Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Viskositas H
2
SO
4
5 = 0,012 lb
m
ft ⋅detik
Othmer, 1967
Bilangan Reynold:
D N
N
2 a
Re
=
Geankoplis, 1997
0,012 2808
, 3
,6687 1
66,2801 N
2 Re
× =
= 26584,1713 Untuk N
Re
10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c 5
a 3
T
g .D
.n K
P =
McCabe,1999 K
T
= 6,3 McCabe,1999
hp 1,1992
ft.lbfdet 550
1hp .det
lbm.ftlbf 32,174
lbmft 66,2801
ft 3,2808
.0,6687 putdet
6,3.1 P
2 3
5 3
= ×
× =
Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
8 ,
1,1992
= 1,4991 hp Maka daya motor yang dipilih 1½ hp.
D.18 Pompa H
2
SO
4
PU-10
Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam
Sulfat TP-03 ke Cation Exchanger CE Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur = 28°C
- Densitas H
2
SO
4
ρ = 1061,7 kgm
3
Perry, 1999
- Viskositas H
2
SO
4
μ = 17,86 cp = 1,786.10
-2
Pa.s Othmer, 1967
Laju alir massa F = 0,5841 kgjam
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Debit airlaju alir volumetrik,
3
m k
7 ,
1061 jam
k 5841
, F
Q g
g =
= = 1,5282.10
-7
m
3
s
Desain pompa
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Timmerhaus, 2004
= 0,363 × 1,5282 × 10
-7
m
3
s
0,45
× 1061,7 kgm
3 0,13
= 0,0008 m = 0,0303 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 A
t
: 0,0004 ft
2
Kecepatan linier: v =
A Q
=
2 5
- 3
-7
3,7161.10 s
m 10
. 1,5282
m
= 0,0041 ms Bilangan Reynold: N
Re
= μ
ρ D
v ×
×
=
Pa.s 1,786.10
m 0068
, s
m 0041
, m
k 7
, 1061
2 -
3
g
= 1,6702
Aliran adalah laminar, maka: f = 16NRe = 161,6702 = 9,5797
Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h
c
= 0,5
α
2 1
2 1
2
v A
A ⎟⎟⎠
⎞ ⎜⎜⎝
⎛ −
=
174 ,
32 1
2 0,0135
1 5
,
2
−
= 0,000001 ft.lbflbm 3 elbow 90°:
h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75
174 ,
32 2
0,0135
2
= 0,000006 ft.lbflbm
1 check valve: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12
174 ,
32 2
0,0135
2
= 0,000006 ft.lbflbm
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Pipa lurus 30 ft: F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
Δ = 49,5797
174 ,
32 .
2 .
2803 ,
0,0135 .
30
2
= 0,145063 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit:
h
ex
= n
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α ⎟⎟⎠
⎞ ⎜⎜⎝
⎛ − = 1
174 ,
32 1
2 0,0135
1
2 2
−
= 0,000003 ft.lbflbm Total friction loss:
∑ F = 0,145080 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli:
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α
Geankoplis,1997 dimana: v
1
= v
2
P
1
= 2661,1519 lb
f
ft
2
P
2
= 2271,6084 lb
f
ft
2
ρ P
Δ
= 5,8772 ft.lb
f
lb
m
ΔZ = 20 ft maka:
. 0,145080
. 5,8772
20 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+
s
W lbm
lbf ft
lbm lbf
ft ft
s lbf
lbm ft
s ft
Ws = –26,0223 ft.lbflbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = -
η × Wp –26,0223 = –0,8 × Wp
Wp = 32,5279 ft.lbflbm
Daya pompa: P = m × Wp =
lbm lbf
ft s
lbm .
32,5279 3600
45359 ,
0,5841 ×
×
s lbf
ft hp
. 550
1
= 2,1155 × 10
-5
hp
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Maka dipilih pompa dengan daya motor
1 20
hp.
D.19 Penukar KationCation 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
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 28
o
C Tekanan
= 1 atm Laju massa air
= 1729,7449 kgjam Densitas air
= 996,24 kgm
3
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 ft
2
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 =
m 0,1524
2 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: P
hid
= ρ × g × h
= 996,24 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 0,7620 m
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
= 7,4396 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P
T
= 7,4396 kPa + 101,325 kPa = 108,7646 kPa Faktor kelonggaran
= 5 Maka, P
desain
= 1,05 101,325 kPa = 114,2028 kPa Joint efficiency
= 0,8 Brownell,
1959 Allowable stress
= 12650 psia = 87218,714 kPa Brownell, 1959
Tebal shell tangki:
in 0,0197
m 0,0005
kPa 28
1,2114,20 kPa0,8
14 287.218,7
m 0,6069
kPa 114,2028
1,2P 2SE
PD t
= =
− =
− =
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.
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
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
= 28°C -
Densitas air ρ
= 996,24 kgm
3
= 62,1936 lb
m
ft
3
Geankoplis, 1997
- Viskositas air
μ = 0,8360 cP = 2,02237 lb
m
ft ⋅jam Geankoplis,
1997 Laju alir massa F
= 1729,7449 kgjam = 1,0593 lb
m
detik Laju alir volume,
s ft
0,0170 ft
lb 62,1936
detik lb
1,0593 F
Q
3 3
m m
= =
=
= 0,0005 m
3
s Desain pompa
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Timmerhaus, 2004
= 0,363 × 0,0005 m
3
s
0,45
× 996,24 kgm
3 0,13
= 0,0287 m = 1,1281 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 A
t
: 0,0104 ft
2
Kecepatan linier: v =
A Q
=
2 3
0104 ,
0170 ,
ft s
ft
= 1,6377 fts Bilangan Reynold: N
Re
= μ
ρ D
v ×
×
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
=
lbmft.s 0,0006
ft 1150
, s
ft 6377
, 1
ft lbm
1936 ,
66
3
= 20849,9509
Karena N
Re
2100, maka aliran turbulen. Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus 2004:
