 9,06355 kg/jam = 19,98182 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (T2) = 35°C = 95°F
Fluida dingin
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir air pendingin = 13,9139 kg/jam = 30,67507 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -1454,00308 kJ/jam = 1378,12359 Btu/jam
(3) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 212 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 81 F
T2 = 95 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 9 F
T1 – T2 = 117 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
72 F
7,32
81
9ln
72
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
2,645
117
tt
TTR
12
21
0,35786212
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,925
Maka t = FT LMTD = 0,925 32,77 = 30,31 F
(4) Tc dan tc
5,1532
95212
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 in square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 6 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft5777,7
F31097,03Fftjam
Btu6
Btu/jam 1378,12359
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 89579,2/ftft 0,3271ft 8
ft5777,7
aL
AN
2
2
"tbuah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 10 tube dengan
ID shell 10 in.
c. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 16,26
/ftft32710, 10ft 8
aNLA
Fftjam
Btu5,73747
F 3,30ft 26,16
Btu/jam 1378,12359
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(7) Flow area tube, at = 0,182 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,003164144
0,18210ta
(8) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2ftjam
mlb15406,7089
0,00316
30,67507tG
(9) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,9 cP = 2,17719 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 1,23 in = 0,1 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
2,17719
15406,70890,1tRe = 457,05051
800,1
8
D
L
Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 4
(10) Pada tc = 108,5 °F
c = 0,99 Btu/lbm°F (Gbr 3, Kern)
k = 0,364 Btu/jam.ft°F (Tabel 5, Kern)
1,8093
1
364,0
5724,199,031
k
c
(8) 3
1
k
c
D
kjH
s
ih (Pers. (6.15), Kern)
699,251,8090,1
0,3648
sφ
ih
1
1,23 x 25,699
OD
IDx
tφ
ih
tφ
ioh
= 25,288
(13) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
tφtφ
iohioh
hio = 25,288 1 = 25,288
Fluida panas : shell, (bahan yaitu etilen karbonat)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 1/4 – 1 = 0,25 in
2ft 0,08681 1144
50,2510sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb230,19058
0,0868
19,98182sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 153,5 F
= 1,11 cP = 2,685 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 ¼ in dan 1 square pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,73/12 = 0,06083 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
21498,52,685
230,190580,06083sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 0,8
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
(7 ) Pada Tc = 153,5 F
c = 0,5 Btu/lbm F (Gbr 3, Kern)
k = 0,0398 Btu/jam.ft.oF (Tabel 5, Kern)
1,543
1
0,0398
685,20,531
k
c
(8 ) 3
1
k
c
eD
kjH
s
oh (Pers. (6.15), Kern)
8,063631,540,06083
0,03988,0
sφ
oh
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 8,06363 1 = 8,06363
(10) Clean Overall coefficient, UC
Fftam6,114Btu/j8,0636325,288
8,0636325,288
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,010735,737476,114
5,737476,114
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 457,05051
f = 0,0001 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
t = 1
(7) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,00006
10,990,075210105,22
4)8(2
9708,154060,0001tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 61616,1
.0,0010,99
(4).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 1,61616 psi + 0,00006 psi
= 1,61622 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : shell (bahan yaitu etilen karbonat)
(1 ) Untuk Res = 5.21498
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,98
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,194
12121N
Ds = 10 in = 0,8333 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
psi 0,0000003
10,980,0610105,22
19,20,8332
230,190580,0007
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.39 Tangki Penyimpanan Etilen Karbonat
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Karbonat
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Etilen Karbonat per jam = 9,0636 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 9,0636 kg/jam×24 jam/hari×10 hari
= 2175,253 kg
Direncanakan 1 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg 253,17521
kg 2175,253
Densitas Bahan dalam tangki = 1,32 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter32,1
2175,253kg =1647,9189 liter
= 1,6479 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1647,9189 liter
= 1,2 x 1647,9189
= 1977,5027 liter
= 1,9775 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(
1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 11,2892 10
1977,5027 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 1,1289 m =44,4456 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 1,1289 m = 1,6934 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 1,1289 m = 0,2822 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 1,9756 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (1,1289 m) 3
= 1,8833 m3
Tinggi tangki = 1,9756 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 1,8833
9756,1 1,6479
= 1,7287 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1320 9,8 1,7287
= 22376,8697 Pa = 0,2208 atm
Tekanan operasi = 1,41 bar = 1,3916 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (0,2208 + 1,3916)
= 1,9349 atm
= 28,4351 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 12650 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,0625
101,0 28,43516,080,012650
22,2228 28,4351d
Dipilih tebal silinder standar = 1 1/8 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
- Allowable working stress (S) : 12650 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Timmerhaus dkk, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,0625
101,0 28,43512,08,0126502
74456,44 28,4351dh
Dipilih tebal head standar = 1 1/8 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS
D.1 Screening (SC)
Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : bar screen
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : stainless steel
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 20810,3936 kg/jam
Laju alir volume (Q) =3/904,995
3600/1/ 20810,3936
mkg
sjamjamkg
= 0,0058 m3/s
Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater
Ukuran bar:
Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm;
Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°
Direncanakan ukuran screening:
Panjang screen = 2 m
Lebar screen = 2 m
Misalkan, jumlah bar = x
Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000
40x = 1980
x = 49,5 50 buah
Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m
2
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6
dan 30% screen tersumbat.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Head loss ( h) = 22
2
2
2
2
d
2
(2,04) (0,6) (9,8) 2
(0,0058)
A C g 2
Q
= 2 10-6
m dari air
= 0,002 mm dari air
2000
2000
20
Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)
D.2 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 300C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 1,9712 lbm/ft jam (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 20810,3936 kg/jam = 12,7443 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 20810,3936
ρ
FQ
= 0,205 ft3/s = 0,0058 m
3/s
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus,
2004)
= 0,363 × (0,0058 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0878 m = 3,4557 in
Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 3 1/2 in
- Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,548 in = 0,2957 ft
Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,333 ft
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0,0687
/0,205
ft
sft = 2,9837 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft 0,2957)(s/ft 9837,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 100167,9987
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 100167,9987dan D
= 0,0005, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,5882)01(5,0
2
= 0,0692 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,5882 2
= 0,2075 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,5882 2
= 0,2767 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Pipa lurus 70 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.2957,0
2,5882.702
= 0,6551 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,588201
22
= 0,1384ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,3469 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 50 ft
maka : 03469,10 50./.174,32
/174,320
2
2
sWftslbflbmft
sft
Ws = –51,3469 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–51,3469 = –0,8 × Wp
Wp = 64,1836 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 64,1836/360045359,0
20810,3936×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,4872 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 1/2 hp.
D.3 Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.
Jumlah : 1
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : beton kedap air
Data :
Kondisi penyimpanan : temperatur = 30 oC
tekanan = 1 atm
Laju massa air : F = 20810,3936 kg/jam = 12,7443 lbm/detik
Densitas air : 995,904 kg/m3 = 62,1725 lbm/ft
3
Laju air volumetrik, /sm0058,0/60lbm/ft 995,904
kg/jam 20810,3936
ρ
FQ 3
3 jammenx
= 12,2988 ft3/menit
Desain Perancangan :
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991).
Perhitungan ukuran tiap bak :
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :
0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :
Kedalaman tangki 10 ft
Lebar tangki 2 ft
Kecepatan aliran ft/min6149,0ft2ft x 10
/minft 12,2988
A
Qv
3
t
Desain panjang ideal bak : L = K 0
h v (Kawamura, 1991)
dengan : K = faktor keamanan = 1,5
h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft.
Maka : L = 1,5 (10/1,57) . 0,6149
= 5,8752 ft
Diambil panjang bak = 5,9 ft = 1,7983 m
Uji desain :
Waktu retensi (t) : Q
Vat
= panjang x lebar x tinggi
laju alir volumetrik
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
min/ft 12,2988
ft 5,9) x 2 x (10 3
3
= 9,5944 menit
Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991).
Surface loading : A
Q
=
= 7,7973 gpm/ft2
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2
(Kawamura, 1991).
Headloss ( h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :
h = K v2
2 g
= 0,12 [0,6149 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808ft) ]2
2 (9,8 m/s2)
= 0,000006 m dari air.
D.4. Pompa Sedimentasi (PU-02)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 300C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 1,9712 lbm/ft jam (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 20810,3936 kg/jam = 12,7443 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 12,7443
ρ
FQ
laju alir volumetrik
luas permukaan masukan air
12,2988 ft3/min (7,481 gal/ft
3)
2 ft x 5,9 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,205 ft3/s = 0,0058 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0058 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0878 m = 3,4557 in
Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 3 1/2 in
- Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,548 in = 0,2957 ft
Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,3333 ft
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0,0687
/ 0,205
ft
sft = 2,9837 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft 0,3333)(s/ft 9837,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 100167,9987
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
Untuk NRe = 100167,9987dan D
= 0,0005, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,9837)01(5,0
2
= 0,0692 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
2,9837 2
= 0,3113 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,9837 2
= 0,2767 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3333,0
2,9837.302
= 0,2808 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
9837,201
22
= 0,1384 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,0763 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 30 ft
maka : 0/.0763,10 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –31,0763 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–31,0763 = –0,8 × Wp
Wp = 38,8453 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. ,845383/360045359,0
20810,3936×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,9001 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)
Laju massa Al2(SO4)3 = 1,0405 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30 = 1363 kg/m3
= 85,0898 lbm/ft3 (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, 3l
kg/m13630,3
hari 30jam/hari24kg/jam 1,0405V = 1,8322 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 1,8322 m3 = 2,1986 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 2,1986
D2
3πD
4
12,1986m
HπD4
1V
Maka: D = 1,2314 m; H = 1,8471 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tinggi cairan dalam tangki = 8471,11986,2
8322,1 = 1,5392 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: P = × g × h
= 1363 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 1,5392 m
= 20,5602 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 20,5602 kPa + 101,325 kPa = 121,8852 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (121,8852kPa ) = 127,9795 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0445,0m 0011,0
kPa) (127,97951,2(0,8)kPa) (87218,7142
m) (1,2314 ,9795kPa) (12
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0445 in + 1/8 in = 0,1695 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959)
c. Daya pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 1,2314 m = 0,4105 m = 1,3466 ft
E/Da = 1 ; E = 0,4105 m
L/Da = 1/4 ; L =
1/4 × 0,4105 m = 0,1026 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,4105 m = 0,0821 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 1,2314 m = 1026 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
dengan:
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Al2(SO4)3 30 = 6,72 10-4
lbm/ft detik (Othmer, 1968)
Bilangan Reynold,
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
1823,229623106,72
4105185,0898N
4
2
Re
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
hp1342,0
lbf/detft 550
hp 1
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (85,0898ft) ,34661(put/det) (1 6,3P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
1342,0= 0,1677 hp
D.6 Pompa Alum (PU-03)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke
Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas alum ( ) = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas alum ( ) = 4,5158.10-7
lbm/ft detik = 6,72 10-7
Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 1,0405 kg/jam = 0,0006 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb0889,58
/detiklb0006,0
ρ
FQ
= 7,488.10-6
ft3/s = 2,12.10
-7 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (2,12.10-7
m3/s)
0,45 × (1363 kg/m
3)
0,13
= 0,0009 m = 0,0363 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 1/8 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3-6
0004,0
/ 7,488.10
ft
sft = 0,0187 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 106,72
)ft0224,0)(s/ft 0187,0)(ft/lbm0889,85(4-
3
= 79078,2088
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Untuk NRe = 79078,2088 dan D
= 0,0067, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,0187)01(5,0
2
= 0,000003 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
0,01872
= 0,000008 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,01872
= 0,000011 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0224,0
0,0187.302
= 0,000146 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,018701
22
= 0,000005 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,000173 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2545,6390 lbf/ft²
P2 = 2727,7774 lbf/ft²
P
= 2,1405 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,000173/. 1405,2 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –22,1407 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–22,1407 = –0,8 × Wp
Wp = 27,676 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 676,27/360045359,0
0,0006×
slbfft
hp
/.550
1
= 3,2 × 10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)
Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Data:
Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)
Laju massa Na2CO3 = 0,5619 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 = 1327 kg/m3
= 82,8423 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Ukuran tangki
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Volume larutan, 3l
kg/m13270,3
hari30jam/hari24kg/jam0,5619V
= 1,0162 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 1,0162 m3
= 1,2195 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 1,2195
D2
3πD
4
1m1,2195
HπD4
1V
Maka: D = 1,0117 m
H = 1,5176 m
b. Tebal dinding tangki
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggicairanvolume
= 5176,12195,1
0162,1 = 1,2647 m
Tekanan hidrostatik, Phid = × g × h
= 1327 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 1,2647 m
= 16,4466 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 16,4466 kPa + 101,325 kPa = 117,7716 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (117,7716 kPa) = 123,6601 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tebal shell tangki:
in 0,0353m 0,0009
kPa) 011,2(123,66kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (1,0117 kPa) (123,6601
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0353 in + 1/8 in = 0,1603 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959)
c. Daya pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 1,0117 m = 0,3372 m
E/Da = 1 ; E = 0,3372 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,3372 m = 0,0843 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,3372 m = 0,0674 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 1,0117 m= 0,0843m
dengan:
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Na2CO3 30 = 3,69 10-4
lbm/ft detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
9982,221421069,3
3,28083372,0182,8423N
4
2
Re
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT= 6,3 (McCabe,1999)
hp0489,0
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (82,8423ft) 3,2808.(0,3216put/det) 6,3.(1P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
0489,0= 0,0611 hp
Maka daya motor yang dipilih 1/4 hp.
D.8 Pompa Soda Abu (PU-04)
Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu
(TP-02) ke Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas soda abu ( ) = 1327 kg/m3
= 82,8423 lbm/ft3 (Othmer, 1967)
- Viskositas soda abu ( ) = 2,4797.10-7
lbm/ft detik = 3,69 10-7
Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,5618 kg/jam = 3,441.10-4
lbm/detik
Laju alir volume, 3
m
m
4
/ftlb82,8423
/detiklb10.441,3
ρ
FQ = 1,176.10
-7 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,133 Q0,4
0,13
(Peters et.al., 2004)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,133 (1,176.10-7
)0,4
(3,69.10-7
)0,2
= 0,00003 m = 0,0013 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran pipa nominal = 1/8 in
- Schedule number = 40
- Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter luar (OD) = 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2
Kecepatan linier: ft/s 0104,0ft0,0004
/sft10.154,4
A
Qv
2
36
t
Bilangan Reynold: 7-2,4797.10
0,02240104,082,8423
μ
DvρNRe = 77766,6677
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 77766,6677dan D
= 0,0067, diperoleh f = 0,005
- Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0104,0)01(5,0
2
= 0,0000008 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
0104,0 2
= 0,0000025ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0104,0 2
= 0,0000034 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0224,0
0104,0.302
= 0,0000449 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0104,001
22
= 0,0000017 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Total friction loss: F = 0,0000801 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana: v1 = v2
P1 = 2582,7098 lbf/ft2
P2 = 2727,7774 lbf/ft2
P
= 1,953 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0000532,0/.7511,1 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –21,7512 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–21,7511 = –0,8 × Wp
Wp = 27,189 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 189,27/360045359,0
0,5618×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,701× 10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.9 Clarifier (CL)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu
Tipe : External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk : Circular desain
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air (F1) = 20810,3936 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 1,0405 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,5619 kg/jam
Laju massa total, m = 20811,996 kg/jam = 5,7811 kg/s
Densitas Al2(SO4)3 = 2,71 gr/ml (Perry, 1997)
Densitas Na2CO3 = 2,533 gr/ml (Perry, 1997)
Densitas air = 0,995904 gr/ml (Perry, 1997)
Reaksi koagulasi:
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2
Dari Metcalf & Eddy (1984) diperoleh bahwa untuk clarifier tipe upflow (radial):
- Kedalaman air = 3-5 m
- Settling time = 1-3 jam
Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m
Settling time = 1 jam
Diameter dan Tinggi Clarifier
Densitas larutan,
2533
5619,0
2710
0405,1
904,995
20810,3936
20811,996 = 995,9518 kg/m
3
Volume cairan, V = 38966,20
9518,995
1/ 20811,996m
jamjamkg
V = ¼ D2H
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D = mH
V9788,2
314,3
8966,204)
4(
2/1
2/1
Maka, diameter clarifier = 2,9788 m
Tinggi clarifier = 1,5 × D = 4,4682 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik:
Phid = × g × h
= 995,9518 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 3 m
= 29,281 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 29,281 kPa + 101,325 kPa = 130,6060 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (130,6060) kPa = 137,1363 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,1154m 0,0029
kPa) (137,13631,2(0,8)kPa) 0(87218,7142
m) (2,9788 kPa) (137,1363
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1154 in + 1/8 in = 0,2404 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Daya Clarifier
P = 0,006 D2
(Ulrich, 1984)
dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006 (2,9788)2 = 0,0532 kW = 0,0714 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D.10 Pompa Clarifier (PU-05)
Fungsi : Memompa air dari Clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 20810,3936 kg/jam = 12,7443 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 12,7443
ρ
FQ
= 0,205 ft3/s = 0,0058 m
3/s
Desain pompa:
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0058 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0878 m = 3,4557 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 3 1/2 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 3,548 in = 0,2957 ft
- Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,3333 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0687,0
/205,0
ft
sft = 2,9837 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft3333,0)(s/ft 9837,2)(ft/lbm1726,62( 3
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 100167,9987
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 100167,9987 dan D
= 0,0005, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,9837)01(5,0
2
= 0,0692 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,98372
= 0,2075 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,98372
= 0,2767 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3333,0
2,9837.502
= 0,4679 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,983701
22
= 0,1384 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,1597 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2727,7774 lbf/ft2
P2 = 3521,3046 lbf/ft2
P
= 12,7633 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
maka:
0/.1597,1/.12,7633 50./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –63,923 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–64,185 = –0,8 × Wp
Wp = 79,9037 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /.9037,79/360045359,0
12,7443×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,8515 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 hp.
D.11 Sand Filter (SF)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air
yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 20810,3936 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 = 62,1725 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
Faktor keamanan = 20
Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki.
Desain Sand Filter
a. Volume tangki
Volume air: 3a
kg/m995,904
jam0,25 kg/jam3936,20810V = 5,224 m
3
Volume air dan bahan penyaring: Vt = (1 +
1/3) × 5,224 = 6,9653 m
3
Volume tangki = 1,2 6,9653 m3 = 8,3584 m
3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4
33
23
2
πD3
1m ,35848
D3
4πD
4
1m 8,3584
HπD4
1V
Maka: D = 1,9988 m
H = 5,9964 m
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 1,9988 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1
Tinggi tutup = 4
1 1,9988 = 0,4997 m
Tinggi tangki total = 5,9964+ 2(0,4997) = 6,9958m
d. Tebal shell dan tutup tangki
Tinggi penyaring = 4
1 5,9964 = 1,4991 m
Tinggi cairan dalam tangki = m 5,9964 m 8,3584
,224m53
3
= 3,7478 m
Phidro = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 3,7478 m
= 36,57777 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Ppenyaring = × g × l
= 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 1,4991 m
= 30,6974 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 36,5777 kPa + 30,6974 kPa + 101,325 kPa = 168,6001 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (168,6001 kPa) = 177,0301 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,1m 0,0025
kPa) (177,03011,2(0,8)kPa) (87218,7142
m) (1,9988 kPa) (177,0301
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1 in + 1/8 in = 0,225 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal
tutup ¼ in.
D.12 Pompa Filtrasi (PU-06)
Fungsi : Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir massa (F) = 20810,3936 kg/jam = 12,7443 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 12,7443
ρ
FQ
= 0,205 ft3/s = 0,0058 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0058 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0878 m = 3,4557 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 3 1/2 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 3,548 in = 0,2957 ft
- Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,3333 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0687,0
/205,0
ft
sft = 2,9837 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft3333,0)(s/ft 9837,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 100167,9987
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 100167,9987 dan D
= 0,0005, diperoleh f = 0,005
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,9837)01(5,0
2
= 0,0692 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
2,98372
= 0,3113 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,98372
= 0,2767 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3333,0
2,9837.302
= 0,2808 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,983701
22
= 0,1384 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,0763 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3521,3046 lbf/ft2
P2 = 3134,8215 lbf/ft2
P
= -6,2163 ft.lbf/lbm
Z = 30 ft
maka:
0/.0763,1/.2163,6 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –24,86 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Ws = - × Wp
–24,86 = –0,8 × Wp
Wp = 31,075 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. ,07513/7443,12 ×slbfft
hp
/.550
1
= 0,72 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.
