Menentukan Kapasitas Menentukan Dimensi Gudang Penyimpanan Urea Perkiraan Harga Alat

Gambar C.21. Troughed Belt on 20 o Idlers Sumber μ Perry’s, Ed.7 th , hal. 21-11 Data operasi : Laju alir = 1735,52 kgjam Over design factor = 20 Walas, M., 1990, Tabel 1.4, hal 7 Sehingga kapasitas belt = 1,2 x 1735,52 kgjam x 1 ton1000 kg = 2,08262 tonjam Gambar C.22. Spesifikasi Belt Conveyor Berdasarkan kapasitas Belt Conveyor sebesar 2,08262 tonjam serta menurut Tabel. 21-7, hal. 21- 11, Perry’s, Ed.7 th , 1999, didapatkan spesifikasi Belt Conveyor sebagai berikut : Belt width : 14 in 35 cm Cross sectional area of load : Luas permukaan belt untuk menampung material adalah 0,11 ft 2 0,010 m 2 Belt plies : Jumlah lapisan dalam konstruksi belt untuk lebar 14 in adalah 3-5 lapis Maximum lump size : - Size material 80 under 2 in 51 mm. Ukuran material yang seragam minimal 80 dari total material yang masuk ke dalam belt. - Unsize material, not over 20 : 3 in 76 mm. Ukuran material yang tidak seragam tidak lebih dari 20 . Belt speed : Kecepatan belt untuk mengangkut material adalah 200 ftmin normal s.d. 300 ftmin maksimum Berdasarkan Peters, Timmerhaus, 2002, Fig. 12-60, hal. 573 diperoleh: Horse power : Daya yang diperlukan untuk menggerakkan belt conveyor adalah 0,75 kW atau 2 hp Panjang belt : 7 m Tabel C.31. Spesifikasi Belt Conveyor BC-101 Alat Belt Conveyor Kode BC-101 Fungsi Untuk mengangkut bahan baku Urea dari Warehouse W-101 ke Bucket Elevator BE-101 Tipe Troughed Belt on 20 o Idlers Power 2 hp Luas permukaan belt 0,11 ft 2 0,010 m 2 Lebar belt Panjang belt 35 cm 7 m Kecepatan belt 200 ftmin 61 mmin Jumlah 1 Buah

14. Bucket Elevator BE-101

Fungsi : Untuk membawa padatan Urea menuju Mixing Tank MT-101 Tipe : Continous Bucket Elevator Dasar Pemilihan : Jumlah bucket lebih banyak dan lebih rapat serta membentuk susunan bucket yang kontinyu : Memiliki sudut kemiringan 45° : Dapat digunakan untuk material-material dengan berbagai bentuk dan ukuran Gambar C.23. Continous Bucket Elevator Sumber μ Perry’s, Ed.7 th , hal. 21-13 Data Operasi : Laju alir massa = 1735,52 kgjam Over design factor = 20 Walas, M., 1990, Tabel 1.4, hal 7 Sehingga kapasitas Bucket Elevator = 1,2 x 1735,52 kgjam x 1 ton1000 kg = 2,08262 tonjam Gambar C.24. Spesifikasi Belt Elevator Berdasarkan kapasitas sebesar 2,08262 tonjam serta menurut Tabel. 21-9, hal. 21- 16, Perry’s, Ed.7 th , 1999, didapatkan spesifikasi Bucket Elevator sebagai berikut : Ukuran bucket = 8 x 5,5 x 7,75 in 203 x 140 x 197 mm Kapasitas = 35 tonjam Bucket spacing = 8 in 203 mm Elevator center = 25 ft Putaran poros = 28 rpm Power poros = 1,8 Hp Rasio daya tinggi = 0,06 Power yang digunakan P : P = Tinggi Elevator x Rasio DayaTinggi + Power poros Brown, G., 1950, hal. 61 = 25 ft x 0,06 + 1,8 = 3,3 hp Berdasarkan power motor sebesar 3,3 hp didapatkan efisiensi motor sebesar 84 Peter, Timmerhaus, 2002, Fig. 12-18, hal. 516 Power motor = 3,30,84 = 3,928 Hp 4 Hp Tabel C.32. Spesifikasi Alat BE-101 Alat Bucket Elevator Kode BE-101 Fungsi Untuk membawa padatan Urea menuju Mixing Tank MT-101 Tipe Continous Bucket Elevator Power 4 Hp Dimensi Bucket Ukuran bucket : 8 x 5,5 x 7,75 in 203 x 140 x 197 mm Jarak antar bucket : 8 in 203 mm Tinggi elevator : 25 ft 7,620 m Kapasitas : 35 tonjam Jumlah 1 buah

15. Feeder FE-101

Fungsi : Menampung sementara dan mengumpankan CONH 2 padat menuju MT-101 Jenis : Feeder Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C 0,1 Carbon, 0,25 Mo, 1,85 Ni, 0,8 Cr Pertimbangan : - Mempunyai allowable stress cukup besar 12.650psi - Tahan terhadap korosi 0,05 Sulfur Acid - Temperatur Operasi -28°C – 343,33°C Brownell, Young, 1959 Kondisi Operasi : Temperatur : 308,15 K Tekanan : 1 atm d D h H Gambar C.25. Feeder CONH 2

a. Menentukan Kapasitas Storage

Tabel C.33. Komponen bahan di dalam storage Komponen Massa kg kmol Wi ρi kgm 3 wiρi CONH 2 1722,94 28,68 0,99 1022,18 9.71E-04 H 2 O 12,58 0,698 0,01 885,45 8.18E-06 Total 1735,522 1 9.79E-04   i wi   1 Coulson, 1983:238 ρ = 04 - 9.79E 1 = 1021,040 kgm 3 = 63,7413 lbft 3 Waktu tinggal = 0,25 jam W = kapasitas x waktu tinggal = 1735,522 kgjam x 0,25 jam = 433,88 kg Volume padatan =  W = 3 1021.040 433,88 m kg kg = 0,4249 m 3 = 15,01 ft 3 Over design : 20 V = 1,2 x 0,4249 m 3 = 0,510 m 3 = 18,01 ft 3

b. Menentukan Dimensi Storage

V tot = V shell + V konis terpancung V shell = ¼ π D 2 H V konis = π h12 D 2 + D.d + d 2 Wallas, 1988: 627 Dimana : D = diameter shell, ft d = diameter ujung konis, ft H = tinggi shell, ft H = tinggi konis, ft = sudut konis h = 2 d D tg   Hesse, Pers 4-17: 92 Diketahui angle of repose sudut gelinding zat = 40 o Tabel 5.3, Hal: 79, Walas, 1988. Angle of repose akan mempengaruhi kemiringan pada bagian conical . Pada perhitungan ini diambil nilai = 40 o , karena pada kemiringan tersebut, padatan masih bisa menggelinding. h = 2 40 d D tg  = 419 , d D  maka V konis = 0,262h D 2 + D.d + d 2 V konis = 0,262 x 0,419D - d D 2 + D.d + d 2 V konis = 0,131 x D 3 – d 3 Diketahui bahwa : 4  d D Ludwig, Hal.165 d = D4 maka, V tot = V konis terpancung + V shell Diambil HD = 2 Tabel 4.27. Ulrich, 1984:248 V tot = 0,110 x D 3 - D4 3 + ¼ x π x D 2 x 2D V tot ={0,110 x D 3 -D4 3 }+ 0,25 x π x 2D 3 18,01 ft 3 = 0,110 x D 3 -D4 3 + 1,5714 D 3 18,01 ft 3 = 1,686 D 3 D 3 = 8,299 ft D = 2,02 ft = 24,29 in = 0,62 m H = 4,05 ft = 48,59 in = 1,24 m D = 1,01 ft = 12,14 in = 0,31 m H = 0,50 ft = 6,07 in = 0,15 m Volume konis = 0,131 x D 3 – d 3 = 0,131 x 2,02 3 – 1,01 3 = 0,951 ft 3 V shell = ¼ π D 2 H = ¼ x 3,14 x 2,02 2 x 4,05 = 13,03 ft 3 H total = H + h = 4,05 + 0,50 = 4,55 ft Tinggi padatan di dalam shell V padatan di shell = volume padat – volume konis = 15,01 – 0,951 = 14,05 ft 3 V padatan di shell = Hs x D x 4 2  14,05 ft 3 = Hs . 02 , 2 4 14 , 3 2  H s = 3,2930 ft Tinggi CONH 2 di storage = H s + h = 3,293 ft + 0,50 ft = 3,79 ft

c. Menentukan tekanan desain

Asumsi : 1. Tekanan ke arah dinding konis diabaikan karena material termasuk free flowing sehingga pada proses pengeluaran bahan tidak menempel pada dinding feeder 2. Tekanan didalam feeder hanya terjadi karena akibat gaya gravitasi yaitu berupa tekanan hidrostatik saja. P abs = P operasi + P hidrostatis dimana P hidrostatis = 144 1 h   Pers 3.17. Brownell, 1959:46 P abs = 14,7 + 144 1 79 , 3 63,7413  P abs = 17,35 psi Tekanan desain 5-10 di atas tekanan kerja normalabsolut. Rules of thumb . Walas,1988:xviii Tekanan desain yang dipilih 10 diatasnya, jadi P desain = 1,1 x 17,35 psi = 19,08 psi

d. Menentukan Tebal Dinding Storage

C P 6 , E . f ri . P t s    Pers 14.31 Brownell, 1959:275 Dimana : t s = Tebal shell, in P = Tekanan dalam tangki f = Allowable stress = 12.650 psi Tabel 13.1 Brownell,1959:251 ri = Jari-jari dalam storage E = Efisiensi pengelasan = 80 0,8 tipe double welded butt joint Tabel 13.2 Brownell,1959:254 c = Faktor korosi = 0,125 10 tahun Tabel 6, Timmerhaus,1991:542 t s = 08 , 19 6 , - 0,8 12.650 24,292 x 19,08   + 0,125 = 0,1479 in diambil tebal standar = 316 in

e. Tebal Dinding Konis Storage, tc

Kemiringan konis =  = 40 o C P 6 , E . f cos 2 D . P tc     Pers 6.154. Brownell Young,1959:118 = 125 , 08 , 19 6 , - 0,8 4012.650 2cos 24,29 19,08     = 0,1875 in diambil tebal standar = 316 in Tabel C.34. Spesifikasi Alat Feeder Alat Feeder Fungsi Menampung sementara dan mengumpankan CONH 2 padat menuju MT-101 Kapasitas 433,88 kg Dimensi Diameter shell D Diameter konis bawah d Tebal shell t s Tebal konis t c = = = = 2,02 1,01 0,1875 0,1875 ft ft in in Tinggi storage Ht = 4,05 ft Tekanan Desain 19,08 psi Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 Buah

16. Mixing Tank MT-101

Fungsi : Tempat mencampurkan CONH 2 dan H 2 O sehingga diperoleh larutan CONH 2 untuk umpan Reaktor RE- 202 Jenis : Vessel vertikal dengan pengaduk Bahan Konstruksi : SA-167 Grade 11 Type 316 18 Cr, 10 Ni, 2 Mo Pertimbangan : - Mempunyai allowable stress cukup besar 18.750 psi - Tahan terhadap korosi Tekanan : 1 atm Air Asam Fosfat Out Gambar C.26. Mixing Tank Tabel C.35. Input MT-101 Komponen kgjam kmoljam xi ρ kgm 3 μ cp xiρ xiμ CONH 2 1722.94 28.68705802 0.724435776 1022.18 0.9600 7.09E-04 0.7546206 Air 655.38 36.41009216 0.275564224 885.45 0.4400 0.00031121 0.626282327 Jumlah 2378.326364 65.09715018 1,000 1.02E-03 1.380902927 ρ campuran = ρ campuran = 980.4604 kgm 3 ρ campuran = 61,208 lbft 3 μ campuran = μ campuran = 0,7241cp μ campuran = 0,000724Ns.m 2 μ campuran = 0,000724 kgm.s

a. Menghitung diameter dan dan tinggi tangki

Volume cairan dalam mixing tank = m ρ = 2,425 m 3 = 85,659 ft 3 Faktor keamanan = 20 Maka volume mixing tank = 2,91 m 3 = 102,791 ft 3 Bentuk mixing tank dirancang berupa silinder tegak dengan head dan bagian bawah berbentuk torisperical. H = ID Volume headbottom = 0,000049 ID 3 Volume mixing tank = Volume silinder + 2 x volume head 102,791 ft 3 = 14 x л x ID 2 x H + 0,000098 D 3 102,791 ft 3 = 0,79 ID 3 + 0,000098 D 3 102,791 ft 3 = 0,79 ID 3 ID 3 = 130,93 ft 3 ID = 5,08 ft = 1,55 m = 60,93 in H = ID = 5,08 ft = 1,55 m = 60,93 in H = 5,08 ft = 1,55 m = 60,93 in Tinggi cairan dalam silinder h l = h l = 4,232 ft = 1,289 m = 50,78 in    xi xi    xi xi 2 xID xVl 4 

b. Menghitung tebal shell

Tebal shell dihitung menggunakan persamaan 13.1 Brownel Hal. 254: Tekanan design P abs = P operasi + P hidrostatik P operasi = 1 atm = 14,7 psi P hidrostatik = ρ x ggc x h P hidrostatik = 4,23 psi P abs = 18,93 psia dengan faktor keamanan = 10 maka, P desain = 20,83 psi Material yang digunakan SA-167 Grade 11 Type 316 dengan data sebagai berikut: f = 18.750 psi B Y hal. 342 E = 0,8 single-welded butt join. BY, hal 254 Faktor korosifitas c untuk 15 tahun = 0,25 Timmerhaus, 1991 Maka t s = 0,2922 in Tebal shell dihitung menggunakan Pers.13.1 Brownell:254 Dipilih tebal shell = 3 8 in = 0,375 in dari Tabel 5.7 Brownell: 89

c. Menghitung tebal head

Gambar C.27. Torispherical Head OD ID A B icr b = tinggi dish a t r O A sf C c p fE piD ts    12 . 2 Keterangan : t = Tebal head, in Icr = Inside corner radius, in rc = Radius of dish, in sf = Straight flange,in OD = Diameter luar, in ID = Diameter dalam, in b = Depth of dish, in OA = Tinggi head, in Tebal head t h : t h = C P 2 , fE . 2 w r . P . c   Brownell and Young,1959: 258 Dimana : w =        icr r c 3 . 4 1 Brownell and Young,1959:258 Keterangan : t = Tebal head in P = Tekanan desain psi rc = Radius knuckle, in icr = Inside corner radius in w = stress-intensitication factor E = Effisiensi pengelasan C = Faktor korosi in OD = ID + 2 x tebal dinding OD = 61,68 in dari Tabel 5.7 Brownell:89 diambil OD = 120 in dengan OD perhitungan = 119,86 in untuk t s = 3 8 in = 0,375 in, Diperoleh: rc = 114 in Brownell Young,1959:89 icr = 7,25 in Maka : w = 1,741 in t h = 0,3878 in t hstandar = 7 16 in = 0,4375 in Depth of dish b Brownell and Young,1959:87 b = b = 20,94 in Tinggi Head OA Untuk t s 3 8 dipilih sf = 3 in OA = t h + b + sf Brownell and Young,1959, Hal:87 OA = 13,2428 in OA = 1,1036 ft

d. Menentukan Tinggi Tangki Total

H mixer = tinggi silinder + 2 x tinggi head H t = 87,41 in = 7,28 ft

e. Desain Pengaduk

Dari Fig. 10.57 Coulson, untuk volume vessel = 2,425 m 3 dan viskositas 0,0007242 Ns.m 2 , digunakan impeller tipe turbine. 2 2 2           icr ID icr rc rc Gambar C.28. Agitator Selection Guide Karena turbin memiliki range volume yang besar dan dapat digunakan untuk kecepatan putaran yang cukup tinggi, sehingga dipilih jenis flat six blade turbine whit disc dengan geometri sebagai berikut: Dari Table 3.4-1 geometri proportions untuk sistem pengadukan standar Geankoplis, 1993. Diameter tanki D t = 5,0778 ft = 60,93 in = 1,54 m Tinggi cairan H t = 5,0778 ft = 60,93 in = 1,54 m Diameter impeller: D a = 12 D t D a = 2,53 ft = 30,4670 in = 0,7739 m D d = 23 D a D d = 1,69 ft = 20,31 in = 0,51 m Panjang blade: L = 14 D a L = 0,63 ft = 5,07 in = 0,12 m Lebar baffle: J = 112 D t J = 0,42 ft = 6,093in = 0,15 m Lebar impeller: W = 15 D a W = 0,507 ft = 6,093 in = 0,15 m Tinggi impeller: E = 13 D t E = 1,69 ft = 20,31 in = 0,51m Jumlah impeller yang digunakan: Menurut Dickey 1984 dalam Walas 1990 Hal. 288, kriteria jumlah impeller yang digunakan didasarkan pada viskositas liquid dan rasio ketinggian H terhadap diameter tangki D. Diketahui bahwa : D t = 5,077 ft H t = 5,077 ft H L D = 1 µ liquid = 0,7242 cP Tabel C.36. Pemilihan jumlah impeler Viscositas,cP Max Jumlah Clearance H D Lower Upper 25000 1,4 1 h3 - 25000 2,1 2 D3 23h 25000 0,8 1 h3 - 25000 1,6 2 D3 23h Rasio HD maksimum untuk penggunaan 1 buah impeller adalah 1,4 untuk viskositas liquid 25000 cP dan rasio HD = 1 maka jumlah impeller yang digunakan sebanyak 1 buah.

f. Daya pengadukan

Kecepatan putaran motor standar yang tersedia secara komersil adalah 37, 45, 56, 68, 84, 100, 125, 155, 190 dan 320 rpm. Walas, 1990 N = 56 rpm N = 0,933 rps Bilangan Reynold, N re = N re = 756773,79 Dari Gambar 10.6 Walas 1990 untuk kurva 1 diperoleh angka daya, Np = 5 Gambar C.29. Grafik mencari nilai Np Kebutuhan daya teoritis : P = P = 34,3874 ft.lb f s P = 0,0625 hp Efisiensi motor = 80 Motor yang digunakan = 0,0782 hp mix 2 a mix N D   c a mix p g D N N 5 3 . . . 

g. Panjang batang sumbu pengaduk axis length

Axis length L = tinggi total tangki + jarak dari motor ke bagian atas bearing – jarak pengaduk dari dasar tanggi Tinggi total tangki: H total = 7,285 ft Jarak dari motor ke bagian atas bearing: S = 1 ft Jarak pengaduk dari dasar tangki : E = 1,69 ft Axis length L = 6,59 ft Axis length L = 2,0094 m

h. Diameter sumbu, Ds axis diameter

T c = Pers.14.8, M.V. Joshi:400 Keterangan: T c = momen putaran kg.m P = daya hp N = kecepatan putaran rpm T c = 1,00 kg.m Dari M.V Joshi, Pers. 14.10 pp.400, T m = 1,5 or 2,5 x T c Digunakan T m = 1,5 T c T m = 1,500 kg.m Z p = T m = torsi maksimum P = shear stress fs = section of shaft cross section Material sumbu yang digunakan commercial cold rolled steel. N x π x 2 60 x 75 x P s m f T Axis shear stress yang diizinkan : 550 kgcm 2 Modulus elastisitas : 19,5 x 105 kgcm 2 Batasan elastis pada tegangan : 2.460 kgcm 2 Zp = 0,2727 Zp = d 3 = d = 1,1159 cm Digunakan diameter sumbu 4 cm.

i. Mengecek Waktu Pengadukan Sempurna

Kriteria untuk pengadukan sempurna adalah: dengan : Q R = kecepatan sirkulasi m 3 jam Fv = debit kecepatan umpan masuk mixer m 3 jam Untuk turbin dengan 6 blade, wi = 15 Di dan Re 10 4 , Re = 62369382,70 Re 10 4 N QR = 1,86 Maka, Q R = N QR .N.Di 3 = 3978,41 m 3 jam Menghitung flow rate campuran Fv campuran = F i campuran = 0,0664 m 3 jam Jadi, sehingga pengadukan sempurna sekali. 16 d . 3   16 x Zp 10 Fv Q R  μ ρ.σ.Di Re 2  Di ID 0.93 N QR  10 92 , 59920 Fv Q R   Secara sederhana: T mix = V Q R = 0,0007 jam = 2,634 detik Tabel C.37. Spesifikasi Alat MT –101 Alat Mixing Tank Kode MT-101 Fungsi Tempat mencampurkan CONH 2 dan H 2 O sehingga diperoleh larutan CONH 2 untuk umpan Reaktor RE-202 Jenis Vessel vertikal dengan pengaduk Bahan Konstruksi SA-167 Grade 11 Type 316 Kapasitas 2,91 m 3 Dimensi OD H total Tebal shell Tebal head Impeller Jumlah = 120 in = = 7,28 ft = 0,375 in = 0,4375 in = Disc six flat-blade open turbine = 1 buah impeller Power 0,0782 hp Jumlah 1 buah

17. Heater HE-102

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Fungsi : Menaikkan temperatur air dari 30 o C menjadi 42 o C Pemilihan : Sesuai untuk HE dengan luas perpindahan panas kurang 200 ft 2 Gland Gland Gland Return Bend Return Head Tee Gambar C.30. Double Pipe Heat Exchanger Kern, 1965, Hal.102 Data perhitungan :  Fluida panas : Steam Laju alir, W = 22,9648 kgjam = 50,628 lbjam T masuk, T 1 = 300 o C = 572 o F T keluar, T 2 = 300 o C = 572 o F  Fluida dingin : air Laju alir, w = 642,80 kgjam = 1417,1260 lbjam T masuk, t 1 = 30 o C = 86 o F T keluar, t 2 = 42 o C = 107,6 o F

a. Neraca panas

Beban panas, Q = 32265,54505 kJjam = 30581,7158 Btujam

b. Menghitung

∆T LMTD Driving force dari proses perpindahan panas adalah perbedaan temperatur antara fluida panas hot fluid dengan fluida dingin cold fluid. Perbedaan temperatur yang terjadi di setiap titik di sepanjang heat exchanger ditunjukkan melalui nilai ∆T LMTD Log Mean Temperature Difference. Karena nilai ∆T LMTD pada jenis aliran countercurrent lebih besar daripada jenis aliran paralel maka luas area perpindahan panas surface area yang dibutuhkan akan lebih kecil sehingga dipilih jenis aliran countercurrent Kern, 1965, Hal: 90. Tabel C.38. Temperatur aliran panas dan dingin Hot fluid Cold fluid Differences 572 Higher temp. F 107,6 464,4 ∆t 2 572 Lower temp. F 86 486 ∆t 1 Differences F 21,6 378 ∆t 2 - ∆t 1 T 1 - T 2 t 2 - t 1 T 1 - t 1 AH-301 T 1 T 2 t 1 t 2 Gambar C.31. Aliran countercurrent pada heat exchanger LMTD =         1 2 2 1 1 2 2 1 t T t T ln t T t T      Pers. 5.14, Kern 1965 = 475,118 o F

c. Menghitung Temperatur Kalorik, T

c dan t c T avg = 2 T T 2 1  = 2 572 572  = 572 o F t avg = 2 t t 2 1  = 2 6 , 107 86  = 96,8 o F Cek viskositas pada terminal dingin untuk tiap fluida Annulus : Pada T = 572 o F µ = 0,0195 cp Fig.15, Kern 1965 Pipa : Pada t = 86 o F µ = 0,86 cp Fig.15, Kern 1965 Karena viskositas fluida pada terminal dingin 1 cp Kern, 1965, Hal: 111, maka: T c = T avg t c = t avg

d. Pemilihan Jenis Alat Perpindahan Panas

Hot fluid = steam dipipa Cold fluid = air di annulus Dari Tabel 8 Kern, 1965 range U d = 200 - 700 Btuhr.ft 2 °F dan dipilh U d = 600 Btuhr.ft 2 .°F. Area perpindahan panas surface area : A = Δt . U Q D = 118 , 475 15 30581,7158  = 0,1072 ft 2 Karena A 200 ft 2 , maka digunakan tipe double pipe dengan ukuran standar yang digunakan Kern, 1965, Hal: 103: Tabel C.39. Spesifikasi double pipe yang digunakan Kern, Tabel 6.2 dan 11 Annulus : Pipa : IPS = 2,5 in IPS = 1,25 in Sch. No = 40 Sch. No = 40 OD = 2,88 in OD = 1,66 in ID = 2,469 in ID = 1,38 in a = 0,753 ft 2 ft a = 0,435 ft 2 ft

e. Menghitung Flow Area a

Annulus : D 2 = 2,46912 = 0,2057 ft D 1 = 1,6612 = 0,1382 ft a a = 4 D D 2 1 2 2   Pers.6.3 Kern, 1965 = 0,0182ft 2 Diameter equivalent, De : De = 1 2 1 2 2 D D D  Pers.6.3 Kern, 1965 = 0,167 ft Pipa : D = 1,3812 = 0,115 ft a p = 4 D 2  = 0,01038 ft 2

f. Menghitung Mass Velocity G

Annulus : G a = a a W = 0182 , 1417,12 = 77822,99 lbhr.ft 2 Pipa : G p = p a w = 0,01038 50,6281 = 4876,712 lbh

g. Menghitung Bilangan Reynold Re

Annulus : T avg = 96,8 o F µ = 0,86 cp × 2,42 Kern, Fig. 15 = 2,080 lbjam ft Re a = De.G a µ Pers. 7.3 =16272,77 Pipa : Pada t avg = 572 o F µ = 0,0195cp × 2,42 Kern, Fig. 15 = 0,046 lbjam ft D = 3,06812 = 0,256 ft Kern, Tabel 10 Re p = D.G p µ Pers. 3.6 = 17335,755

h. Menentukan J

H Heat Transfer Factor

i. Menentukan Termal Function

j. Menghitung Outside Film Coefficient h

o dan Inside Film Coefficient h i Annulus: h o = 1230 Btuhr.ft 2 . o F [table 25 Kern, Hal: 164] Pipa: h io = 1500 Btuhr.ft 2 . o F

k. Menghitung Clean Overall Coefficient U

C U C = o io o io h h h h  [Pers. 6.38] = 675,824 Btujam.ft 2 . o F

l. Menghitung Design Overall Coefficient U

D R d = 0,002 hr.ft 2 . o FBtu Kern, Tabel 8 D U 1 = Rd Uc 1  = 002 , 675,824 1  = 0,00347 U D = 287,38 Btuhr.ft 2 . o F

m. Menghitung Luas Permukaan Perpindahan Panas Yang Dibutuhkan

A = t . U Q D  = 11 , 475 38 , 287 30581,7157  = 0,2239 ft 2 a” = 0,435 ft 2 ft Kern, Tabel 11 Panjang pipa : L = a A = 0,5148 ft linier Panjang hairpin = 12, 15, 20 ft Kern, Hal: 103 Diambil L h = 12 ft Hairpin terdiri dari 2 pipa n = 2 , maka jumlah hairpin yang diperlukan : Hairpin = h 2.L L = 12 2 0,2239  = 0,429 = 1 buah Koreksi panjang pipa: L kor = 2.L h x hairpin = 1 x 12 x 2 = 24 ft linier

n. Menghitung Luas Permukaan Perpindahan Yang Tersedia

Sebenarnya A = L kor x a” = 24 x 0,435 = 10,44 ft 2

o. Menghitung Actual Design Overall Coefficient U

Daktual U Daktual = t A. Q  = 118 , 475 36 , 73 30581,715  = 258 Btuhr.ft 2 . o F

p. Menghitung Dirt Factor R

d R d = d c d c U U U U   = 258 85 , 675 258 82 , 675   = 0,00239 hr.ft 2 . o F Btu R d yang diperlukan = 0,002 hr.ft 2 . o FBtu Kern, Tabel 12 Rd hitung Rd diperlukan memenuhi

q. Menghitung Pressure Drops

ΔP Annulus : De’ = D 2 – D 1 = 0,205 – 0,1383 = 0,0674 ft Re a ’ = μ .G De a a = 2,080 77822 0674 ,  = 25218,712 � = 0,0035 + 0,264 3.221 ,840 0,42 = 0,012 Kern, Pers. 3.47b Fa  = De ρ g 2 L Ga f 4 2 2       Pers.6.14 Kern, 1965 = 0674 , 0,03518 10 . 18 , 4 2 24 77822 012 , 4 2 8 2       = 996,620 ft V a = 3600 Ga   = 3600 03518 , 77822  = 26,68 fts i ΔF =       g 2 V x 2 2 =         2 , 32 2 68 , 26 2 2 = 22,098 ft Pa  =   144 ρ ΔFi ΔFa 2 1    =   144 03518 , 098 , 22 620 , 996 2 1   x = 3,239 psi ΔP a untuk liquid 10 psi memenuhi Pipa : Re p = 17335,7559 � = 0,0035 + 0,264 17335 ,7559 0,42 = 0,000525 Kern, Pers. 3.47b ρ = 0,068024 lbft 3 Appendix A.3-3, Geankoplis Fp  = D g 2 L G f 4 2 2        = 167 , 0682 , 10 . 18 , 4 2 24 7124 , 4876 000525 , 4 2 8 2       = 1848,417 ft Pp  = 144 Fp    = 144 0682 , 417 , 848 . 1  = 0,573 psi ΔP p untuk steam 1 psi memenuhi Tabel C.40. Spesifikasi HE –102 Alat Heater Kode HE-101 Fungsi Menaikan temperatur air dari 30 o C menjadi 42 o C untuk melarutkan urea di dalam mixing tank MT- 101 Bentuk Double Pipe Heat Exchanger Dimensi pipa Annulus : IPS = 2,5 in Sch. No. 40 OD = 2,88in ID = 2,469in Inner pipe : IPS = 1,25 in Sch. No. 40 OD = 1,66in ID = 1,38 in Jumlah hairpin = 1 buah Panjang 1 pipa = 12 ft ∆P, annulus = 3,239psi ∆P, inner pipe = 0,573 psi

18. Pompa PP-102

Fungsi : Mengalirkan Air menuju ke Mixing Tank MT-101. Tipe Pompa : Centrifugal pump Alasan Pemilihan :  Dapat digunakan range kapasitas yang besar dan tekanan tinggi  Konstruksi sederhana sehingga harganya relatif lebih murah  Kecepatan putarannya stabil  Tidak memerlukan area yang luas V 1 P 1 T 1 Z 1 V 2 P 2 T 2 Z 2 V 3 P 3 Z 3 V 4 P 4 Z 4 Gambar C.33. Skema Aliran pada Pompa Friction loss yang perlu diperhitungkan antara lain :  Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa  Friksi pada pipa lurus  Friksi pada elbow  Friksi karena ekspansi  Friksi pada valve  Friksi pada pipa tee Asumsi :  Sifat-sifat fisis cairan dianggap tetap  Fluida incompressible Data-data perhitungan : feed = 885,448 kgm 3 feed = 0.440 cp = 0,00044 kgm.s T 1 = 42 o C T 2 = 42 o C P 1 = 1 atm P 2 = 1 atm F V = 642,804 kgjam F V = 642,804 kgjam

a. Menghitung Debit Cairan

Diambil over design = 10 F V design = 1,1 x 642,804 kgjam = 707,085 kgjam = 0,196 kgdetik  Fv Q  885,448 707,085  = 0,799 m 3 jam = 0,000221 m 3 detik = 0,470 ft 3 menit = 3,516 galmenit

b. Menghitung Diameter Pipa

Diameter pipa optimum untuk material carbon steel dihitung dengan persamaan Coulson, 1983, pers. 5.14: D opt = 226 × G 0,5 × ρ -0,35 Keterangan : D opt = Diameter pipa optimum mm G = Laju alir massa kgs  = Densitas larutan kgm 3 D opt = 226 × 0,196 kgs 0,5 × 885,448 kgm 3 -0,35 = 9,3151 mm = 0,3667 in Dari Appendix A.5-1 Geankoplis 1993:892, diperoleh ukuran comersial pipe : Tabel C.41. Ukuran Comersial Pipe Karakteristik in Meter NPS 0,75 0,75 Sch 40 40 OD 1,050 1,050 ID 0,824 0,824

c. Menentukan Bilangan Reynold N

Re Bilangan reynold N Re dapat dihitung dengan persamaan Geankoplis, 1993, Pers.4.5-5 : N Re = μ x ID x ρ v Keterangan : N Re = Bilangan Reynold  = Densitas larutan kgm 3 ID = Diameter dalam pipa m v = Kecepatan aliran ms  = Viskositas larutan kgm.s Dimana : Q tangki = Q pipa = pipa pipa v D 2 4  v pipa = 4 � � 2 = 4 0,00022 � 0,021 2 = 0,645 mdetik N Re =       s kgm. 00044 , m 021 , ms 645 , kgm 448 , 885 3   = 27169,693 Aliran Turbulen, N Re 4000

d. Menghitung Panjang Equivalent

Faktor koreksi,  = 1 Untuk aliran turbulen Diameter pipa = 0,824 in = 0,021 m Roughness, ε = 0,000046 untuk pipa comercial steel εD = 0,0022 Dari gambar. 2.10-3, Geankoplis, 1993, diperoleh f = 0,008 Untuk panjang equivalent, dari gambar. 127 Brown, 1950, diperoleh : Tabel C.42. Panjang Equivalent Pipa Komponen Jumlah Le ft Le m Total m Pipa lurus 1 48 14,631 14,631 Standard elbow 4 2 0,610 2,438 Globe valve 1 20 6,096 6,096 Gate valve fully open 1 0,5 0,152 0,152 standard tee 4,5 1,372 0,000 Total panjang equivalent 23,317

e. Menghitung Friction loss

1. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa h c = 2 1 3 1 55 ,        A A  2 V 2 =  2 V K 2 c Keterangan : h c : friction loss V : kecepatan pada bagian downstream α : faktor koreksi, aliran turbulen = 1 A 3 : luas penampang pipa yang lebih kecil A 1 : luas penampang tangki yang lebih besar Dimana : A 3 A 1 = 0 Kc = 0,55 h c =  2 V K 2 c Pers.2.10-16, Geankoplis, 1993 = 1 2 0,645 x 0,55 2  = 0,114 Jkg 2. Friksi pada pipa lurus N Re = 23.248,107 ID = 0,0022 f = 0,008 Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993 F f =   2 V ID L f 4 2 = 1 2 0254 , 021 , 0,645 23,317 0,008 x 4 2    x = 292,033 Jkg 3. Friksi pada sambungan elbow Jumlah elbow = 4 K f = 0,75 tabel 2.10-1, Geankoplis h f =         2 V K 2 f = 1 2 0,645 0,75 4 2   = 0,624 Jkg 4. Friksi karena pipa tee Jumlah tee = 0 K f = 1 h f =         2 2 V K f = 0,000 Jkg 5. Friksi karena ekspansi K ex = 2 2 4 1        A A A 4 = luas penampang pipa yang lebih kecil A 2 = luas penampang tangki yang lebih besar A 2 A 4 = 0 K ex = 1 h e =  2 2 V K ex = 1 2 0,645 1 2   = 0,208 Jkg 6. Friksi pada valve Globe valve wide = 1 = K f = 9,5 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983 Gate valve wide = 1 = K f = 0,17 Tabel 2.10-15, Geankoplis, 1983 h f =         2 2 V K f = 1 2 0,645 0,17 1 5 , 9 1 2      = 2,012 Jkg Total friksi, ΣF = h c + F f + h f , elbow + h f , tee + h e + h f , valve = 0,114 + 292,033 + 0,624 + 0,000 + 0,208 + 2,012 Jkg = 294,991 Jkg

f. Menghitung tenaga pompa yang digunakan

Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli Pers. 2.7-28 Geankoplis, 1983 : W p .η = - W s =          F p p Z Z g V V   1 2 1 2 2 1 2 2 2 =   991 , 294 885,448 101,325 - 101,325 500 , 3 8 , 9 1 2 645 , 2 2            = 328,896 Jkg W p =  Jkg 328,896 Dimana η = 23 dari Gambar.3.3-2, Geankoplis, 1983 Hal: 146, maka : W p = 40 , 2.187,090 = 1429,983 Jkg Power , P = G.W p = 0,196 kgs x 1429,983 Jkg = 280,866 Js = 0,377 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 0,5 hp.

g. Menghitung beda tekanan antara bagian suction dan discharge

          F W Z Z g V V p p s 4 3 2 2 3 3 4 2 24 1    . 4 3 s W p p    144 275 , 55 988 , 2 896 , 328 3 4 3 ft lb x kg J p p   atm psia p p 875 , 2 252 , 42 4 3   

h. Menghitung NSPH

Cek Kavitasi : P v = 0,004 atm NPSH Net Positive Suction Head available : suction suction V 1 F H g P P A NPSH      NPSH A = 11,624 m NPSH Net Positive Suction Head Required : Dari gambar 7.2 b Walas : N = 3.500 rpm S = 7.900 single suction Q = 0,470 ft 3 min NPSH = 3 4 5 , S Q N       pers. 7.15 Walas, 1988 = 0,204 ft = 0,062 m NPSH A NPSH R, pompa aman dari kavitasi Keterangan : NPSH R = Net Positive suction head required ft NPSH A = Net Positive suction head available ft Tabel C.43. Spesifikasi Pompa PP –102 Alat Pompa Fungsi Mengalirkan Air menuju ke Mixing Tank MT-101. Jenis Centrifugal pump , single suction, single stage Kapasitas 3,516.gpm Efisiensi Pompa 23 Dimensi NPS = 0,75 in Sch = 40 in Beda ketinggian = 3,5 m Power motor 0,5 hp NPSH 0,062 m

19. Pompa PP-103

Dengan melakukan perhitungan seperti di atas diperoleh spesifikasi pompa sebagai berikut : Tabel C.44. Spesifikasi Pompa PP –103 Alat Pompa Fungsi Mengalirkan larutan urea dari Mixing Tank MT-101 menuju ke Reaktor Jenis Centrifugal pump , single suction, single stage Bahan Konstruksi Stainless Steel austenitic AISI tipe 316 Kapasitas 11,681 gpm Efisiensi Pompa 35 Dimensi NPS = 0,75 in Sch = 40 in Beda ketinggian = 3,5 m Power motor 10 hp NPSH 0,139 m

20. Reaktor RE-202

Fungsi : Tempat mereaksikan CONH 2 aq dan HCHO g Tekanan operasi : 1,2 atm Temperatur operasi : 70 o C Konversi : 97 Tipe reaktor : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk Fase reaksi : cair – gas Kondisi : Isotermal Tipe perancangan : Vertikal vessel dengan torispherical head sebagai tutup atas dan bawah, dilengkapi dengan sistem pendingin dan pengaduk. Sistem pemanas : Coil pendingin Alasan pemilihan : 1. Pada RATB, suhu dan komposisi campuran di dalam reaktor selalu sama. 2. Konstruksi relatif lebih mudah dan murah 3. Transfer massa dan panas berlangsung dengan baik karena adanya pengadukan. 4. Cocok untuk reaksi fasa gas-cair, adanya pengadukan mengakibatkan gas HCHO terdifusi dengan seragam ke dalam larutan urea. Fogler 3 rd Ed, 1999ν hal 10 dan τ’Brien 3 rd Ed, 2009; hal 114 Gambar C.34. Reaktor Dimana : F 11 = Laju alir umpan gas dari separator F 16 = Laju alir umpan larutan urea dari mixing tank F 17 = Laju alir gas keluar F 18 = Laju alir produk yang keluar Reaktor kgjam

a. Menentukan Volume Reaktor

Dalam perancangan ini digunakan reaktor alir berbentuk tangki berpengaduk CSTR yang dilengkapi koil pendingin dengan pertimbangan : 1. Reaksi berlangsung pada fase cair-gas 2. Proses kontinyu Asumsi-asumsi: 1. Pengadukan sempurna, sehingga komposisi zat alir keluar reaktor sama dengan komposisi zat di dalam reaktor. 2. Reaktor beroperasi secara isotermal dan non-adiabatis, sehingga panas hasil reaksi harus diserap dan dikontrol menggunakan air pendingin. 3. Tidak ada reaksi samping pada kondisi perancangan. Reaksi pembentukan Urea Formaldehid: 13 CONH 2 2 l + 18 CH 2 O g 9 HOCH 2 NHCONH 2 l + 3NHCONHCH 2 OH 2l + NHCONCH 2 OH 3 l

1. Menentukan Persamaan Laju

Reaksi antara CONH 2 2 aq dan HCHO g merupakan suatu reaksi heterogen cair-gas. Diketahui dari jurnal Kinetics And Mechanism Of Urea Formaldehyde Reaction by B.Raveendran Nair and D.Joseph Francis Department of Applied Chemistry, University of Cochin 682 022,India Received 29 march 1982;revised 12 August 1982, Volume T = 70 o C , P=1,2 atm 24 bahwa reaksi pembentukan Urea Formaldehyde merupakan reaksi orde dua terhadap urea CONH 2 2 dan formaldehid HCHO maka : -r a = k.C A .C B ...............a Keterangan : -r a : laju reaksi, kmolm 3 .jam k : konstanta laju reaksi; 24,42 m 3 kmol.jam C A : konsentrasi CONH 2 2 sisa, kmolm 3 C B : konsentrasi HCHO sisa, kmolm 3 Neraca massa di reaktor: � � � � � � � � − � � � � � � = � � � � � � �0 − �0 = � �1 = �0 − �0 1 Fogler, 2nd ed, 1992. F a0 – F a1 = F a0. X F a0 – F a1 = -r a1 .V 1 dimana : -r a = k.C A .C B 1 = � . 1 1 Fogler, 2nd ed, 1992. � 1 = 1 = � 0 1 1 1 � 0 1 − 1 = − 1 1 1

2. Menentukan Densitas Campuran dan Debit

Densitas komponen masuk reaktor ditunjukkan pada Tabel F.8.1. Tabel F.45. Densitas komponen masuk reaktor Komponen Massa kgjam W i ρ i kgm 3 W i ρ i kmoljam x i μ i W i .lnμ i CONH 2 1.722,9447 0,16 1.022,18 0,00015696 28,6871 0,081 0,9600 -0,0065 H 2 O 655,3817 0,06 1.885,44 3,2368E-05 36,3899 0,102 0,4400 -0,0501 HCHO 1.206,0613 0,11 1.557,65 7,2102E-05 40,1619 0,113 0,0115 -0,5012 CH 3 OH 13,8275 0,001 1.617,68 7,9597E-07 0,4316 0,001 0,0094 -0,0060 O 2 809,8474 0,075 2.102,18 3,5874E-05 25,3077 0,071 0,0229 -0,2848 HCHO 1.206,0613 0,112 1.557,65 7,2102E-05 40,1619 0,113 0,0115 -0,5012 CO 71,8043 0,006 1.363,63 4,9034E-06 2,5635 0,007 0,0198 -0,0262 N 2 5.052,7684 0,470 4.211,26 0,00011172 180,3916 0,509 0,0195 -1,8526 Total 10.738,69 1,000 0,00048683 354,0951 1,000 -3,2287 ρ mix = i i w 1  = 000486 , 1 = 2.054,08 kgm 3 = 128,23 lbft 3 o = campuran densitas total massa = 3 kgm 08 , 054 . 2 kgjam 69 , 738 . 10 = 5,228 m 3 jam = 184,61 ft 3 jam

3. Menentukan Volume dan Waktu Tinggal

Ca o = = 5,4872 kmolm 3 Cb o = v BM m v BM m = 7,6821 kmolm 3 � = ѵ = 5,48 x 5,228 = 28,6871 kmoljam = ѵ = 7,68 x 5,228 = 40,1619 kmoljam � 1 = � − � 1 = 0,8606 kmoljam 1 = − 1 = 1,6330 kmoljam Ca 1 = � 1 ѵ = 0,1646 kmolm 3 Cb 1 = 1 ѵ = 0,3123 kmolm 3 V = � � = 21,7045 m 3 Menentukan waktu tinggal = − � = 4,15 jam

1. Menentukan Dimensi Reaktor

a. Diameter Dalam Shell D

i V total = 4 H ID L 2  + 4 sf ID 2 i  + 0,000076 I 3 D Keterangan : ID = Diameter dalam shell,ft H L = Tinggi cairan, ft Diambil perbandingan tinggi cairan terhadap diameter dalam shell standar dan tinggi sf adalah : H L = ID Geankoplis, 1993 sf = 2 in = 0,167 ft V total = 4 H ID L 2  + 4 sf ID 2 i  + 0,000076 I 3 D Diperoleh ID = 9,86 ft = 118,63 in Maka tinggi cairan adalah : H L = ID = 9,86 ft = 118,63 in = 3,00 m Diameter dalam shell standar yang digunakan adalah : D i = 119 in = 9,91 ft = 3,02 m

b. Menghitung Tekanan Desain

Tekanan operasi P ops = 1 atm 14,696 psi P hidrostatik = 144 H g g . ρ L c mix       Keterangan : g = Percepatan gravitasi = 32,174 fts 2 g c = Faktor konversi percepatan gravitasi = 32,174 g m .cmg f .s 2 P hidrostatik = 4,625 psi Tekanan desain adalah 5 - 10 di atas tekanan kerja normal Coulson, 1983. Tekanan desain diambil 10 atau 1,1. Jadi, tekanan desain adalah: P desain = 1,1 P operasi + P hidrostatik = 1,1 14,696 + 4,625 psi = 21,253 psi = 1,446 atm

c. Bahan Konstruksi

Material = Stainless Steel SA 167 Grade 11 type 316 Brownell:342 Alasan = Sesuai digunakan untuk tekanan tinggi dan diameter besar. f = 18.750 psi C = 0,25 in E = 0,85

d. Menghitung Tebal Shell

� = � −0,6 + Brownell Young, 1959:45 Keterangan : t s = Tebal shell in P = Tekanan operasi psi f = Allowable stress psi r i = Jari-jari shell in E = Efisiensi pengelasan C = Faktor korosi in t s =     25 , 21,253 0,6 - 0,85 750 . 18 2 114 21,253     = 0,326 in digunakan tebal standar 38 in = 0,375 ft

e. Diameter Luar Shell OD

s OD s = ID + 2. t s = 118 in + 2 38 in = 118,75 in = 9,56 ft = 2,91 m

f. Menentukan tinggi reaktor

Tinggi total reaktor = tinggi shell H s + 2 x tinggi tutup

1. Tinggi Shell H

s Volume desain reaktor merupakan penjumlahan volume shell, volume head and bottom torispherical, dan volume straight flange head and bottom . V r = V shell + V head atas + V head bawah + V straight flange F.9 169,844 ft 3 = 4 H D I π s 2 +          4 sf D I π 2 2 + 2  0,000076 I 3 D H s = 117,87 in Diambil H s = 118 in = 9,5 ft = 2,89 m

2. Tinggi Tutup OA

OA = t h + b + sf Keterangan : b = Depth of dish inside, in t h = tebal torispherical head, in sf = straight flange, in

a. Menghitung tebal head

C P . 2 , E . f . 2 V . ID . P t h    Brownell Young,pers. 7.77,1959 k 2 6 1 V 2   Brownell Young,pers. 7.76,1959 Keterangan : V = stress-intensification factor k = , b a mayor-to-minor-axis ratio a = 2 ID = 2 114 = 57 in b = 5 , 28 4 114 4   ID in k = 2 5 , 28 57  V = 1 2 2 6 1 2   t = 25 , 2 , 253 , 1 2 85 , 18.750 2 1 114 253 , 1 2        = 0,326 in Digunakan tebal plat standar = 3 8 in OD ID A B icr b a t r O A sf Gambar C.35. Dimensi torisherical flanged and dish Heads

b. Tinggi Tutup OA

Tinggi head and bottom torrispherical adalah : OA = t h + b + sf = 0,375 in + 28,5 in + 2 in = 30,875 in = 2,57 ft = 0,78 m

3. Tinggi Cairan H

L,s Tinggi cairan di shell H L,S = H L – OA = 118 in – 30,875 in = 83,125 in = 6,93 ft = 2,11 m

4. Menghitung Tinggi Total Reaktor

Tinggi total reaktor = tinggi shell H s +     OA atau tutup tinggi 2  = 9,5 ft + 2 x 2,57 ft = 14,65 ft = 4,46 m

5. Perancangan Sparger

- Menentukan Koefisien Difusifitas D AL Proses difusi terjadi di dalam fasa cair. Persamaan yang digunakan adalah : Coulson Vol 6, 1989; hal 255, Pers 8.22 Keterangan : Φ : Association parameter = 1 M : Berat molekul larutan, kg kgmol = 267,9886 T : Temperatur, K = 453 K μ : Viskositas larutan, kgm.det = 9,7467 x 10 -5 V m : Volume molal zat terlarut, m 3 kmol Berdasarkan Tabel 8.6 Coulson Vol 6, 1989; hal 256 V m H 2 = 0,0143 m 3 kmol Difusifitas HCHO dalam Urea solution : D AL = 1,1428 x 10 -7 m 2 det - Menentukan Δρ ρ gas pada T = 343 K dan P = 1 atm Δρ = 766,1451-0,3228 kgm 3 = 765,8223 kgm 3 - Menghitung Surface Tension Pers 8.23, hal 258; Coulson Vol 6, 1989 Keterangan : σ L : Surface tension, dynecm P ch : Sudgen’s parachor ρ L : Densitas cairan, kgm 3 ρ v : Densitas saturated vapor, kgm 3   0,6 m 0,5 18 AL V μ T M 10 . 3 , 117 D         12 4 v L ch L 10 M ρ ρ P             M : Berat molekul Dari Coulson Vol 6, 1989; hal 258 dapat dicari nilai P ch : P ch H 2 = 34,2 Maka σ L = 0,0001 mJm 2 = 0,0001 dynecm 2 = 9,1232 x 10 -8 kg det - Menghitung Diameter Gelembung Treyball 3 rd Ed, 1980; Pers 6.1, hal 141 Keterangan : d b : Diameter gelembung, m d o : Diameter oriffice = 10 mm standar = 10 -2 m σ L : Tegangan muka cairan g : Percepatan gravitasi, m det 2 Δρ : Densitas cairan-gas, kgm 3 Jadi diameter gelembung = 9,0015 x 10 -5 m = 9,0015 x 10 -3 cm = 0,0900 mm - Menentukan Koefisien Transfer Massa Campuran K L Berdasarkan tabel 23-9, hal 23-43; Perry, 1999 untuk mechanically agitated bubble reactors diperoleh K L = 400 cms = 4 ms - Menghitung diameter hole sparger Berdasarkan Perry, 1999 diameter hole ditentukan dengan persamaan : D h = d b 3 ρ L −ρ g g 6,028× σ Perry, 1999; hal 6-53 Keterangan : D h : diameter hole, cm d b : diameter bubble, cm ρ L : densitas liquid, grcm 3 ρ G : densitas gas, grcm 3 3 1 L o b Δρ g σ d 6 d           σ : tegangan permukaan liquid g : percepatan gravitasi, 980cmdet 2 Maka D h = 0,9954 cm = 0,01 m Jadi luas tiap hole : 4 9954 , 2    Ah = 0,7777 cm 2 - Laju volumetrik tiap lubang Q h Q h 65 = d b 3 πg 35 8,268 Perry, 1999 Q h 65 = 0,009 3 ×3,14×9,8 35 8,268 Q h = 1,0740 x 10 -4 cm 3 det - Kecepatan superficial gas masuk tiap lubang u sg u sg = Q h A h Perry, 1999 = 1,0740x10 -4 0,7777 = 0,0001 cm det = 1,3810x10 -6 m det = 0,0050 m jam - Menghitung diameter sparger Keterangan : Q t : laju alir total umpan gas masuk, m 3 jam Dimana Q total = PnRT = 0,0410 m 3 jam D s : diameter sparger, m 14 . 3 . 4 . 4 14 . 3 2 sg s sg s sg U Qt D U Qt D U Qt A    u sg : kecepatan superfiacial gas, ms D s = 14 , 3 . 005 , 0410 , 3 jam m jam m = 3,2401 m - Menghitung pitch sparger Digunakan triangular pitch dengan jarak ke pusat : C = 1,5 x D h C = 1,5 x 0,9954 cm = 1,4930 cm Tinggi h = C x sin 60 o = 1,2930 cm Luas segitiga = ½ x C x h = 0,9652 cm 2 - Menentukan banyaknya hole Luas hole total = π4 D s 2 = 8,2410 m 2 Jumlah hole = luas hole total luas 1 hole = 105.963,0924 buah ≈ 105.963

2. Desain Sistem Pengaduk

D a B a f f l e B a f f l e E H L W J D t D d L Gambar C.36. Basis perancangan tangki berpengaduk

a. Dimensi pengaduk

Digunakan impeller dengan jenis : Jenis : six flat blade open turbin Dasar pemilihan : Sesuai dengan pengadukan larutan dengan viskositas Geankoplis 1993,3 rd ed : 143 . Perancangan pengadukan berdasarkan Geankoplis, 1993 Tabel 3.4-1.

b. Menentukan Diameter Pengaduk

ID = 114 in 3 D ID i  D i = 38 in = 0,96 m = 3,17 ft

c. Menentukan Tebal t

i dan Lebar W Pengaduk t i = 0,2 D i Brown, 1950 t i = 7,6 in = 0,19 m = 0,63 ft W Di = 8 Gean Koplis, 1993 W = 4,75 in = 0,12 m = 0,39 ft

d. Menentukan Lebar Baffle, J

Jumlah Baffle : 4 Wallas,1990 J = 12 ID J = 9,5 in = 0,24 m = 0,79 ft

e. Menentukan Offset Top dan Offset Bottom

Berdasarkan Wallas 1990 : 288 Offset top = 6 J = 1,58 in = 0,04 m = 0,13 ft Offset Bottom = 2 D i = 19 in = 0,48 m = 1,58 ft

f. Menentukan Jarak pengaduk Dari Dasar Tangki Z

i 3 , 1 Di Zi  Brown, 1950 Z i = 49,40 in = 1,25 m = 4,12 ft

g. Menentukan Jumlah Pengaduk, Nt

Menurut Dickey 1984 dalam Walas 1990 hal. 288, kriteria jumlah impeller yang digunakan didasarkan pada viskositas liquid dan rasio ketinggian liquid H L terhadap diameter tangki D. Diketahui bahwa : ID = 9,5 ft H L = 9,5 ft H L ID = 1 µ liquid = 0,0185 cP Tabel C.46. Pemilihan Jumlah Impeller Rasio H L ID maksimum untuk penggunaan 1 buah impeller adalah 1,4 untuk viscositas liquid 25.000 cP dan rasio H L ID = 1 maka jumlah impeller yang digunakan sebanyak 1 buah.

h. Menentukan Putaran Pengadukan

Kecepatan putaran motor standar yang tersedia secara komersil adalah 37, 45, 56, 68, 84, 100, 125, 155, 190 dan 320 rpm. Digunakan putaran motor 68 rpm = 1,133 rps. Walas, 1990 Digunakan putaran motor 84 rpm = 1,4 rps ρ mix = 1.122,913 kgm 3 Viskositas campuran diprediksi dengan persamaan 3.107, Perry ’s Chemical Engineering Handbook, 6th ed, p.3-282 : ln μmix = Σ wi.ln μmix = 0,0183 μmix = 1,0185 cp = 0,001 kgm.s N Re = mix mix 2 I . N . D   Geankoplis,Pers.3.4-1, 1978 = 0,001 913 , 122 . 1 4 , 1 965 , 2 x x = 1.438.018,055 Dari Figur 10.6 Walas halaman 292 untuk six blades turbine, Np = 5 Kebutuhan teoritis: P = 17 , 32 x 550 D N . . N 5 i 3 mix p  Geankoplis,Pers.3.4-2, 1978 = 17 , 32 550 3,167 x x1,4 101 , 70 5 5 3 x x = 17,309 hp

i. Daya yang hilang gland loss

Hilang gland loss = 10 daya teoritis MV. Joshi = 0,1 x 17,309 hp = 1,7309 hp

j. Menghitung daya input

Daya input = kebutuhan daya teoritis + hilang gland loss = 17,309 hp + 1,7309 hp = 19,04 hp

k. Efisiensi motor

η Berdasarkan Fig. 4-10, vilbrandt,F.C., 1959, diperoleh: Efisiensi motor η = 80 P = 19,04 x 80 100 hp = 23,80 hp

l. Menentukan Kebutuhan Daya

Menurut Walas sebagai panduan untuk sistem gas –liquid, daya pengadukan yang dibutuhkan adalah sekitar 5 hp1000 gallon liquid. Volume cairan, V L = 16,015 m 3 Volume cairan, V L = 4.230,625 gal maka daya yang dibutuhkan adalah P = 4.230 ,625 5 1.000 = 21,15 hp P = 11.634,22 ft.lbfs Kecepatan putaran, N = . . 5 . 3 N = 1,497 rps N = 89,81 rpm Oleh karena itu pemilihan kecepatan putaran impeller dapat digunakan.

m. Panjang Batang Sumbu Pengaduk axis length

axis length L = tinggi total tangki + jarak dari motor ke bagian atas bearing – jarak pengaduk dari dasar tangki Tinggi total tangki = 14,64 ft Jarak dari motor ke bagian atas bearing = 1 ft Jarak pengaduk dari dasar tangki Z I = 4,12 ft axis length L = 14,64 ft + 1 ft – 4,12 ft = 11,53 ft 3,51 m

n. Diameter Sumbu

d 3 =  16 x Z p Menghitung T m Dari M.V Joshi, Pers. 14.10, hal 400, T m = 1,5 or 2,5 x T c Digunakan T m = 1,5 T c T c = N x π x 2 60 x 75 x P M.V. Joshi, Pers. 14.8, hal 400 Keterangan : T c = Momen putaran, kg.m P = Daya, Hp N = Kecepatan putaran, rpm T c = 84 x π x 2 60 x 75 x 80 , 3 2 = 202,92 kg.m T m = 1,5 x 202,92 kg-m = 304,38 kg.m Menghitung Z p Z p = s m f T Pers.14.9, M.V. Joshi Keterangan : T m = Torsi maksimum P = Shear stress f s = Section of shaft cross section Material sumbu yang digunakan adalah commercial cold rolled steel. Axis shear stress yang diizinkan, f s = 550 kgcm 2 Batasan elastis pada tegangan = 2.460 kgcm 2 Z p = 550 100 x 304,34 = 55,34 cm Menghitung diameter sumbu d Z p = 16 d . 3  d 3 =  16 x Z p d = 6,56 cm Digunakan diameter sumbu d = 7 cm  Cek tegangan yang disebabkan oleh bending moment Tegangan yang disebabkan oleh bending moment equivalent adalah f = Zp M e =       32 d M e 3  Menghitung Bending Moment Me = Bending moment equivalent Me =       2 m 2 T M M 2 1 M = F m x L F m = b R x 0.75 T m Pers.14.11, M.V. Joshi Keterangan : F m = bending moment kg R b = Jari-jari impeller = ½ D i = ½ x 0,965 m = 0,483 m F m = 483 , x 0,75 kg.m 304,38 = 840,96 kg L = Panjang axis = 3,51 m M = 840,96 kg x 3,51 m = 2.955,19 kg.m Me =       2 m 2 T M M 2 1 = 2.963,01 kg.m  Tegangan yang disebabkan oleh bending moment equivalent f =        32 d Me 3 = 47.157,808 kgcm 2 Diameter sumbu Karena f batasan elastis dalam tegangan 47.157,808 2.460 maka diameter sumbu yang direncanakan memenuhi.

6. Desain Pendingin

Reaksi pembentukan urea formaldehid merupakan reaksi eksotermis dimana sejumlah panas reaksi akan dilepaskan sehingga menyebabkan kenaikan temperatur. Dari perhitungan neraca panas diperoleh kenaikan temperatur sebesar 32,17 o C sehingga temperatur akhir bila tanpa pendingin adalah sebesar 102,17 o C. Karena reaktor dioperasikan secara isotermal 70 o C maka dibutuhkan media pendingin berupa air sebanyak 11.221 kgjam. Pemberian atau pengambilan sejumlah panas pada sebuah tangki proses dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan memberikan jacket atau lilitan pipa panjang coil di dalam tangki proses tersebut Kern, D., 1950, Hal: 716. Untuk menentukan pemakaian jacket atau coil pada tangki proses, dilakukan perhitungan terhadap luas selubung tangki terhadap luas transfer panas Moss, D., Ed.3th, 2004, Hal: 35 antara lain: Jika luas transfer panas ≤ luas selubung tangki proses μ menggunakan jacket Jika luas transfer panas luas selubung tangki proses : menggunakan coil Luas selubung Reaktor = Luas selimut silinder = π x D s x H s = 274,84 ft 2 Luas transfer panas pada Reaktor = Luas selimut silinder + Luas penampang = π x Ds x Hs + π x 0,25 x D s 2 = 345,26 ft 2 Karena luas transfer panas luas selubung tangki proses maka digunakan coil. Perancangan Coil Pendingin Fluida pendingin yang digunakan : Air Kecepatan fluida pendingin v c = 1,5 - 2,5 Coulson, 1983:534 v c = 2,5 ms Luas permukaan aliran A : A = F v v F v = laju alir air F v = M  M = 11.221 kgjam = 8.547,53 lbjam  air = 981,199 kgm 3 Maka F v = 5,6906 m 3 jam A = 0,00063 m 2 D coil = 0,0284 m = 1,117 in Dari Tabel 11. Kern, 1983 diambil ukuran pipa standar : NPS = 1,25 in Sch. 40 OD coil = 1,66 in = 0,13 ft ID coil = 1,38 in = 0,11 ft A = 1,495 in 2 = 0,0096 ft 2 a = 0,362 ft 2 ft Gambar C.37. koil Pendingin 2 4 coil D A   Perhitungan pada Air : Temperatur masuk, T 1 = 35 o C = 86 o F Temperatur keluar, T 2 = 60 o C = 140 o F T av = 113 o F ρ air = 981,199 kgm 3 = 61,25 lbft 3 μ = 0,599 cp = 0,979 lbft.jam  Fluks massa pemanas total G tot G tot = MA = 891.347,66 lbft 2 .jam  Fluks massa tiap set koil G i G i = ρ steam .v c Kecepatan medium pemanas di dalam pipatube pada umumnya berkisar antara 1,25 – 2,5 ms. Dipilih : v c = 2,5 mdetik = 8,2021 fts Diperoleh : G i = 42,527 x 8,2021 = 348,813 lbs.ft 2  Jumlah set koil N c N c = 0,709 Dipakai , N c = 1 set koil  Koreksi fluks massa tiap set koil G i,kor G i,kor = 891.347,66 lbjam.ft 2 i tot , c c G G N  c tot kor , i N G G   Cek Kecepatan Medium Pemanas v c,cek v c,cek = 29.527,56 ftjam = 8,2021 fts = 2,5 ms memenuhi standar 1,5 – 2,5 ms  Koefisien transfer panas fluida sisi dalam tube h i = 8.816,35 Btujam.ft 2 . o F h io = h i x ID coil OD coil h io = 7.329,26 Btujam ft 2 .F  Diameter spiral atau heliks koil = 0,7-0,8 x D shell Rase, 1977 D spiral d he = 0,8 x ID shell = 0,8 x 9,5 ft = 7,6 ft h io,coil = h io,coil = 7.701,895 Btujam.ft 2 . o F  Koefisien transfer panas fluida sisi luar tube : Dimana : hi = koefisien perpindahan panas ID coil = diameter dalam koil k = konduktivitas termal pemanas = 0,29 Btujam.ft 2 o Fft c i cek , c G v   2 , 8 , c b i ID v . t . 02 , 35 , 1 . 4200 h                    spiral coil io D ID 5 , 3 1 h 3 1 55 , tot coil coil o k . Cp . G . ID . ID k . 36 , h                Cp = kapasitas panas = 1,058 Btulb o F Maka h o = 1.007,91 Btujam.ft 2 . o F  Menentukan koefisien overall bersih, U c U c = 886,06 Btujamft 2 o F  R d untuk pemanasan = 0,001 Tabel 12, Kern, 1965:845  Menentukan koefisien overall desain, U D hd = 1Rd = 1000 Menentukan koefisien overall desain, U D : hd Uc hd Uc U D    = 469,79 Btujamft 2 o F  Menentukan Luas perpindahan panas yang diberikan oleh koil, A Tabel C.47. ∆T LMTD hot fluid o F cold fluid o F Diff 215,9 higher T 140 75,9 ∆ t2 158 lower T 86 72 ∆t 1 Diff 3,9 ∆t 2 - ∆t 1 LMTD = 73,93 o F = 23,29 o C Q = 2.104.704,97 Btujam A = t U Q D  A = 25,86 ft 2 io i io i c h h h h U   LMTD D t U Q A    Beban Panas Tiap Set Koil Q ci Asumsi : Beban panas terbagi merata pada tiap set koil c c ci N Q Q    1 Btujam 97 2.104.704, Q ci 2.104.704,97 Btujam  Luas Perpindahan Panas Tiap Set Koil LMTD D ci ci T U Q A    = 25,86 ft 2  Jarak Antar Pusat Koil J sp J sp = ½.OD coil J sp = 0,066 ft = 0,02 m  Panjang Satu Putaran Heliks Koil L he L he = ½ putaran miring + ½ putaran datar he he he d . . 2 1 r . . 2 1 L     Diameter spiral atau heliks koil = 0,7-0,8 ID shell Rase, 1977 D spiral d he = 0,7.9,5 ft = 6,65 ft = 2,02 m he 2 1 2 sp 2 he he d . 2 1 J d 4 , 6 2 1 L      = 20,88 ft = 6,36 m  Panjang Koil Tiap Set L ci t ci ci a A L    0,362 25,86 L ci 71,43 ft = 21,77 m  Jumlah Putaran Tiap Set Koil he ci pc L L N  4 42 , 3 ft 20,88 ft 71,43 pc N    putaran  Koreksi Panjang Koil Tiap Set L ci,kor = N pc x L he L ci,kor = 4 x 20,88 ft = 83,52 ft = 25,05 m  Tinggi Koil L c L c = J sp x N pc x N c L c = 3,98 ft = 1,19 m  Volume Koil V c V c = N c 4  OD 2 L ci V c = 1    52 , 83 0,1328 π4 2 1,15 ft 3 = 0,10 m 3  Cek Tinggi Cairan Setelah Ditambah Koil h L Tinggi koil harus lebih kecil daripada tinggi cairan setelah ditambah koil agar seluruh koil tercelup dalam cairan: shell L L A c V V h   = 3 2 3 846 , 70 15 , 1 636 , 678 ft ft ft  h L = 9,595 ft = 2,878 m h L = 9,595 ft L c = 3,98 ft semua koil tercelup di dalam cairan  Cek Dirt Factor Dari Tabel 12 Kern, 1965, R d min untuk refrigerating liquid, heating, cooling atau evaporating = 0,001 Syarat : R d R d min D c D c d U U U U R    001 , 3 , 79 , 469 06 , 886 79 , 469 06 , 886 memenuhi R d       Cek Pressure Drop Syarat : 10 psi N Re = μ .G ID t = 3.933.171,13 Faktor friksi untuk pipa baja f 42 , Re N 264 , 0035 , f   f = 0,0039  Pressure Drop = 0,1361 psi 10 psi memenuhi L k 10 he 2 i t . s . D . 10 . 22 , 5 L . G . f P    1,250 in 79,8 in 4 7 ,8 8 i n Gambar C.38. Dimensi koil Tabel C.48. Spesifikasi Alat RE –202 Fungsi Mereaksikan HCHO dengan Larutan Urea Kode RE – 202 Jenis Reaktor CSTR, vertical Bahan Konstruksi Stainless Steel SA 167 Grade 11 type 316 Kondisi Operasi T , P : 70 o C, 1,2 atm Dimensi shell Diameter Tinggi Tebal dinding : 9,91 ft = 3,02 m : 9,5 ft = 2,89 m : 38 in = 0,375 ft Dimensi head Tebal head Tinggi head : 38 in : 2,57 ft = 0,78 m Dimensi sparger Diameter ring Jumlah hole Diameter hole : 3,2401 m : 105.963,0924 : 0,9954 cm Dimensi koil Diameter Tinggi Material Jumlah putara : 6,65 ft = 2,02 m : 3,98 ft = 1,19 m : carbon steel SA 283 grade C : 4 Dimensi pengaduk Diameter Lebar Jumlah Kecepatan putaran Power : 38 in = 0,96 m : 4,75 in = 0,12 m : 1 : 89,81 rpm = 1,4 rps : 21,15 hp Diameter lubang : 7 cm Jumlah 1 Buah

21. Cooler – 301 CO-301

Fungsi : Menurunkan temperatur keluaran reaktor 202 dari temperatur 70 o C menjadi 30 o C. Jenis : Shell and Tube Exchanger Data design Tube Fluida panas = Aliran F 21 dari RE-202 Laju alir, W = 3535,35 kgjam 7794,11 lbjam Lampiran B T 1 = 70 o C 158 o F Lampiran B T 2 = 30 o C 86 o F Lampiran B Shell Fluida dingin = Cooling water Laju alir, w = 5726,7 kgjam 12.625,21 lbjam Lampiran A t 1 = 30 o C 86 o F Lampiran B t 2 = 45 o C 113 o F Lampiran B

d. Menghitung Luas Perpindahan Panas

A = LMTD t Ud Q  

4. Beban panas Heater

– 101 Q = 342.706,09 kJjam Lampiran B = 324,821,42 Btujam

5. Menghitung

Δt LMTD Tabel C.49. Suhu Fluida panas dan dingin Fluida Panas o F Fluida Dingin o F Δt o F 158 Temperatur Tinggi 113 45 86 Temperatur Rendah 86 72 Difference 27 45 Δt LMTD =         1 2 2 1 1 2 2 1 t T t T ln t T t T      = 18,2 o F

6. Memilih Ud trial

Dari tabel 8 Kern, 1965 dipilih U d untuk hot fluid = light organic cold fluid = water Range U d = 75-150 BTUj ft 2 °F dipilih U d = 80 BTUj ft 2 °F Maka, luas perpindahan panas surface area adalah : A = LMTD t Ud Q   = F 2 , 18 F ft BTUj 80 Btujam 324,821,42 o o 2  = 239,82 ft 2

e. Pemilihan jenis HE

Karena A 200 ft 2 , maka digunakan tipe shell and tube exchanger Sehingga dalam perancangan ini digunakan klasifikasi sebagai berikut, Tabel 10, Kern L = 20 ft BWG = 16 OD tube = 0,75 in ID tube = 0,62 in a” = 0,1963 ft 2 ft Jumlah tube : Nt = A a L   = 61,0852 tube Pemilihan pola tube Berdasarkan data jumlah tube yang tersedia secara komersial, dipilih jumlah tube = 61 buah tube dengan OD tube 0,75 in, 1 in Square pitch untuk 2 passes Kern, Tabel. 9, hal. 841 – 842, 1965. Adapun data selengkapnya adalah sebagai berikut : - Susunan tube = square pitch - Jumlah aliran, n = 2 aliran passes - Pitch, P T = 1 in - Diamater shell, ID = 10 in - Baffle space = ID = 10 in - C = Pitch, P T – OD tube = 0,25 in - A terkoreksi = σt x L x a” = 61 x 20 ft x 0,1963 ft = 239,486 ft 2 - U D terkoreksi Ud = Q LMTD T A   = 80,1117 Btuhr ft 2 ° F