D.13 Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 20810,3936 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3
(Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 3 jam
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Volume tangki
Volume air, 3a
kg/m995,904
jam3kg/jam3936,20810V = 62,688 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 62,688 m3 = 75,2255 m
3
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 75,2255
2
3
4
12255,75
4
1
DDm
HDV
Maka, D = 3,9976 m
H = 5,9964 m
c. Tebal tangki
Tinggi air dalam tangki = m 5,9964 75,2255m
m 62,6883
3
= 4,997 m
Tekanan hidrostatik: P = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 4,997m
= 48,7703 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 48,7703 kPa + 101,325 kPa = 150,0953 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (150,0953 kPa) = 157,6 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,178m 0,0045
kPa) (157,61,2(0,8)kPa) 4(87.218,712
m) (3,9976 kPa) (157,6
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,178 in + 1/8 in = 0,303 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)
D.14 Pompa ke Cation Exchanger (PU-07)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Cation
Exchanger (CE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1489,5768 kg/jam = 0,9122 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 0,9122
ρ
FQ
= 0,0147 ft3/s = 0,0004 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0004 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0268 m = 1,0548 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 1¼ in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1150 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0104,0
/0147,0
ft
sft = 1,4108 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft1150,0)(s/ft 4108,1)(ft/lbm1726,62( 3
= 18421,732
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 18421,732 dan D
= 0,0013, diperoleh f = 0,007
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,4108)01(5,0
2
= 0,0155 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,41082
= 0,0696 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,41082
= 0,0619 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.115,0
1,4108.202
= 0,1506 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,410801
22
= 0,0309 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,3285 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
dimana : v1 = v2
P1 = 3134,8215 lbf/ft2
P2 = 2271,5560 lbf/ft2
P
= -13,885 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.3285,0/.885,13 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 6,4435 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
6,4435 = 0,8 × Wp
Wp = 8,0544 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 0544,8/360045359,0
1489,5768×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0134 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.15 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-08)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Menara
Pendingin (CT)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir massa (F) = 14369,0164 kg/jam = 8,7996 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 8,7996
ρ
FQ
= 0,1415 ft3/s = 0,004 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,004 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0743 m = 2,9252 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 3 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,2557 ft
- Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0513 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0513,0
/1415,0
ft
sft = 2,759 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft2557,0)(s/ft 759,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 80091,5795
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 80091,5795 dan D
= 0,0006, diperoleh f = 0,0053
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
759,2)01(5,0
2
= 0,0591 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
759,2 2
= 0,1774 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
759,2 2
= 0,2366 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,0053)174,32.2.2557,0
2,759.502
= 0,4904ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
759,201
22
= 0,1183 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,0819 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3134,8215 lbf/ft2
P2 = 2116,2281 lbf/ft2
P
= -16,3833 ft.lbf/lbm
Z = 40 ft
maka:
0/.0819,1/.3833,16 40./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 24,6986 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
24,6986 = 0,8 × Wp
Wp = 30,8732 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 8732,03/0164,14369 ×slbfft
hp
/.550
1
= 0,4939 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp.
D.16 Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-09)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Tangki
Utilitas 2 (PU-09)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 964 kg/jam = 0,5904 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb0,5904
ρ
FQ
= 0,0095 ft3/s = 0,0003 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,022 m = 0,8672 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
- Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,006 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
006,0
/0095,0
ft
sft = 1,5826 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft006,0)(s/ft 5826,1)(ft/lbm1726,62( 3
= 15708,0798
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 15708,0798 dan D
= 0,0017, diperoleh f = 0,007
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,5826)01(5,0
2
= 0,0195 ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,58262
= 0,0292 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,58262
= 0,0778 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0874,0
1,5826.302
= 0,374 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,582601
22
= 0,0389 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,5394 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3134,8215 lbf/ft2
P2 = 2847,8664 lbf/ft2
P
= -4,6155 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,5394/.4,6155- 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 15,924 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–15,924 = –0,8 × Wp
Wp = 19,9049 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 9049,19/360045359,0
964×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0214 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.17 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)
Fungsi : Membuat larutan asam sulfat
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan:
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat)
Laju massa H2SO4 = 0,737 kg/hari
Densitas H2SO4 = 1061,7 kg/m3
= 66,2801 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Diameter tangki
Volume larutan, 3l
kg/m1061,70,05
hari30kg/hari0,737V = 9,9964 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 9,9964 m3 = 11,9956 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3.
33
23
2
πD8
3m9956,11
D2
3πD
4
1m9956,11
HπD4
1V
Maka: D = 2,1678 m
H = 3,2517 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = m2517,3m 11,9956
m9964,93
3
= 2,7098 m
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 27,927 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 2,7098 m
= 28,1941 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 28,1941 kPa + 101,325 kPa = 129,5191 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Faktor kelonggaran = 5 %.
Maka, Pdesign = (1,05) (129,5191 kPa) = 135,9951 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in0833,0m 0,0021
kPa) 511,2(135,99kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (2,1678 Pa)(135,9951k
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0833 in + 1/8 in = 0,2083 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 2,1678 m = 0,7226 m
E/Da = 1 ; E = 0,7226 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,7226 m = 0,1807 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,7226 m = 0,1445 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 2,1678 m = 0,1807 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas H2SO4 5 = 0,012 lbm/ft detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold:
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
0,012
)2808,3 ,72260(166,2801N
2
Re = 31042,7636
Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
KT = 6,3 (McCabe,1999)
hp7671,1
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (66,2801ft) 3,2808.(0,7226put/det) 6,3.(1P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
1,76711= 2,2088 hp
Maka daya motor yang dipilih 2½ hp.
D.18 Pompa H2SO4 (PU-10)
Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam
Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas H2SO4 ( ) = 1061,7 kg/m3
= 66,2801 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas H2SO4 ( ) = 0,012 lbm/ft detik = 1,786.10
-2 Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,737 kg/jam = 0,0005 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb2801,66
/detiklb0005,0
ρ
FQ
= 6,8097× 10-6
ft3/s = 1,928 × 10
-7 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (1,928× 10-7
m3/s)
0,45 × (1061,7 kg/m
3)
0,13
= 0,0009 m = 0,0336 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1/8 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3-6
0004,0
/10 6,8097
ft
sft = 0,017 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,012
)ft0224,0)(s/ft 017,0)(ft/lbm2801,66( 3
= 2,1075
Aliran adalah laminar, maka:
f = 16/NRe = 16/2,1075 = 7,5918
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,017)01(5,0
2
= 0,000002 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
0,0172
= 0,000010 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,0172
= 0,000009 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(7,5918)174,32.2.0224,0
0,017.302
= 0,183047 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,01701
22
= 0,000005 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Total friction loss: F = 0,183073 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana: v1 = v2
P1 = 2705,0777 lbf/ft2
P2 = 2271,556 lbf/ft2
P
= 6,5408 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,183073/.5408,6 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –26,7238 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–26,7238 = –0,8 × Wp
Wp = 33,4048 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 33,4048/360045359,0
0,737×
slbfft
hp
/.550
1
= 2,7413 × 10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.19 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 1489,5768 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20%
Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar kation = 2 ft = 0,6096 m
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2
Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft
Tinggi silinder = (1 + 0,2) 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m
Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup = m0,15242
0,6096
2
1 (Brownell,1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 2 × 0,9144 m + 0,1524 m = 1,9812 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 0,7620 m
= 7,4371 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 7,4371 kPa + 101,325 kPa = 108,7621 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesain = (1,05) (108,7621 kPa) = 114,2002 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0197m 0,0005
kPa) 021,2(114,20kPa)(0,8) 142(87.218,7
m) (0,6069 kPa) (114,2002
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 1/8 in = 0,1447 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup
¼ in.
D.20 Pompa Cation Exchanger (PU-11)
Fungsi : memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion
Exchanger (AE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air ( ) = 995,24 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1489,5768 kg/jam = 0,9122 lbm/detik
Laju alir volume, /sft 0,0147/ftlb62,1726
/detiklb 0,9122
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0004 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0004 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,0268 m = 1,0548 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1¼ in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1150 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0104,0
/0147,0
ft
sft = 1,4108 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft1150,0)(s/ft 4108,1)(ft/lbm1726,66( 3
= 18421,732
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 18421,732 dan D
= 0,0013, diperoleh f = 0,007
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,4108)01(5,0
2
= 0,0155 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,41082
= 0,0696 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,41082
= 0,0619ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.115,0
1,4108.202
= 0,1506 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,410801
22
= 0,0309 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,3285 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 20 ft
maka:
0/.0,32850 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 20,3285 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
20,3285 = 0,8 × Wp
Wp = 25,4106 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 25,4106/360045359,0
1489,5768×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0421 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.21 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)
Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Data:
Laju alir massa NaOH = 0,7063 kg/jam
Waktu regenerasi = 24 jam
NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat)
Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft
3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20%
Desain Tangki
a. Diameter tangki
Volume larutan, V1 =)/1518)(04,0(
)30)(/24)(/7063,0(3mkg
hariharijamjamkg = 8,3748 m
3
Volume tangki = 1,2 × 8,3748 m3 = 10,0497 m
3
Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 10,0497
D2
3πD
4
1m 10,0497
HπD4
1V
Maka: D = 2,0436 m
H = 3,0654 m
b. Tebal dinding tangki
Tinggi larutan NaOH dalam tangki = m0654,3m 10,0497
m3748,83
3
= 2,5545 m
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 1518 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 2,545 m
= 38,0019 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Poperasi = 38,0019 kPa + 101,325 kPa = 139,3269 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %. Maka,
Pdesign = (1,05) (139,3269) = 146,2933kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in0845,00,0021m
kPa) 331,2(146,29kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (2,0436 kPa) (146,2933
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0845 in + 1/8 in = 0,2095 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
c. Daya pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 2,0436 m = 0,6812 m
E/Da = 1 ; E = 0,6812 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,6812 m = 0,1703 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,6812 m = 0,1362 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 2,0436 m = 0,1703 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas NaOH 4% = 4,302.10-4
lbm/ft.det (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold:
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
0,0004
)2808,3 (0,6812194,7662N
2
Re = 1100259,3104
Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
hp1,8811
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (94,7662ft) 3,2808.(0,6812put/det) 6,3.(1P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
1,8811= 2,3513 hp
Maka daya motor yang dipilih 2 1/2 hp.
D.22 Pompa NaOH (PU-12)
Fungsi : Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan
NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas NaOH ( ) = 1518 kg/m3
= 94,7662 lbm/ft3 (Perry, 1999)
- Viskositas NaOH( ) = 4,3020 10-4
lbm/ft detik = 6,4.10-4
Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,7063 kg/jam = 0,0004 lbm/detik
Laju alir volume, /sft10.564,4/ftlb94,7662
/detiklb0004,0
ρ
FQ 36
3
m
m = 1,292.10-7
m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (1,292.10-7
m3/s)
0,45 × (1518 kg/m
3)
0,13
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,0007 m = 0,0291 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1/8 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
36
0004,0
/10.564,4
ft
sft = 0,0114 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0004
)ft0224,0)(s/ft 0114,0)(ft/lbm7662,94( 3
= 56,3596
Aliran adalah laminar, maka dari Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997, diperoleh
f = 16/NRe = 16/56,3596 = 0,2839
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,0114)01(5,0
2
= 0,000001 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
0,01142
= 0,000005 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,01142
= 0,000004 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,2839)174,32.2.0224,0
0,0114.302
= 0,003075 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,011401
22
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,000002 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,003086 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2902,9188 lbf/ft2
P2 = 2271,5560 lbf/ft2
P
= -6,7362 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,003086/.6,7362- 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 13,2669 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
13,2669 = 0,8 × Wp
Wp = 16,5836 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 16,5836/360045359,0
0,7083×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,304.10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.23 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)
Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 1489,5768 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Desain Anion Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar anion = 2 ft = 0,6096 m
- Luas penampang penukar anion = 3,14 ft2
- Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft
Tinggi silinder = (1 + 0,2) 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup = m 1524,02
0,6096
2
1 (Brownell,1959)
Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,1524 + 1,8288 = 1,9812 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 0,7620 m
= 7,4371 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 7,4371 kPa + 101,325 kPa = 108,7621 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka, Pdesain = (1,05) (108,7621kPa) = 114,2002 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0197m 0,0005
kPa) 021,2(114,20kPa)(0,8) 142(87.218,7
m) (0,6096 kPa) (114,2002
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 1/8 in = 0,1447 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup
¼ in.
D.24 Pompa Anion Exchanger (PU-13)
Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke
Deaerator (DE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1489,5768 kg/jam = 0,9122 lbm/detik
Laju alir volume, /sft 0,0147/ftlb62,1726
/detiklb 0,9122
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0004 m3/s
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0004 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0268 m = 1,0548 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1¼ in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1150 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
0104,0
/0147,0
ft
sft = 1,4108 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft1150,0)(s/ft 41081,1)(ft/lbm1726,66( 3
= 18421,732
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 18421,732dan D
= 0,0013, diperoleh f = 0,007
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,4108)01(5,0
2
= 0,0155 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,41082
= 0,0696 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,41082
= 0,0619 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.115,0
1,4108.202
= 0,1506 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,410801
22
= 0,0309 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,3285 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2271,556 lbf/ft2
P2 = 3562,6059 lbf/ft2
P
= 20,7656 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,3285/. 20,7656 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 1311,3783 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
1311,3783 = 0,8 × Wp
Wp = 1639,2229 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 1639,2229/360045359,0
1489,5768×
slbfft
hp
/.550
1
= 2,7188 hp
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 hp.
D.25 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)
Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Data:
Kaporit yang digunakan = 2 ppm
Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat)
Laju massa kaporit = 0,0028 kg/jam
Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 90 hari
Faktor keamanan = 20%
Desain Tangki
a. Diameter tangki
Volume larutan, V1 =)/1272)(7,0(
)90)(/24)(/0028,0(3mkg
hariharijamjamkg = 0,0067 m
3
Volume tangki = 1,2 × 0,0067 m3 = 0,0080 m
3
Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 0,008
D2
3πD
4
1m 0,008
HπD4
1V
Maka: D = 0,1895 m
H = 0,2843 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
b. Tebal dinding tangki
Tinggi larutan NaOH dalam tangki = m2843,0m 0,008
m0067,03
3
= 0,2369 m
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 1272 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 0,2369 m
= 2,9534 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 2,9534 kPa + 101,325 kPa = 104,2784 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %.
Maka, Pdesign = (1,05) (104,2784 kPa) = 109,4923 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in0059,0m 0,0001
kPa) 231,2(109,49kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (0,1895 kPa) (109,4923
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0059 in + 1/8 in = 0,1309 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 0,1895 m = 0,0632 m
E/Da = 1 ; E = 0,0632 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,0632 m = 0,0158 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,0632 m = 0,0126 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 0,1895 m = 0,0158 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Viskositas kaporit = 0,0007 lbm/ft.det (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold:
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
0,0007
)2808,3 ,06320(179,4088N
2
Re = 5077,3174
Untuk NRe < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
3
a
2
L
g
.D.nKP (McCabe,1999)
KL = 71 (McCabe,1999)
hp10032,1
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
lbm/ft.s) (0,0007ft) 3,2808.(0,0632put/det) 71.(1P
9-
2
53
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
10032,1 -9
= 1,289 × 10-9
hp
Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp.
D.26 Pompa Kaporit (PU-14)
Fungsi : memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit
(TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas kaporit ( ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas kaporit ( ) = 4,5156 10-7
lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 0,002754 kg/jam = 1,6867.10-6
lbm/detik
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir volume, /sft10.124,2/ftlb79,4088
/detiklb 1,6867.10
ρ
FQ 38
3
m
m
-6
= 6,0147.10-10
m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (6,0147.10-10
m3/s)
0,45 × (1272 kg/m
3)
0,13
= 0,0001 m = 0,0026 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 1/8 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0337 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3-8
0004,0
/2,124.10
ft
sft = 5,31.10
-5 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 4,5156.10
)0224,0()/ .1031,5()/4088,79(7-
-53 ftsftftlbm
= 209,3317
Aliran adalah laminar, maka f = 16/NRe = 16/209,3317 = 0,0764
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
5,31.10)01(5,0
2-5
= 4,38.10-11
ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(0,75))174,32(2
5,31.102-5
= 3,286.10-11
ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
5,31.102-5
= 8,764.10-11
ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,0764)174,32.2.0224,0
5,31.10.302-5
= 1,79.10-8
ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
5,31.1001
2-52
= 8,764.10-11
ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,818.10-8
ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2177,9115 lbf/ft2
P2 = 2808,4816 lbf/ft2
P
= 7,9408 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.1,818.10/. 7,9408 20./.174,32
/174,320 8-
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -27,9408 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–27,9408 = –0,8 × Wp
Wp = 34,926 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 34,926/360045359,0
0,002754×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,0711.10-7
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D.27 Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 964 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 24 jam
Faktor keamanan = 20
Desain tangki
a. Volume tangki
Volume air, 3a
kg/m995,904
jam24kg/jam964V = 23,2312 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 23,2312 m3 = 27,8774 m
3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m8774,27
D2
3πD
4
1m 27,8774
HπD4
1V
Maka, D = 2,8714 m
H = 4,3071 m
Tinggi air dalam tangki = m 3071,4m 27,8774
m,2312323
3
= 3,5893 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
c. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik: Ph = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 3,5893 m
= 35,0308 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 35,03082 kPa + 101,325 kPa = 136,3558kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (136,3558 kPa) = 143,1736 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kP (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,1161m 0,0029
kPa) (143,17361,2(0,8)kPa) (87218,7142
m)(2,8714 kPa) (143,1736
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1161 in + 1/8 in = 0,2411 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
D.28 Pompa Domestik (PU-15)
Fungsi : memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke kebutuhan
domestik
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir massa (F) = 964 kg/jam = 0,5904 lbm/detik
Laju alir volume, /sft0095,0/ftlb1726,26
/detiklb 0,5904
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0003 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,022 m = 0,8672 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft
Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft
Inside sectional area : 0,006 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
006,0
/0095,0
ft
sft = 1,5826 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)0874,0()/1,5826()/1726,62( 3 ftsftftlbm
= 15708,0798
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 15708,0798 dan D
= 0,0017, diperoleh f = 0,0072
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,5826)01(5,0
2
= 0,0195 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,58262
= 0,0778 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 40 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,0072)174,32.2.0874,0
1,5826.402
= 0,5129 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,582601
22
= 0,0389ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,6491 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 30 ft
maka: 0/.0,6491 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -30,6491 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–30,6491 = –0,8 × Wp
Wp = 38,3114 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 38,3114/360045359,0
0,5904×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0411 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D.29 Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT)
Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 55oC
menjadi 30oC
Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B
Kondisi operasi:
Suhu air masuk menara (TL2) = 550C = 131
0F
Suhu air keluar menara (TL1) = 300C = 86
0F
Suhu udara (TG1) = 280C = 82
0F
Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh suhu bola basah, Tw = 750F.
Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,02 kg uap air/kg udara kering.
Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air = 2,3 gal/ft2
menit
Densitas air (550C) = 985,696 kg/m
3 (Geankoplis, 1997)
Laju massa air pendingin = 288462,0604 kg/jam
Laju volumetrik air pendingin = 288462,0604 / 985,696 = 292,6481 m3/jam
Kapasitas air, Q = 292,6481 m3/jam 264,17 gal/m
3 / 60 menit/jam
= 1288,4808 gal/menit
Faktor keamanan = 20%
Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air)
= 1,2 × (1288,4808 gal/menit/(2,3 gal/ft2.menit)
= 672,2509 ft2
Laju alir air tiap satuan luas (L) = 22
2
13600ft 672,2509
ft) 3,2808(jam 1kg/jam 4288462,060
ms
= 1,283 kg/s.m
2
Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6
Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 1,0691 kg/s.m2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Perhitungan Tinggi Menara
Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (1997):
Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,02).103 (28 – 0) + 2,501.10
6 (0,02)
= 79212,8 J/kg
Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (1997) diperoleh:
1,0691 (Hy2 – 79212,8) = 1,283 (4,187.103).(55-30)
Hy2 = 204822,8 J/kg
Gambar D.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)
Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 1997)
M.kG.a.P
2
1*
Hy
HyHyHy
dHy
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin
Hy hy* 1/(hy*-hy)
79212.8 90000 9.270E-05
100000 116000 6.250E-05
120000 140000 5.000E-05
140000 172000 3.125E-05
160000 204000 2.273E-05
180000 236000 1.786E-05
200000 268000 1.471E-05
204822.8 275716.5 1.411E-05
Gambar D.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy)
Luasan daerah di bawah kurva dari Hy = 79,2128 sampai 204822,8 pada Gambar
D.3 adalah 2
1*
Hy
HyHyHy
dHy = 4,8913
Estimasi kG.a = 1,207.10-7
kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997).