f. Analisa Kinerja HE

Analisa kinerja HE meliputi : 4 Menghitung Koefisien Overall Perpindahan Panas U 5 Menghitung Rd 6 Menghitung ∆P 4 Menghitung Koefisien Overall Perpindahan Panas - Menghitung Flow Area  Shell : a s = T xP xB IDxC 144 , = 1 144 10 25 , 10    = 0,1736 ft 2  Tube : a t = 6 144 0,3020 1 6 144    n a N t t = 0,016 ft 2 - Menghitung Mass Velocity  Shell : G s = s a W = 2 ft 1736 , lbhr 7794,11 = 101.231,673 lbhr ft 2  Tube : Gt = t a w = 2 ft 016 , lbhr 12.625,21 = 487.396,46 lbhr ft 2 - Menghitung Reynold Number Karena viskositas pada terminal dingin untuk tiap fluida 1 cP maka T c = T avg dan t c = t avg T avg = 2 T T 2 1  = 2 86 113  = 99,5 o F t avg = 2 t t 2 1  = 2 86 158  = 122 o F  Tube : Viskositas pada T a = 311 o F : µ liquid = 0,2496 cP = 0,5591 lbhr.ft D = 0,0517 ft Re t =  Gt D  = 5591 , 78 , 153166 0517 ,  = 14154,090  Shell : Viskositas pada t a = 99,5 o F : µ liquid = 0,6743 cP = 1,5105 lbhr.ft D e = 0,0792 ft Re s =  Gs D e  = 5105 , 1 7760 , 156706 0792 ,  = 8213,1270 - Menentukan Nilai J H Heat Transfer Factor  Tube : Nilai J H untuk pipa didapat dari figure 24 Kern J H = 55  Shell : Nilai J H untuk pipa didapat dari figure 24 Kern J H = 40 - Menentukan Termal Function  Tube : Viskositas pada T a = 172,4975 o F : μ = 0,5591 lbhr.ft Kapasitas panas, Cp : Cp = 0,0933 Btulb. o F k = 0,8597 Btuhr.ft 2 . o F.ft 3 1 k μ . c       = 0,4719  Shell : Pada t a = 99,50 o F μ = 1,5105 lbhr.ft Kapasitas panas, Cp : Cp = 0,6938 Btulb. o F k = 0,8106 Btuhr.ft 2 . o F.ft 3 1 k μ . c       = 1,0894 - Menghitung Nilai outside film coefficient h o dan inside film coefficient h i .  Tube : i h = 3 1 k μ c D k jH              = 4719 , . 0517 , 0,8597 . 55       = 249,5067 Btuhr.ft 2 . o F  Shell: o h = 3 1 e k μ c D k jH              = 0894 , 1 . 0792 , 0,8106 . 40       = 446,1743 Btuhr.ft 2 . o F - Menghitung corrected coefficient hio  Tube : io h = OD ID h i  = 75 , 6200 , 5067 , 249  = 206,2589 Btuhr.ft 2 . o F - Menghitung Clean Overall Coefficient, Uc U C = o io o io h h h h   = 1743 , 446 206,2589 1743 , 446 206,2589   = 141,0526 Btuhr.ft 2 . o F 5 Menghitung Dirt Factor, R d Ud 1 = Rd Uc  1 R d = 3693 , 81 0526 , 141 3693 , 81 0526 , 141     D C D U U U c U = R d = 0,0052 Btuhr.ft 2 . o F Rd yang diperlukan = 0,003 hr.ft 2 . o Fbtu Tabel 12. Kern, 1965. Rd hitung Rd diperlukan memenuhi 6 Menghitung Pressure Drops ΔP  Shell : Re s = 8.213,1270 f = 0,0015 Fig 29, hal 839, Kern s = 1,000 No. of crosses, N+1 = 12LB = 12 × 2010 = 24,000   s e s s s D N Ds fG P  10 2 10 55 , 5 1     0141 , 1 1 0792 , 10 55 , 5 24 0792 , 776 , 156706 0015 , 10 2          psi ∆P s 10 psi memenuhi  Tube: Re t = 14154,090 f = 0,0003 fig 26, hal 836, Kern ρ larutan = 844,0784 kgm 3 pada Tc ρ air = 977,3974 kgm 3 pada Tc s = air laru   tan = 0,8636 t t Ds Ln fG P  10 2 10 22 . 5 2 1    = 1 8636 , 0517 , 10 22 , 5 6 20 78 , 153166 0003 . 2 1 10 2         = 6,839 × 10 -7 psi G t = 153.166,7800 lbhr.ft 2 003 , 2 2   g V Fig.27, Kern g V s n P r      2 4 2 = 0278 , 003 , 8636 , 2 4    psi ∆P total = ∆P t + ∆P r = 0,0278 psi ∆P t 10 psi memenuhi Tabel C.50. Spesifikasi Cooler –301 CO – 301 Alat Cooler – 301 Kode CO-301 Fungsi Menurunkan temperatur keluaran reaktor 202 dari temperatur 70 o C menjadi 30 o C untuk di simpan di dalam tangki penyimpanan produk Jenis Shell and Tube Exchanger Dimensi Tube OD = 0,75 in ID = 1 in BWG = 16 Panjang Tube L = 20 ft Flow area per tube a = 0,3020 in 2 Surface per lin ft a = 0,1963 ft 2 Pitch = 1,0000 in Passes = 2 Shell ID = 10 in Baffle Spaces = 10 in Surface area 239,486 ft 2 Pressure drop Tube ΔP t = 0,0278 psi Shell ΔP s = 0,0141 psi Fouling factor 0,0052 hrft 2 o FBtu Bahan konstruksi Carbon steel SA 285 Grade C Jumlah 1 buah

22. Pompa PP-301

Dengan melakukan perhitungan seperti di atas diperoleh spesifikasi pompa sebagai berikut : Tabel C.51. Spesifikasi Pompa PP –301 Alat Pompa Fungsi Mengalirkan produk menuju tangki penyimpanan produk TP-301 Jenis Centrifugal pump , single suction, single stage Bahan Konstruksi Stainless Steel austenitic AISI tipe 316 Kapasitas 17,021 gpm Efisiensi Pompa 39 Dimensi NPS = 0,75 in Sch = 40 in Beda ketinggian = 3,5 m Power motor 30 hp NPSH 0,178 m

23. Tangki Penyimpanan Produk TP-201

Fungsi : Menyimpan Produk Urea Formaldehid selama 7 hari dengan kapasitas 593938,80 kg Tipe Tangki : - Silinder vertikal untuk tekanan 1 atm - Bentuk dasar datar flat bottom - Bentuk atap head Torispherical Roof untuk tekanan 15 psig 1,0207 atm sampai dengan 200 psig 13,6092 atm Bahan Konstruksi : SA-167 Grade 11 Type 316 18 Cr, 10 Ni, 2 Mo Pertimbangan : Mempunyai allowable stress cukup besar 18.750 psi Tahan terhadap korosi Kondisi Operasi : Temperatur design : 50 o C Temperatur fluida : 30 o C Tekanan : 1 atm Gambar C.39. Tangki penyimpan asam fosfat

l. Menentukan Temperatur dan Tekanan Penyimpanan

Siang hari, diperkirakan temperatur dinding tangki mencapai 50 o C. Perancangan akan dilakukan pada temperatur tersebut dengan tujuan untuk menjaga temperatur fluida di dalam tangki. Yaitu untuk menghindari adanya transfer panas dari dinding tangki ke fluida. Oleh karena temperatur dinding tangki pada siang hari diperkirakan mencapai 50 o C, dan apabila dinding tangki tidak dirancang sesuai kondisi tersebut, maka akan terjadi transfer panas dari dinding tangki ke fluida yang menyebabkan tekanan uap fluida semakin besar. Semakin tinggi tekanan uap, maka perancangan dinding tangki akan semakin tebal. Dimana semakin tebal dinding tangki, maka transfer panas dari dinding ke fluida akan semakin kecil, sehingga dapat diabaikan. Tabel C.52. Hasil perhitungan tekanan fluida di dalam tangki Komponen kgjam kmoljam zf Pi Pa Pizf Pa H 2 O 655,38 36,38 0,559 0.457221 0,25567 CONH 2 51,69 0,86 0,013 2.858325 0,0378 UF1 1735,54 19,26 0,296 1.478249 0,4376 UF2 771,35 6,42 0,098 3.706094 0,3657 UF3 321,40 2,14 0,033 11.16389 0,3672 Total 3535,35 65,07 1,00 19,66377 1,46397 Sehingga desain tangki dilakukan pada kondisi: T = 50 o C P penyimpanan = 1,46397 Pa = 0,0000146 atm P = 1,000 + 0,0000146 atm = 1,000 atm = 14,70 psi

a. Menghitung densitas campuran

Tabel C.53. Densitas campuran Komponen kgjam W i ρ kgm 3 W i ρ H 2 O 655,38 0,55 885,44 0,00063 CONH 2 51,69 0,13 1039,17 0,000013 UF1 1735,54 0,296 942,35 0,00032 UF2 771,35 0,98 1207 0,000082 UF3 321,40 0,032 1320,06 0,000025 Total 3535,35 1,00 0,00106  liquid =    wi wi = 0,00106 1  liquid = 900.34 kgm 3 = 56.21 lbft 3

b. Menghitung Kapasitas Tangki

Waktu tinggal = 7 hari Jumlah produk urea formaldehid yang harus disimpan dalam 7 hari sebanyak 593939,80 kg. Jumlah urea formaldehid = 3535,35 kgjam x 24 jam x 7 hari = 593939,80 kg Volume liquid = liqud liquid ρ m = 3 kgm 34 . 900 kg 593939,80 = 659,68 m 3 = 23292.52 ft 3 Over Design = 10 Peter and Timmerhaus, 1991, hal. 37 V tangki = 10090 x V liquid = 1,1 x 659,68 m 3 = 732,98 m 3 = 25883,53 ft 3

c. Menentukan Rasio H

s D V tangki = V shell + V tutup = ¼ π D 2 H + 0,000049 D 3 + ¼ π D 2 sf A tangki = A shell + A tutup = ¼ π D 2 + π D H + 0,842 D 2 Keterangan : D = diameter tangki, in sf = straight flange, in dipilih sf = 3 in Berdasarkan Tabel 4-27 Ulrich 1984, dimana D H s 2 Rasio HD yang diambil adalah rasio yang memberikan luas tangki yang paling kecil. Hasil trial rasio HD terhadap luas tangki dapat dilihat pada Tabel C.1.3. berikut. Tabel C.54. Hasil Trial H s D Terhadap Luas Tangki Trial HD D ft H ft A ft 2 V silinder , ft 3 V head, ft 3 V sf , ft 3 Vtotal ft 3 1.00 0.40 40.03 16.01 4,619.36 20,138.89 5,430.57 314.45 25,883.91 2.00 0.50 37.72 18.86 4,548.20 21,061.28 4,543.44 279.19 25,883.91 3.00 0.62 35.53 22.03 4,512.52 21,837.08 3,799.03 247.80 25,883.91 4.00 0.68 34.61 23.54 4,507.54 22,137.33 3,511.45 235.13 25,883.91 5.00 0.70 34.33 24.03 4,507.28 22,227.62 3,425.04 231.26 25,883.91 6.00 0.72 34.05 24.52 4,507.64 22,313.60 3,342.78 227.54 25,883.91 7.00 0.78 33.27 25.95 4,511.89 22,548.55 3,118.13 217.23 25,883.91 8.00 0.80 33.03 26.42 4,514.24 22,620.05 3,049.82 214.04 25,883.91 9.00 0.90 31.90 28.71 4,531.58 22,935.45 2,748.75 199.71 25,883.91 10.00 1.00 30.92 30.92 4,556.06 23,194.53 2,501.82 187.57 25,883.91 11.00 1.10 40.03 16.01 4,619.36 20,138.89 5,430.57 314.45 25,883.91 12.00 1.20 37.72 18.86 4,548.20 21,061.28 4,543.44 279.19 25,883.91 13.00 1.30 35.53 22.03 4,512.52 21,837.08 3,799.03 247.80 25,883.91 14.00 1.40 34.61 23.54 4,507.54 22,137.33 3,511.45 235.13 25,883.91 15.00 1.50 34.33 24.03 4,507.28 22,227.62 3,425.04 231.26 25,883.91 16.00 1.60 34.05 24.52 4,507.64 22,313.60 3,342.78 227.54 25,883.91 17.00 1.70 33.27 25.95 4,511.89 22,548.55 3,118.13 217.23 25,883.91 18.00 1.80 33.03 26.42 4,514.24 22,620.05 3,049.82 214.04 25,883.91 19.00 1.90 31.90 28.71 4,531.58 22,935.45 2,748.75 199.71 25,883.91 Gambar C.40. Rasio H s D Optimum Terlihat bahwa rasio H s D yang memberikan luas tangki yang paling kecil yaitu 0,7. Maka untuk selanjutnya digunakan rasio H s D = 0,7 D = 34,33 ft = 411,93 in = 10,46 m D standar = 35 ft 420 in H = 23,54 ft = 282,45 in = 7,17 m H standar = 25 ft 300 in Cek rasio HD : H s D = 2535 = 0,71 memenuhi 4,500.00 4,520.00 4,540.00 4,560.00 4,580.00 4,600.00 4,620.00 4,640.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 Luas, A HD Rasio HD Optimum

d. Menentukan Jumlah Courses tingkatan plate

Lebar plat standar yang digunakan : L = 6 ft Appendix E, item 1, B Y Jumlah courses = ft 6 ft 25 = 4,17 buah

e. Menentukan Tinggi Cairan di dalam Tangki

V shell = ¼ π D 2 H = ¼ π 35 ft 2 25 ft = 24040,63 ft 3 V dh = 0,000049 D 3 = 0,000049 35 ft 3 = 2,10 ft 3 V sf = ¼ π D 2 sf = ¼ π 420 in 2 3 = 415422,00 in 3 = 240,41 ft 3 V tangki baru = V shell + V dh + V sf = 24040,63 ft 3 + 2,10 ft 3 + 240,41 ft 3 = 24283.13 ft 3 = 687,63 m 3 V ruang kosong = V tangki baru - V liquid = 24283.13 ft 3 – 23295,52 ft 3 = 987,61 ft 3 V shell kosong = V ruang kosong – V dh + V sf = 987,61 ft 3 – 2,10 ft 3 + 240,41 ft 3 = 745,11 ft 3 H shell kosong = 2 . . 4 D V kosong shell  = 2 35 11 , 745 4    = 0,77 ft H liquid = H shell – H shell kosong = 25 ft – 0,77 ft = 24,23 ft

f. Menenetukan Tekanan desain

Ketebalan shell akan berbeda dari dasar tangki sampai puncak. Hal ini karena tekanan zat cair akan semakin tinggi dengan bertambahnya jarak titik dari permukaan zat cair tersebut ke dasar tangki. Sehingga tekanan paling besar adalah tekanan paling bawah. Tekanan desain dihitung dengan persamaan : P abs = P operasi + P hidrostatis  fluida = 900,34 kgm 3 = 56,21 lbft 3 P hidrostatis = 144 H g g L c        = 144 ft 23 , 24 9,81 9,81 lbft 900,34 3       = 9,46 psi P abs = 14,70 psi + 9,46 psi = 24,16 psi Tekanan desain 5 -10 di atas tekanan kerja normalabsolut Coulson, 1988 hal. 637. Tekanan desain yang dipilih 10 diatasnya. Tekanan desain pada courses ke-1 plat paling bawah adalah: P desain = 1,1 x P abs = 1,1 x 24,16 psi = 26,58 psi Berikut ini adalah tabel perhitungan tekanan desain untuk setiap courses : Tabel C.55. Tekanan Desain Masing-masing Courses Courses H ft H L ft P hid psi P absolut psi P desain psi 1 25.00 24.23 9.46 24.16 26.58 2 19.00 18.23 7.11 21.82 24.00 3 13.00 12.23 4.77 19.48 21.42 4 7.00 6.23 2.43 17.13 18.85 5 1.00 0.23 0.09 14.79 16.27