Maka ketinggian menara , z = 57 10013,110207,129
8913,40691,1
= 14,7484 m
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry (1999) diperoleh
tenaga kipas 0,03 Hp/ft2.
Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 672,2509 ft
2 = 20,1675 hp
Digunakan daya standar 20 hp.
D.30 Pompa Menara Pendingin Air (PU-16)
Fungsi : memompa air pendingin dari Menara Pendingin Air (CT) ke
unit proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 288462,0604 kg/jam = 176,6537 lbm/detik
Laju alir volume, /sft8413,2/ftlb1726,26
/detiklb6537,176
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0805 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0805 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,2865 m = 11,281 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 12 in
Schedule number : 30
Diameter Dalam (ID) : 12,09 in = 1,0075 ft
Diameter Luar (OD) : 12,75 in = 1,0625 ft
Inside sectional area : 0,7986 ft2
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
7986,0
/8413,2
ft
sft = 3,5579 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)0075,1()/ 5579,3()/1726,62( 3 ftsftftlbm
= 407006,6286
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 407006,6286 dan D
= 0,0001, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
3,5579)01(5,0
2
= 0,0984 ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(0,75))174,32(2
5579,3 2
= 0,2951 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
5579,3 2
= 0,3934 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0075,1
3,5579.302
= 0,1172 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
5579,301
22
= 0,1967 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 1,1007 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 30 ft
maka:
0/.1007,1 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -31,1007 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–31,1007 = –0,8 × Wp
Wp = 38,8759 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 38,8759/360045359,0
4288462,060×
slbfft
hp
/.550
1
= 12,4865 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 15 hp.
D.31 Deaerator (DE)
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 7447,8838 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 hari
Faktor keamanan = 20
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Perhitungan:
a. Ukuran tangki
Volume air, 3a
kg/m995,904
jam24kg/jam 7447,8838V = 179,4844 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 179,4844 m3 = 215,3813 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 215,3813
D2
3πD
4
1m 215,3813
HπD4
1V
Maka: D = 5,6765 m
H = 8,5148 m
Tinggi cairan dalam tangki = 5148,83813,215
4844,179 = 7,0957m
b. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 5,6765 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1
Tinggi tutup = m 4191,1m 5,6765 4
1 (Brownell,1959)
Tinggi tangki total = 7,0957+ 2(1,4057) = 11,353 m
c. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 7,0957 m
= 69,2526 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 69,2526 kPa + 101,325 kPa = 170,5776 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (170,5776 kPa) = 179,1064 kPa
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 2873,0m0073,0
kPa) 641,2(179,10kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (5,6765 kPa) (179,1064
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,2873 in + 1/8 in = 0,4123 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal
tutup 1/2 in.
D.32 Pompa Deaerator (PU-17)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap
(KU)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 7447,8838 kg/jam = 4,5611 lbm/detik
Laju alir volume, /sft0,0734/ftlb1726,26
/detiklb5611,4
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0021 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,363 × (0,0021 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0553 m = 2,1763 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 2,5 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 2,469 in = 0,2058 ft
- Diameter Luar (OD) : 2,875 in = 0,2396 ft
- Inside sectional area : 0,0332 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
0332,0
/10,002
ft
sft = 2,2084 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)2058,0()/2,2084()/1726,62( 3 ftsftftlbm
= 51591,2654
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 51591,2654dan D
= 0,0007, diperoleh f = 0,0055
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,2084)01(5,0
2
= 0,0379 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
2,20842
= 0,1705 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,20842
= 0,1516 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,0055)174,32.2.2058,0
2,2084.302
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,2431 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,208401
22
= 0,0758 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,6789 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3562,6059 lbf/ft2
P2 = 2116,2281 lbf/ft2
P
= -23,2639 ft.lbf/lbm
Z = 30 ft
maka: :
0/.0,6789/.23,2639- 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -17,415 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–17,415 = –0,8 × Wp
Wp = 21,7687 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /.7687,21/360045359,0
4,5611×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,1805 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ hp.
D.33 Ketel Uap (KU)
Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : Water tube boiler
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi :
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 2600C dan tekanan 46,9231 bar.
Dari steam table, Reklaitis (1983) diperoleh panas laten steam 1661,6538 kJ/kg =
3472,1564 Btu/lbm.
Kebutuhan uap = 5729,0872 kg/jam = 12630,6606 lbm/jam
Menghitung Daya Ketel Uap
H
,P,W
3970534
dimana: P = Daya boiler, hp
W = Kebutuhan uap, lbm/jam
H = Panas laten steam, Btu/lbm
Maka,
3,9705,34
1564,34721413,5729P = 1310,0872 hp
Menghitung Jumlah Tube
Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft2/hp
= 1310,0872 hp 10 ft2/hp
= 13100,872 ft2
Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:
- Panjang tube = 30 ft
- Diameter tube = 3 in
- Luas permukaan pipa, a’
= 0,9170 ft2 / ft (Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube:
Nt = 'aL
A=
ftftft
ft
/9170,030
) 13100,872(2
2
Nt = 475,2222
Nt = 475 buah
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
D.34 Pompa Air Proses (PU-18)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke unit proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 3987,8005 kg/jam = 2,4421 lbm/detik
Laju alir volume, /sft0,0393/ftlb1726,26
/detiklb4421,2
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0011 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0011m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)
0,13
= 0,0417 m = 1,6430 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 2,067 in = 0,1723 ft
Diameter Luar (OD) : 2,375 in = 0,1979 ft
Inside sectional area : 0,0233 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
0233,0
/0,0393
ft
sft = 1,6858 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)1723,0()/ 6858,1()/1726,62( 3 ftsftftlbm
= 32971,5835
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
Untuk NRe = 32971,5835 dan D
= 0,0009, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
6858,1)01(5,0
2
= 0,0221 ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
6858,1 2
= 0,0331 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
6858,1 2
= 0,0883 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 70 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,006)174,32.2.1723,0
1,6858.702
= 0,4308 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
6858,101
22
= 0,0442 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,6185 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2 = 3134,8215 lbf/ft2
P
= 0
Z = 20 ft
maka: 0/.6185,00 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 20,6185 ft.lbf/lbm
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
20,6185 = 0,8 × Wp
Wp = 25,7731 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 25,7731/360045359,0
3987,8005×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,1144 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp.
35. Tangki Bahan Bakar (TB-01)
Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, grade B
Jumlah : 1
Kondisi operasi : Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm
Laju volume solar = 468 L/jam (Bab VII)
Densitas solar = 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft3 (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 7 hari
Perhitungan Ukuran Tangki :
Volume solar (Va) = 468 L/jam x 7 hari x 24 jam/hari
= 78624 L = 78,624 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 78,624 m3 = 94,3488 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 2
33
23
2
D5708,1m 94,3488
2DπD4
1m 94,3488
HπD4
1V
D = 3,916 m ; H = 7,832 m = 25,949 ft
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
= )3488,94(
)8327,)(624,78(= 6,52677 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik
Phid = x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 6,52677 m = 56,843 kPa
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 56,834+ 101,325 kPa = 158,1688 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %.
Maka, Pdesign = (1,05)( 158,1688 kPa) = 166,077 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
1,2P2SE
PDt
in 0,18244m 00467,0
kPa)71,2(166,07kPa)(0,8) 142(87.218,7
m) (3,916 kPa) (166,077t
Faktor korosi = 1/8 in.
Tebal shell yang dibutuhkan = 0,1844 + 1/8 in = 0,3094 in
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN E
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik Etilen glikol digunakan asumsi sebagai
berikut:
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Kapasitas maksimum adalah 80.000 ton/tahun.
Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-
equipment delivered (Timmerhaus et al, 2004).
Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah :
US$ 1 = Rp 9.930,- (Bank Indonesia, 18 Agustus 2009).
1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik
Luas tanah seluruhnya = 20.000 m2
Menurut koran di daerah Riau (koran khusus untuk Riau, biaya tanah pada
lokasi pabrik berkisar Rp 230.900,-/m2 (Riaupost.com, 2009)
Harga tanah seluruhnya =20.000 m2 Rp 230.900/m
2 = Rp 4.618.000.000 ,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5%
Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 4.618.000.000 = Rp 230.900.000,-
Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 4.848.900.000,-
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya
No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
(Rp/m2)
Jumlah (Rp)
1 Pos keamanan 50 250.000 12.500.000
2 Areal bahan baku 650 400.000 260.000.000
3 Parkir *)
200 250.000 50.000.000
4 Taman *)
3000 250.000 750.000.000
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .................
(lanjutan)
No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
(Rp/m2)
Jumlah (Rp)
5 Perumahan karyawan 1000 500.000 500.000.000
6 Ruang kontrol 200 500.000 100.000.000
7 Areal proses 6800 2.000.000 13.600.000.000
8 Areal produk 850 1.500.000 1.275.000.000
9 Perkantoran 300 1.500.000 450.000.000
10 Laboratorium 200 600.000 120.000.000
11 Poliklinik 80 300.000 24.000.000
12 Kantin 100 200.000 20.000.000
13 Tempat ibadah 80 300.000 24.000.000
14 Gudang peralatan 400 250.000 100.000.000
15 Bengkel 450 250.000 112.500.000
16 Unit pemadam kebakaran 80 250.000 20.000.000
17 Unit pengolahan air 800 1.000.000 800.000.000
18 Ruang boiler 350 1.200.000 420.000.000
19 Unit pembangkit listrik 380 1.200.000 456.000.000
20 Unit pengolahan limbah 1000 1.500.000 1.500.000.000
21 Areal perluasan *)
1900 250.000 475.000.000
22 Jalan *)
800 500.000 400.000.000
23 Perpustakaan 80 600.000 48.000.000
24 Sarana olahraga 100 300.000 30.000.000
25 Areal antar bangunan *)
150 250.000 37.500.000
TOTAL 20.000 16.100.000 21.584.500.000
Harga bangunan saja = Rp19.872.000.000,-
Harga sarana = Rp1.712.500.000,-
Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp. 21.584.500.000,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1.1.2 Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) :
y
x
m
1
2yx
I
I
X
XCC
dimana: Cx = harga alat pada tahun 2009
Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia
X1 = kapasitas alat yang tersedia
X2 = kapasitas alat yang diinginkan
Ix = indeks harga pada tahun 2009
Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia
m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi
koefisien korelasi:
2
i
2
i
2
i
2
i
iiii
ΣYΣYnΣXΣXn
ΣYΣXYΣXnr (Montgomery, 1992)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
No. Tahun (Xi) Indeks (Yi)
Xi.Yi
Xi²
Yi²
1 1989 895 1780155 3956121 801025
2 1990 915 1820850 3960100 837225
3 1991 931 1853621 3964081 866761
4 1992 943 1878456 3968064 889249
5 1993 967 1927231 3972049 935089
6 1994 993 1980042 3976036 986049
7 1995 1028 2050860 3980025 1056784
8 1996 1039 2073844 3984016 1079521
9 1997 1057 2110829 3988009 1117249
10 1998 1062 2121876 3992004 1127844
11 1999 1068 2134932 3996001 1140624
12 2000 1089 2178000 4000000 1185921
13 2001 1094 2189094 4004001 1196836
14 2002 1103 2208206 4008004 1216609
Total 27937 14184 28307996 55748511 14436786
Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004
Data : n = 14 ∑Xi = 27937 ∑Yi = 14184
∑XiYi = 28307996 ∑Xi² = 55748511 ∑Yi² = 14436786
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga
koefisien korelasi:
r = (14) . (28307996) – (27937)(14184)
[(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½
≈ 0,98 = 1
Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan
linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah
persamaan regresi linier.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Persamaan umum regresi linier, Y = a + b X
dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2007)
X = variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi
Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery, 1992)
2
i
2
i
iiii
ΣXΣXn
ΣYΣXYΣXnb
a 22
2
Xi)(Xin.
Xi.YiXi.XiYi.
Maka :
b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) = 53536
14. (55748511) – (27937)² 3185
= 16,8088
a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228
14. (55748511) – (27937)² 3185
= -32528,8
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:
Y = a + b X
Y = 16,809X – 32528,8
Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah:
Y = 16,809(2007) – 32528,8
Y = 1206,4439
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m)
Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus
et al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6
(Timmerhaus et al, 2004)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Contoh perhitungan harga peralatan:
a. Tangki Penyimpanan Etilen Oksida (TT-101)
Kapasitas tangki , X2 = 210,6523 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh
untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4,
Timmerhaus, 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada
tahun 2002 (Iy) 1103.
Capacity, m3
Pu
rch
ase
d c
ost
, d
oll
ar
106
105
104
103
102
103 10
4 105
Capacity, gal
10-1 1 10 10
210
3
P-82Jan,2002
310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)
Carbon steel
304 Stainless stell
Mixing tank with agitator
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki
Pelarutan.(Peters et.al., 2004)
Indeks harga tahun 2007 (Ix) adalah 1206,4439. Maka estimasi harga tangki untuk
(X2) 210,6523 m3 adalah :
Cx = US$ 6700
49,0
1
210,6523x
1103
1206,4439
Cx = US$ 100.822.-
Cx = Rp 1.001.159.174,-/unit
b. Kolom Distilasi (T-101)
Pada proses, kolom distilasi yang dipergunakan berukuran diameter 1,4822
m, dengan tinggi kolom 9 m dengan banyaknya tray dalam kolom sebanyak 21 buah.
Dari Gambar LE.2, didapat bahwa untuk spesifikasi tersebut didapat harga peralatan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
pada tahun 2002 (Iy= 1103) adalah US$ 22.000,-.Maka harga sekarang (2007) adalah
:
Cx,kolom = US$ 22.000 x 1103
4439,1206 x (Rp 9.930)/(US$ 1)
Cx,kolom = Rp 238.948.093/ unit
Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi. Harga Tidak Termasuk Trays,
Packing, atau Sambungan. (Peters et.al., 2004)
Harga tiap sieve tray adalah US$ 2.000,- untuk kolom berdiameter 1,4822 m. Maka
untuk tray sebanyak 21 piring diperoleh:
Cx,tray = 21 x US$ 2.000
86,0
1
1,4822
1103
1206,4439 x (Rp 9.930)/(US$ 1)
Cx,tray = Rp 456.173.632,-
Jadi total harga keseluruhan unit distilasi (T-101) adalah
= Rp 238.948.093,- + Rp 456.173.632,-
= Rp 695.121.725 ,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Gambar LE.3 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga Termasuk Tanggul,
Permukaan Saluran Limpah, Saluran Uap dan Bagian Struktur Lainnya
(Peters et.al., 2004)
Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat
dilihat pada Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk
perkiraan peralatan utilitas.
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:
- Biaya transportasi = 5
- Biaya asuransi = 1
- Bea masuk = 15 (Rusjdi, 2004)
- PPn = 10 (Rusjdi, 2004)
- PPh = 10 (Rusjdi, 2004)
- Biaya gudang di pelabuhan = 0,5
- Biaya administrasi pelabuhan = 0,5
- Transportasi lokal = 0,5
- Biaya tak terduga = 0,5
Total = 43
Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai
berikut:
- PPn = 10 (Rusjdi, 2004)
- PPh = 10 (Rusjdi, 2004)
- Transportasi lokal = 0,5
- Biaya tak terduga = 0,5
Total = 21
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses
No. Kode Unit Ket*)
Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)
1 TT-101 8 I 1.001.159.174 8.009.273.394
2 TT-102 5 I 882.490.690 4.412.453.448
3 TT-103 12 I 2.831.808.915 33.981.706.977
4 TT-104 10 I 853.725.623 8,537,256,230
5 TT-105 1 I 261.526.016 261.526.016
6 TT-106 1 I 92.950.517 92.950.517
7 T-101 1 I 238.948.093 238.948.093
Tray 21 I 21.722.554 456.173.632
8 D-101 1 I 318.443.954 318.443.954
9 V-101 1 I 1.403.983.088 1.403.983.088
10 FG-101 1 I 1.404.683.679 1.404.683.679
11 FG-102 1 I 4.632.023.339 4.632.023.339
12 FE-101 1 I 736.703.555 736.703.555
13 R-101 1 I 8.806.008.007 8.806.008.007
14 R-102 1 I 9.724.876.358 9.724.876.358
15 E-101 1 I 268.905.895 268.905.895
16 E-102 1 I 451.678.067 451.678.067
17 E-103 1 I 201.771.663 201.771.663
18 E-104 1 I 451.678.067 451.678.067
19 E-105 1 I 584.138.866 584.138.866
20 E-106 1 I 563.594.634 563.594.634
21 E-107 1 I 767.402.764 767.402.764
22 E-108 1 I 472.810.595 472.810.595
23 E-109 1 I 545.003.556 545.003.556
24 E-110 1 I 204.245.825 204.245.825
25 E-111 1 I 113.670.708 113.670.708
26 E-112 1 I 166.643.983 166.643.983
27 JE-101 1 I 1.444.328 1.444.328
28 JB-101 1 I 141.617.113 141.617.113
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses................. (lanjutan)
No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)
29 JB-102 1 I 438.594.861 438.594.861
30 JB-103 1 I 415.100.052 415.100.052
31 JB-104 1 I 99.330.544 99.330.544
32 P-101 1 NI 15.860.636 15.860.636
33 P-102 1 NI 28.249.515 28.249.515
34 P-103 1 NI 63.207.717 63.207.717
35 P-104 1 NI 16.686.369 16.686.369
36 P-105 1 NI 14.810.247 14.810.247
37 P-106 1 NI 62.407.377 62.407.377
38 P-107 1 NI 12.073.783 12.073.783
39 P-108 1 NI 12.617.715 12.617.715
Harga Total 88.129.395.992
Import 87.903.482.633
Non import 225.913.359
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah
No.
Kode
Alat Unit Ket Harga / Unit Harga Total
1 SC 1 I 150.575.486 150.575.486
2 PU-01 1 NI 19.414.060 19.414.060
3 BS 1 NI 6.500.000 6.500.000
4 PU-02 1 NI 19.414.060 19.414.060
5 TP-01 1 I 232.775.165 232.775.165
6 PU-03 1 NI 189.661 1.600.000
7 TP-02 1 I 173.973.402 173.973.402
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah.......(lanjutan)
No.
Kode
Alat Unit Ket Harga / Unit Harga Total
8 PU-04 1 NI 182.750 1.600.000
9 TP-06 1 I 5.035.817 5.035.817
10 PU-19 1 NI 5.179.232 5,179,232
11 CL 1 I 1.152.032.933 1.152.032,933
12 PU-05 1 NI 5.179.232 5.179.232
13 TF 1 I 346.138.102 346.138.102
14 PU-06 1 NI 5.179.232 5.179.232
15 CT 1 I 383.152.962 383.152.962
16 PU-16 1 NI 6.171.988 6.171.988
17 TU-01 1 I 4.242.935.828 4.242.935.828
18 PU-07 1 NI 2.954.058 2.954.058
19 TP-03 1 I 163.196.005 163.196.005
20 PU-10 1 NI 76.411 1.600.000
21 CE 1 I 119.629.410 119.629.410
22 PU-11 1 NI 2.954.058 2.954.058
23 TP-04 1 I 192.392.048 192.392.048
24 PU-12 1 NI 85.141 1.600.000
25 AE 1 I 154.627.912 154.627.912
26 PU-13 1 NI 2.954.058 2.954.058
27 DE+KU 1 I 613.332.454 613.332.454
28 PU-13 1 NI 1.395.747 1.600.000
29 PU-08 1 NI 932.377 1.600.000
30 PU-09 1 NI 12.732 1.600.000
31 TP-05 1 I 5.026.517 5.026.517
32 PU-14 1 NI 41.280 1.600.000
33 TU-02 1 I 221.952.147 221.952.147
34 PU-15 1 NI 932.377 1.600.000
35 PU-18 1 NI 4.911.841 4.911.841
Harga total Rp. 8.251.988.009
Import Rp 8.156.776.189
Non import Rp 95.211.820
Keterangan*)
: I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah:
= 1,43 x ( Rp 87.903.482.633 ,- + Rp 8.156.776.189 ,- )
+ 1,21 x ( Rp. 225.913.359- + Rp. 95.211.820 ,- )
= Rp. 137.754.731.582 ,-
Biaya pemasangan diperkirakan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004).