g. Menentukan Tebal dan Panjang Shell

 Tebal Shell Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah : t s = c P 6 , E . f . 2 d . P d   Brownell Young,1959, hal.256 Keterangan : ts = ketebalan dinding shell, in P d = tekanan desain, psi D = diameter tangki, in F = nilai tegangan material, psi SA-167 Grade 11 Type 316 = 18.750 psi Tabel 13.1, Brownell Young, 1959:342 E = efisiensi sambungan 0,75 jenis sambungan las single-welded butt joint without backing strip, no radiographed C = korosi yang diizinkan corrosion allowance 0,125 in10 tahun Tabel 6, Coulson vol.6:217 Menghitung ketebalan shell t s pada courses ke-1: t s = 81 , 29 6 , - 0,75 x psi x18.750 2 240 x psi 81 , 29  in + 0,125 in = 0,52 in 0,625in Tabel C.56. Ketebalan shell masing-masing courses Courses H ft P desain psi t s in ts standar in 1.00 25.00 26.58 0.52 0.625 2.00 19.00 24.00 0.48 0.625 3.00 13.00 21.42 0.45 0.625 4.00 7.00 18.85 0.41 0.4375 5.00 1.00 16.27 0.37 0.375  Panjang Shell Untuk menghitung panjang shell, persamaan yang digunakan adalah : L = n 12. length weld - D π. o Brownell and Young,1959 Keterangan : L = Panjang shell, in D o = Diameter luar shell, in n = Jumlah plat pada keliling shell weld length = Banyak plat pada keliling shell dikalikan dengan banyak sambungan pengelasan vertikal yang diizinkan. = n x butt welding Menghitung panjang shell L pada courses ke-1 : t s = 0,625 in D o = D i + 2.t s = 420in. + 2 x 0,625 in = 421,25in n = 3 buah butt welding = 532 in = 0,16 in Brownell and Young,1959, hal. 55 weld length = n . butt welding = 3 . 532 = 0,47 in L = 3 x 12 0,47 - in 21,25 4 3,14. = 36 ft Tabel C.57. Panjang shell masing-masing courses Plat ts, in do in L ft 1.00 0.625 421.25 36.73 2.00 0.625 421.25 36.73 3.00 0.625 421.25 36.73 4.00 0.438 420.88 36.70 5.00 0.375 420.75 36.69

h. Desain Head Desain Atap

Bentuk atap yang digunakan adalah torispherical flanged and dished head. Jenis head ini untuk mengakomodasi kemungkinan naiknya temperatur di dalam tangki sehingga mengakibatkan naiknya tekanan dalam tangki, karena naiknya temperatur lingkungan menjadi lebih dari 1 atm. Untuk torispherical flanged dan dished head , mempunyai rentang allowable pressuse antara 15 psig 1,0207 atm sampai dengan 200 psig 13,6092 atm Brownell and Young, 1959. OD ID A B icr b = tinngi dish a t r OA sf C Gambar C.41. Torispherical flanged and dished head.  Menghitung tebal head minimum Menentukan nilai stress intensification untuk torispherical dished head dengan menggunakan persamaan Brownell and Young, 1959: w =         icr rc 3 4 1 Brownell and Young,1959, hal.258 6  C r icr , dimana r c =Di Perry, 1997, Tabel 10.65 Menentukan tebal head dengan menggunakan persamaan Brownell and Young, 1959, Hal. 258 : t h = C 0,2P 2fE .w P.r c   Keterangan : t h = Tebal head in P = Tekanan desain psi r c = Radius knuckle, in icr = Inside corner radius in w = stress-intensitication factor E = Effisiensi pengelasan C = Faktor korosi in Diketahui : r c = 420 in icr = 0,06 x 420 in = 25,20 in Maka : w =        40 , 14 240 3 . 4 1 = 1,77 in t h = 125 , 58 , 26 2 , 75 , 750 . 18 2 77 , 1 420 58 , 26        = 0,83 in dipakai plat standar 5 8 in Tabel 5.6 Brownell and Young, 1959 Untuk t h = 78 in, Dari Tabel 5.8 Brownell and Young, 1959 diperoleh sf = 1,5 – 3,5 in. Direkomendasikan nilai sf = 3 in  Depth of dish b Brownell and Young,1959, Hal.87 b = 2 2 icr 2 ID icr rc rc           = 2 2 40 , 14 2 240 40 , 14 240 240           = 71,12 in  Tinggi Head OA OA = t h + b + sf Brownell and Young,1959, Hal.87 OA = 0,875 in + 40,64 in + 3 = 75.00 in = 6,25 ft

i. Menentukan Tinggi Total Tangki

Untuk mengetahui tinggi tangki total digunakan persamaan: H total = H shell + H head = 300 in + 75 in =375 in = 31,225 ft

j. Desain Lantai

Untuk memudahkan pengelasan dan memperhitungkan terjadinya korosi, maka pada lantai bottom dipakai plat dengan tebal minimal ½ in. Tegangan yang bekerja pada plat yang digunakan pada lantai harus diperiksa agar diketahui apakah plat yang digunakan memenuhi persyaratan atau tidak Brownell and Young, 1959. Tegangan kerja pada bottom :  Compressive stress yang dihasilkan oleh asam fosfat S 1 = 2 i D 4 1 w  Brownell and Young,1959, hal.156 Keterangan : S 1 = Compressive stress psi w = Jumlah urea formaldehid lbm D i = Diameter dalam shell in  = konstanta = 3,14 S 1 = 2 in 420 14 , 3 4 1 lb 76 , 1309417 = 9,46 psi  Compressive stress yang dihasilkan oleh berat shell. S 2 144 ρ X s  Brownell and Young,1959, hal.156 Keterangan : S 2 = Compressive stress psi X = Tinggi tangki ft s  = Densitas shell = 490 lbmft 3 untuk material steel  = konstanta = 3,14 S 2 = 144 490 23 , 31  = 106,26 psi Tegangan total yang bekerja pada lantai : S t = S 1 + S 2 = 9,46 psi + 106,26 psi = 115,72 psi Batas tegangan lantai yang diizinkan : S t tegangan bahan plat f x efisiensi pengelasan E 115,72 psi 18.750 psi x 0,75 115,72 psi 14.062,50 psi memenuhi Tabel C.58. Spesifikasi Alat TP-201 Alat Tangki Penyimpanan Produk Urea Formaldehid Kode TP-201 Fungsi Menyimpan Urea Formaldehid dengan kapasitas 593938,80 kg Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk torispherical. Kapasitas 732,98 m 3 Dimensi Diameter shell D = 35 ft 420 in Tinggi shell Hs = 25 ft 300 in Tebal shell t s = 0,625 in Tinggi atap = 6,25 ft 75.00 in Tebal head = 0,875 in Tinggi total = 31,225 ft 375.00 in Tekanan Desain 115,72 psi Bahan SA-167 Grade 11 Type 316 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS Utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan-bahan penunjang untuk mendukung kelancaran pada sistem produksi di seluruh pabrik. Unit-unit yang ada di utilitas terdiri dari :  Unit penyediaan dan pengolahan air Water system dan steam Steam generation system  Unit penyedia udara instrumen Instrument air system  Unit pembangkit dan pendistribusian listrik Power plant and Power distribution system

A. Unit Penyedia Air dan Steam

1. Perhitungan Kebutuhan Air

Kebutuhan air yang disediakan untuk kebutuhan proses produksi di pabrik meliputi:  Air untuk keperluan umum General Uses Kebutuhan air ini meliputi kebutuhan laboratorium, kantor, karyawan dan lain-lain. Air yang diperlukan untuk keperluan umum ini adalah sebanyak : D.2 Tabel D.1 Kebutuhan Air Untuk General Uses No. Kebutuhan Jumlah Satuan 1. Air untuk karyawan dan kantor = 60 Loranghari Jadi untuk 134 orang diperlukan air sejumlah 8,04 m 3 hari 2. Air untuk perumahan karyawan : a. Perumahan pabrik : 20 rumah b. Rumah dihuni 2 orang : 300 Lhari.rumah Total untuk perumahan : 6.000 Lhari 6,00 m 3 hari 3. Air Untuk Laboratorium diperkirakan sejumlah 1,00 m 3 hari 4. Air Untuk Kebersihan dan Pertamanan 1,00 m 3 hari 16,82 m 3 hari Total 0,7508 m 3 jam 700,83 kgjam  Air untuk pembangkit steam Boiler Feed Water Tabel D.2 Kebutuhan Air Untuk Boiler Feed Water Nama Alat Kebutuhan Steam kgjam Vaporizer VP-101 332,723 Heater HE-101 Heater HE-102 1.007,041 22,964 Jumlah kebutuhan 1.362,729 Over design 10, kebutuhan air umpan boiler 1.499,001 Recovery 90, sehingga make – up 149,901  Air untuk keperluan proses Process water Tabel D.3 Kebutuhan Air Untuk Process Water Nama Alat Kebutuhan Air kgjam Mixing Tank MT-101 642,80 Total 642,80 Over design 10 707,084 D.3  Air untuk keperluan air pendingin Tabel D.4 Kebutuhan Air Untuk Air Pendingin Nama Alat Kebutuhan Air Pendingin kgjam Reactor RE-201 4793,6799 Reactor RE-202 Cooler HE-201 Cooler HE-301 11.221,0186 13604,81973 4.097,3574 Jumlah kebutuhan 33716,8749 Over design 10 , kebutuhan air pendingin 37088,5549 Recovery 90, maka make-up air pendingin proses 3708,8554  Air untuk pamadam kebakaran Hydrant Water Untuk air pemadam kebakaran disediakan = 15,043 kgjam = 0,0152 m 3 jam Total kebutuhan air dengan treatment = General uses + BFW + Process water + Air hydrant + Air pendingin = 871,230 kgjam + 1.499,001 kgjam + 707,084 kgjam + 15,043 kgjam + 37088,5549 kgjam = 40180,91 kgjam = 40,18291 m 3 jam Sehingga kebutuhan air total ± 40,18291 m 3 jam Kebutuhan air di penuhi dengan satu sumber yaitu air sungai DAS Santan Bontang Kalimantan Timur. D.4

2. Spesifikasi Peralatan Utilitas

a. Bak Sedimentasi BS-101

Fungsi : Mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai Jenis : Bak rectangular

1. Menetukan Volume Bak

Jumlah air sungai = 40180,91 kgjam = 40,18291 m 3 jam Waktu tinggal = 1- 8 jam http:water.me.vccs.edu Diambil waktu tinggal = 1,5 jam Ukuran volume bak = 1,1 × 40,18291 m 3 jam × 1,5 jam = 66,3018 m 3 = 17515.08 gallon

2. Menetukan Dimensi Bak

Luas permukaan bak A = Q c O.R http:water.me.vccs.edu Dimana : A = luas permukaan bak, m 3 Q c = laju alir, m 3 jam O.R = overflow rate, 500 galjam-ft 2 - 1.000 galjam-ft 2 Diambil overflow rate 500 galjam-ft 2 Sehingga : A = 38,767 ft 2 Kedalaman bak d = 7-16 ft http:water.me.vccs.edu Diambil d = 16 ft = 4,8768 m D.5 Panjang L = 4 W Dimana W = V4d 12 = 2 1 16 4 ft3jam 4.275,453        ft = 6,36 ft = 1,94 m L = 46,36 ft = 25,45 ft = 7,76 m

3. Menentukan Air Sungai Keluar Bak Sedimentasi

Flow through velocity : 0,5 ftmin http:water.me.vccs.edu v = 0,0000928 ft 3 -jamgal-min x Q c A x A x = cross-sectional area A x = Wd = 6,36 ft16 ft = 101,807 ft 2 v = 0,0000928ft 3 -mingal-jam x 19.383,399 galjam101,807 ft 2 = 0,018 ftmin 0,0018 ftmin 0,5 ftmin, menandakan lumpur tidak terbawa oleh aliran air keluar bak sedimentasi. Air sungai keluar = Air sungai masuk - Drain Asumsi turbidity = 850 ppm Powell, 1954 x suspended solid = 42 Powell, 1954, Figure 4 D.6 Drain = 42 × 850 ppm = 3,57 × 10 -4 lbgal air = 4,2771 × 10 -5 kgkg air × 40180,91 kg = 3,116 kg Air sungai keluar bak = 40180,91 kgjam – 3,116 kgjam = 40177.794 kgjam = 40,156 m 3 jam Spesifikasi Bak Sedimentasi BS-401 ditunjukkan pada Tabel D.5. Tabel D.5 Spesifikasi Bak Sedimentasi BS –401 Alat Bak Sedimentasi Kode BS-401 Fungsi Mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai sebanyak 40,156 m 3 jam dengan waktu tinggal 1,5 jam. Bentuk Bak rectangular Dimensi Panjang 7,76 M Lebar 1,94 M Kedalaman 4,88 M Jumlah 1 buah

b. Bak Penggumpal BP-401

Fungsi : Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak penampung awal dengan menambahkan alum Al 2 SO 4 3 , soda kaustik dan klorinkaporit Jenis : Silinder tegak yang dilengkapi pengaduk D.7

1. Menentukan Volume Bak

Jumlah air sungai = 40,156 m 3 jam = 40177.794kgjam Over design 10 Waktu tinggal dalam bak = 20 – 60 menit Powell, 1954 Diambil waktu tinggal 60 menit. Volume bak = 1,1 × 40,156 m 3 jam × 1jam = 44,1716 m 3

2. Menentukan Dimensi Bak

Dimensi bak silinder tegak dengan HD = 1 V = ¼ π D 2 H Sehingga H = D = 4,68 m = 15,37 ft

3. Menetukan Kebutuhan Bahan Kimia

 Konsentrasi alum yang diijeksikan ke dalam bak penggumpal = 0,004 dari air umpan Faisal,2009 Konsentrasi alum di tangki penyimpanan = 55 Kebutuhan alum = 0,06 × 40177.794 m 3 jam = 43,708 kgjam Suplai alum ke bak penggumpal = 0,55 kgjam 43,708 = 79,469 kgjam ρ alum = 1.307 kgm 3 D.8 Laju alir alum = 3 kgm 1.307 kgjam 469 , 79 = 0,061 m 3 jam  Konsentrasi NaOH yang diijeksikan ke dalam bak penggumpal = 0,05 dari air umpan Konsentrasi NaOH di tangki penyimpanan = 90 Kebutuhan NaOH = 0,05 × 73,371 m 3 jam = 0,037 m 3 jam = 36,423 kgjam Suplai NaOH ke bak penggumpal = 0,9 kgjam 36,423 = 40,471 kgjam ρ NaOH = 1.044,431 kgm 3 Laju alir NaOH = 3 kgm 1.044,431 kgjam 40,471 = 0,039 m 3 jam  Konsentrasi kaporit yang diijeksikan ke dalam bak penggumpal = 1,2 dari air umpan Konsentrasi kaporit di tangki penyimpanan = 100 Kebutuhan kaporit = 1,2 × 73,731 m 3 jam = 0,881 m 3 jam = 874,165 kgjam Suplai kaporit ke bak penggumpal = 1 kgjam 165 , 874 = 874,165 kgjam D.9 ρ klorin = 1.043,25 kgm 3 Laju alir klorin = 3 kgm 1.043,25 kgjam 165 , 874 = 0,838 m 3 jam