Biaya pemasangan = 0,50 Rp 137.754.731.582,-
= Rp. 68.877.365.791,-
Harga peralatan + biaya pemasangan (C) :
= Rp 137.754.731.582,- + Rp 68.877.365.791,-
= Rp 206.632.097.373,-
1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol
Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 40 dari total harga
peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,4 Rp. 137.754.731.582,-
= Rp. 55.101.892.633,-
1.1.5 Biaya Perpipaan
Diperkirakan biaya perpipaan 60 dari total harga peralatan
(Timmerhaus et al, 2004).
Biaya perpipaan (E) = 0,6 137.754.731.582,-
= Rp. 82.652.838.949 ,-
1.1.6 Biaya Instalasi Listrik
Diperkirakan biaya instalasi listrik 20 dari total harga peralatan
(Timmerhaus et al, 2004).
Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 137.754.731.582,-
= Rp. 27.550.946.316,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
1.1.7 Biaya Insulasi
Diperkirakan biaya insulasi 55 dari total harga peralatan
(Timmerhaus et al, 2004).
Biaya insulasi (G) = 0,55 137.754.731.582,-
= Rp. 75.765.102.370,-
1.1.8 Biaya Inventaris Kantor
Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan
(Timmerhaus et al, 2004).
Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 137.754.731.582,-
= Rp. 6.887.736.579,-
1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan
Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 5 dari total
harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I )
= 0,05 137.754.731.582,-
= Rp. 6.887.736.579,-
1.1.10 Sarana Transportasi
Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana
transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut .
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi
No.
Jenis
Kendaraan
Unit
Tipe
Harga/ Unit
(Rp)
Harga Total
(Rp)
1 Mobil direktur 1 sedan 375.000.000 375.000.000
2 Mobil manajer 5 kijang inova 210.000.000 1.050.000.000
3 Bus karyawan 5 bus 350.000.000 1.750.000.000
4 Mobil karyawan 4 L-300 150.000.000 600.000.000
5 Truk 6 truk 300.000.000 1.800.000.000
6 Mobil pemasaran 5 minibus L-300 120.000.000 600.000.000
7
Mobil pemadam
kebakaran 3 truk tangki 350.000.000 1.050.000.000
Total 7.225.000.000
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J
= Rp 493.193.350.801,-
1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)
1.2.1 Pra Investasi
Diperkirakan 7 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp 137.754.731.582,-
= Rp. 9.642.831.211,-
1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi
Diperkirakan 30 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 Rp 137.754.731.582,-
= Rp. 41.326.419.475,-
1.2.3 Biaya Legalitas
Diperkirakan 4 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Legalitas (M) = 0,04 Rp 137.754.731.582,-
= Rp. 5.510.189.263,-
1.2.4 Biaya Kontraktor
Diperkirakan 30 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Kontraktor (N) = 0,30 Rp 137.754.731.582,-
= Rp. 41.326.419.475,-
1.2.5 Biaya Tak Terduga
Diperkirakan 40 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) .
Biaya Tak Terduga (O) = 0,40 Rp 137.754.731.582,-
= Rp. 55.101.892.633,-
Total MITTL = K + L + M + N + O
= Rp. 152.907.752.056,-
Total MIT = MITL + MITTL
= Rp. 493.193.350.801,- + Rp. 152.907.752.056,-
= Rp. 646.101.102.857,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2 Modal Kerja
Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).
2.1 Persediaan Bahan Baku
2.1.1 Bahan baku proses
1. Etilen Oksida
Kebutuhan = 7.281,71 kg/jam
Harga etilen oksida = US$ 0,49/lb = US$ 1,1025/kg
= Rp10.948,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 7.281,71kg/jam Rp10.948,- /kg
= Rp. 172.192.889.012,-
Karbon dioksida
Kebutuhan = 7.756,36 kg/jam = 4,8477 m3/jam
Harga = Rp.7000,-/m3 (PT. Aneka Gas Industri, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 4,8477 m3/jam x Rp. 7000,-/m
3
= Rp. 73,297,565,-
3. Katalis
Kebutuhan = 400 kg/jam
Harga = Rp. 2.600,-/kg (www.advance-scientific.net, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 400 kg/jam x Rp 2.600,-/kg
= Rp. 2.246.400.000
2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas
1. Alum, Al2(SO4)3
Kebutuhan = 1,0405 kg/jam
Harga = Rp 1.100 ,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 1,0405 kg/jam Rp 1.100,- /kg
= Rp. 2.472.275,-
2. Soda abu, Na2CO3
Kebutuhan = 0,5619 kg/jam
Harga = Rp 2.500,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,5619 kg/jam Rp 2.500,-/kg
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= Rp 3.034.155,-
3. Kaporit
Kebutuhan = 0,0028 kg/jam
Harga = Rp 9.500,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,0028 kg/jam Rp 9.500,-/kg
= Rp 56.518,-
4. H2SO4
Kebutuhan = 0,737 kg/jam = 0,4006 L/jam
Harga = Rp 35.500-/L (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam x 0,737 L/jam Rp 35.500-/L
= Rp 30.714.629,-
5. NaOH
Kebutuhan = 0,7063 kg/jam
Harga = Rp 3250,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam 0,7063 kg/jam Rp 3250,-/kg
= Rp 4..958.027,-
6. Solar
Kebutuhan = 113,812 ltr/jam
Harga solar untuk industri = Rp.5500,-/liter (PT.Pertamina, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 113,812 ltr/jam Rp. 4500,-/liter
= Rp 1.352.086.560,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan
(90 hari) adalah = Rp 175.905.908.741,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
2.2 Kas
2.2.1 Gaji Pegawai
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Dewan Komisaris 3 20.000.000 20.000.000
Direktur 1 10.000.000 30.000.000
Staf Ahli 2 7.000.000 14.000.000
Sekretaris 2 2.000.000 4.000.000
Manajer Teknik dan Produksi 1 9.000.000 9.000.000
Manajer R&D 1 9.000.000 9.000.000
Manajer Umum dan Keuangan 1 9.000.000 9.000.000
Kepala Bagian Keuangan dan
Adm 1
5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Umum dan
Personalia 1
5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Teknik 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Produksi 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian R&D 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian QC/QA 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Seksi Proses 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Utilitas 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Mesin/Instrumentasi 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Listrik 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Keuangan 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Pemasaran 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Administrasi 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Humas 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Personalia 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Keamanan 1 3.000.000 3.000.000
Karyawan Proses 36 2.500.000 90.000.000
Karyawan Laboratorium QC/QA
dan R&D 10
2.000.000 20.000.000
Karyawan Utilitas 10 2.500.000 25.000.000
Karyawan Unit Pembangkit Listrik 7 2.300.000 16.100.000
Karyawan Instrumentasi Pabrik 7 2.300.000 16.100.000
Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 2.300.000 23.000.000
Karyawan Bag. Keuangan 3 2.000.000 6.000.000
Karyawan Bag. Administrasi 3 2.000.000 6.000.000
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai...........................(lanjutan)
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Karyawan Bag. Personalia 4 2.000.000 8.000.000
Karyawan Bag. Humas 4 2.000.000 8.000.000
Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 2.000.000 10.000.000
Petugas Keamanan 10 1.200.000 12.000.000
Karyawan Gudang / Logistik 10 1.200.000 12.000.000
Dokter 1 3.500.000 3.500.000
Perawat 2 2.000.000 4.000.000
Petugas Kebersihan 10 1.000.000 10.000.000
Supir 6 1.200.000 7.200.000
Total 166 464.900.000
Total gaji pegawai selama 1 bulan beserta lembur = Rp 470.900.000,-
Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp1.412.700.000,-
2.2.2 Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,2 Rp1.412.700.000,-,-
= Rp 282.540.000,-
2.2.3. Biaya Pemasaran
Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,2 Rp1.412.700.000,-
= Rp 282.540.000,-
2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan
Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada
Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea
Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:
Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan
(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).
Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU
No.20/00).
Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.
30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak
dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).
Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :
Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Etilen Glikol
Nilai Perolehan Objek Pajak
Tanah Rp 4.618.000.000,-
Bangunan Rp 19.872.000.000,-
Total NJOP Rp 24.490.000.000,-
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 30.000.000,- )
Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 24.460.000.000,-
Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp 1.223.000.000,-
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas
No. Jenis Biaya Jumlah (Rp)
1. Gaji Pegawai Rp 1.412.700.000,-
2. Administrasi Umum Rp 282.540.000,-
3. Pemasaran Rp 282.540.000,-
4. Pajak Bumi dan Bangunan Rp 1.223.000.000,-
Total Rp 3,200,780,000
2.3 Biaya Start – Up
Diperkirakan 8 dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).
= 0,8 Rp 646.101.102.857,-
= Rp 51.688.088.229,-
2.4 Piutang Dagang
HPT12
IPPD
dimana: PD = piutang dagang
IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)
HPT = hasil penjualan tahunan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Penjualan :
1. Harga jual Etilen glikol = US$ 0,8/lb = US$ 1,8/kg
= Rp17.874,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Produksi etilen glikol = 10101,0101 kg/jam
Hasil penjualan etilen glikol tahunan
= 10101,0101 kg/jam 24 jam/hari 330 hari/tahun Rp17.874,- /kg
= Rp 1.429.920.000.000,-
2. Harga jual Dietilen glikol = US$ 0,55/lb = US$ 1,238/kg
= Rp12.228,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Produksi dietilen glikol = 71,8471 kg/jam
Hasil penjualan etilen glikol tahunan
= 71,8471 kg/jam 24jam/hari 330hari/tahun Rp12.228,- /kg
= Rp 6.992.446.587,-
3. Harga jual Etilen karbonat = US$ 0,5/lb = US$ 1,125/kg
= Rp11.171,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Produksi etilen glikol = 9,0636 kg/jam
Hasil penjualan etilen glikol tahunan
= 9,0636 kg/jam 24 jam/hari 330 hari/tahun Rp11.171,- /kg
= Rp 801.909.738,-
Hasil penjualan total tahunan = Rp 1.437.714.356.325,-
Piutang Dagang = 12
1 Rp 1.437.714.356.325,-
= Rp 119.809.529.694,-
Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja
No.
Jumlah (Rp)
1. Bahan baku proses dan utilitas Rp 175.905.908.741
2. Kas Rp 3.200.780.000
3. Start up Rp 51.688.088.229
4. Piutang Dagang Rp 119.809.529.694
Total Rp. 350.604.306.664
Rp 350.604.306.664
Rp 350.604.306.664
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 646.101.102.857,- + Rp. 350.604.306.664
= Rp 996.705.409.521,-
Modal ini berasal dari:
- Modal sendiri = 60 dari total modal investasi
= 0,6 Rp 996.705.409.521,-
= Rp. 598.023.245.713,-
- Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi
= 0,4 Rp 996.705.409.521,-
= Rp 398.682.163.808
3. Biaya Produksi Total
3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)
3.1.1 Gaji Tetap Karyawan
Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji
yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P)
Gaji total = (12 + 2) Rp 470.900.000 ,-
= Rp 6.592.600.000 ,-
3.1.2 Bunga Pinjaman Bank
Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2007).
Bunga bank (Q) = 0,15 Rp 398.682.163.808,-
= Rp 59.802.324.571,-
3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi
Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa
manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk
mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan
(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight
line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11
ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000
Kelompok Harta
Berwujud
Masa
(tahun)
Tarif
(%)
Beberapa Jenis Harta
I. Bukan Bangunan
1.Kelompok 1
2. Kelompok 2
3. Kelompok 3
4
8
16
25
12,5
6,25
Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/
tools industri.
Mobil, truk kerja
Mesin industri kimia, mesin industri mesin
II. Bangunan
Permanen
20
5
Bangunan sarana dan penunjang
Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004
Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.
n
LPD
dimana: D = depresiasi per tahun
P = harga awal peralatan
L = harga akhir peralatan
n = umur peralatan (tahun)
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000
Komponen Biaya (Rp) Umur
(tahun) Depresiasi (Rp)
Bangunan 19.872.000.000 20 993.600.000
Peralatan proses dan utilitas 206.632.097.373 17 12.154.829.257
Instrumentrasi dan pengendalian proses 55.101.892.633 5 11.020.378.527
Perpipaan 82.652.838.949 5 16.530.567.790
Instalasi listrik 27.550.946.316 5 5.510.189.263
Insulasi 75.765.102.370 5 15.153.020.474
Inventaris kantor 6.887.736.579 4 1.721.934.145
Perlengkapan keamanan dan kebakaran 6.887.736.579 5 1.377.547.316
Sarana transportasi 7.225.000.000 10 722.500.000
TOTAL 65.184.566.772
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami
penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung
(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.
Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya
yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan,
menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan
menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak
menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa
manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak
berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004).
Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 dari MITTL. sehingga :
Biaya amortisasi = 0,25 Rp 152.907.752.056,-
= Rp 38.226.938.014
Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)
= Rp 65.184.566.772 + Rp 38.226.938.014
= Rp 103.411.504.786,-
3.1.4 Biaya Tetap Perawatan
1. Perawatan mesin dan alat-alat proses
Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%,
diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al,
2004).
Biaya perawatan mesin = 0,1 Rp 206.632.097.373,-
= Rp 20.663.209.737,-
2. Perawatan bangunan
Diperkirakan 10 dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan bangunan = 0,1 Rp 19.872.000.000 ,-
= Rp 1.987.200.000,-
3. Perawatan kendaraan
Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004).
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Perawatan kenderaan = 0,1 Rp 7.225.000.000,-
= Rp 722.500.000,-
4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol
Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et
al, 2004).
Perawatan instrumen = 0,1 Rp 55.101.892.630,-
= Rp 5.510.189.263,-
5. Perawatan perpipaan
Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan perpipaan = 0,1 Rp 82.652.838.950,-
= Rp 8.265.283.895,-
6. Perawatan instalasi listrik
Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan listrik = 0.1 Rp 27.550.946.320,-
= Rp 2.755.094.632
7. Perawatan insulasi
Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan insulasi = 0,1 Rp 7.576.510.237
= Rp 75.765.102.370
8. Perawatan inventaris kantor
Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan inventaris kantor = 0,1 Rp 6.887.736.580,-
= Rp. 688.773.658,-
9. Perawatan perlengkapan kebakaran
Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al,
2004).
Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 Rp 6.887.736.580,-
= Rp. 688.773.658 ,-
Total biaya perawatan (S) = Rp 48.857.535.080
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)
Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 dari modal investasi tetap
(Timmerhaus et al, 2004).
Plant Overhead Cost (T) = 0,2 x Rp 646.101.102.857,-
= Rp 129.220.220.571,-
3.1.6 Biaya Administrasi Umum
Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 282.540.000,-
Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 4 Rp 282.540.000,-
= Rp 1.130.160.000,-
3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi
Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 278.940.000,-
Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 Rp 282.540.000,-
= Rp 1.130.160.000,-
Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga :
Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.130.160.000,- = Rp 565.080.000 ,-
Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 1.695.240.000 ,-
3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan
Diperkirakan 5 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp 129.220.220.571,-
= Rp 6.461.011.029 ,-
3.1.9 Hak Paten dan Royalti
Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 646.101.102.857,-
= Rp 6.461.011.029,-
3.1.10 Biaya Asuransi
1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap
langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2009).
= 0,0031 Rp. 493.193.350.801
= Rp. 1.528.899.387
2. Biaya asuransi karyawan.
Premi asuransi = Rp 351.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life
Assurance, 2009)
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka biaya asuransi karyawan = 166 orang x Rp 351.000,-/orang
= Rp 58.266.000,-
Total biaya asuransi (Y) = Rp. 1.587.165.387
3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan
Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 1.223.000.000,-
Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z
= Rp 366.441.772.453,-
3.2 Biaya Variabel
3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun
Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah
Rp 175.905.908.741,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun
= Rp 175.905.908.741,-,- x 90
330
= Rp 644.988.332.052,-
Biaya Variabel Tambahan
1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan
Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku
Biaya variabel pemasaran = 0,01 Rp 644.988.332.052,-
= Rp 6.449.883.321 ,-
2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 10 dari biaya variabel bahan baku
Biaya perawatan lingkungan = 0,1 Rp 644.988.332.052,-
= Rp 64.498.833.205,-
Total biaya variabel tambahan = Rp 70.948.716.526,-
3.2.2 Biaya Variabel Lainnya
Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,05 Rp 70.948.716.526,-
= Rp 3.547.435.826,-
Total biaya variabel = Rp 719.484.484.404,-
Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 366.441.772.453,-+ Rp 719.484.484.404,-
= Rp 1.085.926.256.857,-
4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)
Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi
= Rp 1.437.714.356.325,- – Rp 1.085.926.256.857,-
= Rp 351.788.099.468
Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan
= 0,005 x Rp 351.788.099.468
= Rp 1.758.940.497
Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00
Pasal 6 ayat 1 sehingga :
Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 351.788.099.468 − Rp 1.758.940.497
= Rp 350.029.158.970
4.2 Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan
Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan
adalah (Rusjdi, 2004):
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 .
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan
pajak sebesar 15 .
Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 .
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:
- 10 Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000,-
- 15 (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000,-
- 30 (Rp 320.309.957.529,- – Rp 100.000.000) = Rp 104.978.747.691
Total PPh = Rp 104.991.247.691,-
Laba setelah pajak
Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh
= Rp 350.029.158.970 – Rp 104.991.247.691,-
= Rp 245.037.911.279,-
5 Analisa Aspek Ekonomi
5.1 Profit Margin (PM)
PM = penjualantotal
pajaksebelumLaba 100
PM = 100%x 356.325,-1.437.714. Rp
8.970,-350.029.15 Rp
= 24,35%
5.2 Break Even Point (BEP)
BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal
TetapBiaya 100
BEP = 100%x 484.404,-Rp719.484. - 356.325,-1.437.714. Rp
2.453,-366.441.77 Rp
= 51,02 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 55,18 % 80.000 ton/tahun
= 40.816,0993 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP = 51,02 % x Rp 1.437.714.356.325,-
= Rp. 733.523.649.753,-
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
5.3 Return on Investment (ROI)
ROI = investasi modal Total
pajak setelah Laba 100
ROI = 100%x 9.521,-996.705.40 Rp
1.279,-245.037.91 Rp
= 24,58%
5.4 Pay Out Time (POT)
POT = tahun1x 0,2458
1
POT = 4,07 tahun
5.5 Return on Network (RON)
RON = sendiriModal
pajaksetelahLaba 100
RON = 100%x 5.713,-508.023.24 Rp
0.270,-224.234.47 Rp
RON = 40,97%
5.6 Internal Rate of Return (IRR)
Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan
pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk
memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:
- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun
- Masa pembangunan disebut tahun ke nol
- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun
- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10
- Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.
Dari Tabel LE.12, diperoleh nilai IRR = 39,45
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Gambar LE.1 Kurva Break Even Point Pabrik Etilen Glikol
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
R-101
FG-101
JB-101
8
918
T-101
E-107
E-102
E-101
JB-102
15
16
E-106
F-101
TT-104
P-5484
E-104
17
20
21
22
25
23
30
31
2
7
4
1210
13
E-103
P-102
R-102
E-105
P-103
P-106
P-105
1
F-101
TT-105
F-101
TT-106
35
D-101
11
5
V-101
FE-101
P-104
28
FG-102
E-108
E-110
3233
P-107
P-108E-111
34
27
E-112
36
PC
FC
LC
TI
PICA
FC
PC
FC
26
FC
TI
PICA
FC
LC
FC
TC
JB-103
PC
TI
FC
FC
LI
TT-101
PI
PC TC
3
TT-102
PI
PC TC
PC TC
6
PC
PC FC
PC TC
PC
FC
PC
FC
PC TC
PC TC
29
TC
PC
E-109
TC
FC
PC TC
PC TC
LILI
JB-104
FC
PC
Kondensat
Air Pendingin K
eluar
Air Pendingin M
asuk
Steam
P-101
FC
TIFC
TIFC
JE-101 PCFC
Gas B
uang
V-101
F-101
TT-103LI
14
19
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.
Wulan Pratiwi : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2010.