4. Menentukan Daya Motor Pengaduk

Daya motor yang digunakan = motor Efisiensi dibutuhkan yang motor Daya  Menghitung diameter pengaduk D I Diameter impeler D i = 13 x D bak = 13 × 4,68 m = 1,56 m = 5,12 ft  Menghitung putaran pengaduk N N = I I D WELH D    2 3048 , 600  WELH = Tinggi cairan Z 1 x s.g Tinggi cairan Z 1 = = 2 12 , 5 371 , 73 4    = 4,26 m = 13,97 ft WELH = Z 1 × s.g. = 4,26 × 1,002 = 4,26 m 2 L ID V 4  D.10 = 13,97 ft Putaran pengaduk N = 56 , 1 2 4,27 56 , 1 3048 , 600     = 43,58 rpm = 0,73 rps  Menentukan power number N p N p ditentukan dari Figure 3.4-4, Geankoplis, berdasarkan bilangan Reynold dan tipe pengaduk. Viskositas campuran = 0,0413 kgm.s Berdasarkan viskositas campuran 10 kgm.s maka dipilih jenis impeler yaitu marine propeller. N Re =     2 i D N = 0413 , 857 , 992 56 , 1 0,73 2   = 4,257.10 4 Dari Figure 3.4-4, Geankoplis, diperoleh Np = 1  Menentukan daya motor yang dibutuhkan Daya yang dibutuhkan = = 4,735 hp  Menentukan daya motor yang digunakan Efisiensi = 80 Power motor = 8 , 4,735 hp = 5,92 hp   17 , 32 550 . . . 5 3 x D N N I mix p  D.11 Digunakan daya motor = 6 hp Spesifikasi Bak Penggumpal BP-401 ditunjukkan pada Tabel D.6. Tabel D.6 Spesifikasi Bak Penggumpal BP –401 Alat Bak Penggumpal Kode BP-401 Fungsi Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak penampung awal dengan menambahkan alum Al 2 SO 4 3 dan soda abu Na 2 CO 3 Bentuk Silinder vertical Dimensi Diameter 4,68 m Tinggi 4,68 m Pengaduk Diameter pengaduk 1,56 m Power 6 hp Jumlah 1 buah

c. Clarifier CL-401

Fungsi : Mengendapkan gumpalan kotoran dari bak penggumpal Jenis : Bak berbentuk kerucut terpancung dengan waktu tinggal 60 menit Gambar D.1 Clarifier h y D 2 D 1 D.12

1. Menetukan Volume Clarifier

Jumlah air sungai = 40,156 m 3 jam = 40177.794kgjam Over design = 10 Volume bak = 1,1 × 40,156 m 3 jam × 1 jam = 80,708 m 3

2. Menetukan Dimensi Clarifier

Tinggi h = 10 ft = 3,05 m Powell, 1954 Diambil D 2 = 0,61 D 1 D 2 D 1 = yy + h 0,61 = yy + 3,0480 y = 4,7674 m Volume clarifier = ¼ π D 2 2 y + h3 – ¼ π D 1 2 y + h3 80,708 m 3 = ¼ π D 1 2 2,6051 – ¼ π 0,61D 1 2 2,6051 Diperoleh: D 1 = 7,93 m D 2 = 4,83 m Jadi dimensi clarifier : Tinggi = 3,05 m Diameter atas = 7,93 m Diameter bawah = 4,83 m D.13

3. Menetukan Massa Air Keluar Clarifier

Massa air keluar clarifier = Massa air masuk clarifier - Sludge discharge Sludge discharge = Turbidity + Alum + Soda abu Asumsi : Turbidity = 850 ppm Alum = 30 ppm Soda abu = 30 ppm Total = 4,2771. 10 -5 + 1,5096. 10 -6 + 1,5096. 10 -6 = 4,5790.10 -5 kg sludgekg air × 40177.794kgjam = 3,336 kg sludge Massa air keluar = 40177.794kgjam – 3,336 kg = 40174,454 kgjam = 40,348 m 3 jam Spesifikasi Clarifier CL-401 ditunjukkan pada Tabel D.7. Tabel D.7 Spesifikasi Clarifier CL –401 Alat Clarifier Kode CL-401 Fungsi Mengendapkan gumpalan-gumpalan kotoran dari bak penggumpal. Bentuk Bak berbentuk kerucut terpancung Kapasitas 40,156 m 3 Dimensi Tinggi 3,05 M Diameter Atas 7,93 M Diameter Bawah 4,83 M Jumlah 1 buah D.14

d. Sand Filter SF-401

Fungsi : Menyaring kotoran-kotoran yang masih terbawa air dari tangki Clarifier Tipe : Silinder vertikal dengan media penyaring pasir dan kerikil

1. Menetukan Luas Penampang Filter

Jumlah air = 40,348 m 3 jam Waktu tinggal = 1 jam Laju alir = 40177.794kgjam Over design = 10 Kapasitas tangki = 1,1 x Jumlah air = 1,1 x 40,348 m 3 jam = 44,3828 m 3 jam Untuk mencari luas filter, digunakan persamaan : 5 , . . . . . 2 .        s c c c t P f t A V   Pers. 14.2-24, Geankoplis, Hal. 814 Keterangan : V = volume filtrat m 3 A = luas filter m 2 f = fraction submergence dari permukaan drum dalam slurry P = tekanan Pa t c = waktu siklus s μ = viskositas Pa.s D.15 α = tahanan spesifik mkg c s = total padatan dalam filtrat kg padatanm 3 filtrat Diketahui : V = 0,448 m 3 s c x = 0,191 kg padatankg slurry m = 2 kg wet cakekg dry cake ∆P = 70.000 Pa t c = 250 s α = 4,37 . 10 9 x - ∆P 0,3 = 4,37.10 9 x 70.000 0,3 = 1,242 x 10 11 mkg Dari Appendix A.2 Geankoplis,1993, untuk air pada 35 o C, μ = 0,0008 Pa.s ρ = 992,857 kgm 3 c s = x x mc c  1  = 191 , 2 1 191 , 857 , 992 x x  = 306,854 kg padatanm 3 filtrat Maka, A 0,448 = 5 , 854 , 306 10 x 1,242 0008 , 250 000 . 70 . 33 , . 2 11       x x x x 250 A = 23,033 m 2 D.16

2. Menentukan Dimensi Filter

A = 14 x π x D 2 Diperoleh D = 5,42 m = 213,204 in Digunakan D standar = 216 in = 18 ft Mencari ketinggian shell : H shell = A t V c . = 23,033 250 . 448 , = 4,87 m = 15,97 ft Digunakan H standar = 16 ft 4,88 m Media filter : Antrachite = 0,35 H shell = 0,35 x 16 = 5,6 ft = 1,707 m Fine Sand = 0,35 H shell = 0,35 x 16 = 5,6 ft = 1,707 m Coarse Sand = 0,15 H shell = 0,15 x 16 = 2,4 ft = 0,732 m Karbon aktif = 0,15 H shell = 0,15 x 16 = 2,4 ft = 0,732 m Tinggi total media filter = 16 ft = 4,88 m

3. Menentukan Tekanan Desain

Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen : P B = Mc. Cabe and Smith, 1985 Dimana: P B = tekanan vertikal pada dasar tangki psi ρ B = densitas material, lbft³     R Z K 2 μ c B T e 1 K μ 2 g g ρ R         D.17 = 59,307 lbft³ μ = koefisien friksi : 0,35 - 0,55 dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, 0.3 - 0,6 dipilih, K = 0,5 Z T = tinggi total bahan dalam tangki = 16 ft R = jari-jari tangki = 12 D = 9 ft Diperoleh P B = 679,081 lbft 2 = 4,716 lbin 2 Tekanan lateral yg dialami dinding tangki P L = K × P B = 0,5 x 4,716 = 2,358 lbin 2 Tekanan total P T = 4,716 + 2,358 lbin 2 = 7,074 lbin 2

4. Menghitung Tebal Dinding Shell

Brownell Young, 1959, Hal. 254 Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C Perry, 1984,dengan komposisi dan data sebagai berikut : f = 12.650 psi Peters Timmerhause, 1991 E = 80 Brownell and Young, 1959, Tabel 13.2 c = 0,125 in r i = 108 in P operasi = 14,7 psi c P f i r P t    . 6 , . .  D.18 P desain = 1,1 × 14,7 + 7,074 = 23,951 psi Tebal shell = 0,381 in Tebal standar = 7 16 in

5. Menghitung Tebal Head

6  C r icr , dimana r c =Di Perry, 1997, Tabel 10.65 Diketahui : r c = 170 in, maka icr = 13 in = 1,65 in t h = 0,458 in Tebal standar = ½ in

6. Menghitung Tinggi Head

Untuk tebal dinding head = ½ in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young Hal. 93, maka s f = 1 ½ – 4 in, dan direkomendasikan s f = 3 in.  Depth of dish b     2 2 2 icr ID icr rc rc b      Brownell andYoung, 1959, Hal. 87   2 13 2 170 2 13 170 170            in b b = 13,54 in           icr c r 3 . 4 1 w c P 2 , f 2 w . r . P t c h     D.19  Tinggi head OA OA = th + b + s f Brownell and Young, 1959, Hal. 87 = 0,50 + 13,54 + 3 in = 17,04 in = 0,43 m

7. Menghitung Volume Filter

 Volume tanpa bagian s f V = 0,0000439 × ID 3 = 0,0000439 × 18 3 = 0,256 ft 3  Volume pada s f V sf = 0,25 × π × r 2 × s f = 0,25 × 3,14 × 182 2 × 3 = 15,904 ft 3 V total = V cairan + 2 x V tanpa s f + 2 x V pada s f = 950,016 ft 3 + 2 x 0,256 ft 3 + 2 x 15,904 ft 3 = 982,337 ft 3 = 27,817 m 3

8. Menghitung Laju Air Keluar Filter

Air keluar filter = Air masuk filter - Air yang tertinggal di filter Kisaran internal backwashing : 8-24 jam Powell, 1954 Diambil = 10 jam Kisaran kecepatan backwash : 15-30 gpmft 2 Powell, 1954 Diambil = 15 gpmft 2 Luas penampang = 23,033 m 2 D.20 = 247,925 ft 2 Flowrate backwash = Kecepatan backwash x Luas penampang = 15 gpmft 2 x 247,925 ft 2 = 3.718,872 gpm Kisaran air untuk backwash sebesar : 0,5-5 air disaring. Diambil = 4 Air untuk backwash = 0,04 × 40,348 m 3 jam × 10 jam = 9,782 m 3 = 2.584,224 gal Waktu backwash = gpm gal 3.718,872 2.584,224 = 0,695 menit Air yang tertinggal = 0,015 × air masuk = 0,00015 x 40,348 m 3 jam = 0,0037 m 3 jam Air yang masuk = 24,456 m 3 jam Sehingga air keluaran filter = air yang masuk – air yang tetinggal = 40,348 - 0,0037 m 3 jam = 40,3448 m 3 jam D.21 Spesifikasi Sand Filter SF-401 ditunjukkan pada Tabel D.8. Tabel D.8 Spesifikasi Sand Filter SF-401 Alat Sand Filter Kode SF-401 Fungsi Menyaring kotoran-kotoran yang terbawa air Bentuk Silinder tegak vertikal dengan head berbentuk torisperical den media penyaring pasir dan kerikil. Kapasitas 40,348 m 3 jam Dimensi Diameter 5,49 m Tinggi 4,88 m Tebal shell t s 0,4375 in Tebal head t h 0,50 in Tekanan Desain 23,951 psi Waktu Backwash 0,695 menit Jumlah 4 buah 1 cadangan

e. Hot Basin HB-401

Fungsi : Menampung air proses yang akan didinginkan di Cooling Tower Jenis : Bak beton berbentuk rectangular

1. Menentukan Volume Bak

Massa air = Kebutuhan air pendingin + Make up air pendingin = 40797,4103 kgjam Flow rate = 41.00242 m 3 jam Waktu tinggal = 1 jam Over design = 20 Volume = 1,2 × 41.00242 m 3 jam ×1 jam = 49,2029 m 3 D.22

2. Menentukan Dimensi Hot Basin

Luas permukaan bak A = Q c O.R http:water.me.vccs.edu Dimana : A = luas permukaan bak, m 3 Q c = laju alir, m 3 jam O.R = overflow rate,500 galjam-ft 2 - 1.000 galjam-ft 2 Diambil overflow rate 500 galjam-ft 2 Sehingga : A = 89,886 ft 2 Kedalaman bak d = 7-16 ft http:water.me.vccs.edu Diambil d = 16 ft = 4,88 m Panjang L = 4 W Dimana W = V4d 12 = 9,69 ft = 2,95 m L = 38,76 ft = 11,81 m Spesifikasi Hot Basin HB –401 ditunjukkan pada Tabel D.9. Tabel D.9 Spesifikasi Hot Basin HB –401 Alat Hot Basin Kode HB-401 Fungsi Manampung air yang akan didinginkan di Cooling Tower Bentuk Bak rectangular Dimensi Panjang 11,81 M Lebar 2,95 M Kedalaman 4,88 M Jumlah 1 buah D.23

f. Cold Basin CB-401

Fungsi : Menampung air keluaran dari Cooling Tower dan make up water dari filtered water tank Jenis : Bak beton berbentuk rectangular Dengan perhitungan yang sama dengan Hot Basin diperoleh spesifikasi sebagai berikut : Tabel D.10 Spesifikasi Cold Basin CB –401 Alat Cold Basin Kode CB-401 Fungsi Menampung air keluaran dari Cooling Tower dan make up water dari filtered water tank Bentuk Bak rectangular Dimensi Panjang 11,81 m Lebar 2,95 m Kedalaman 4,88 m Jumlah 1 buah

g. Cooling Tower CT-401

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh peralatan proses dengan menggunakan media pendingin udara dan mengolah dari temperatur 45 o C menjadi 30 o C Tipe : Inducted Draft Cooling Tower Sistem : Kontak langsung dengan udara di dalam cooling tower fan D.24 Ukuran cooling tower merupakan fungsi dari :  Batasan pendingin temperatur air panas minus temperatur air dingin  Pendekatan temperatur wet bulb temperatur air dingin minus temperatur basah  Kuantitas air yang didinginkan  Temperatur wet bulb  Tinggi menara

1. Menentukan Dimensi Cooling Tower

 Jumlah air yang harus didinginkan = Kebutuhan air pendingin = 40797,4103 kgjam = 41.00242 m 3 jam =180,528 gpm  Digunakan udara sebagai pendingin dengan relative humidity 95 Suhu air masuk, T 1 = 45 o C = 113 o F Suhu air keluar, T 2 = 30 o C = 86 o F Suhu dry bulb udara T db = 30 o C = 86 o F Suhu wet bulb udara, T wb = 22,2 o C = 71,96 o F Temperature approach = T 2 – T wb = 7,8 o C = 46,04 o F Cooling range = T 1 – T 2 = 15 o C = 59 o F Konsentrasi air, Cw = 2,5 galmin ft 2 Fig. 12.14, Perrys Handbook, 1997 D.25  Dimensi menara Luas menara = QCw = 2 min 5 , 2 180,528 ft gal gpm = 72,211 ft 2 Dimensi, PL = 2 Sehingga diperoleh: Lebar menara, L = 3,73 m Panjang menara, P = 7,46 m Berdasarkan Perrys Handbook, 1997, jika temperatur approach 7 –11 o C, maka tinggi menara 4,6 – 6,1 m. Diambil tinggi menara 4,9 m = 16,08 ft.  Dimensi basin Holding time = ½ jam Volume = 41.00242 m 3 jam x ½ jam = 20,501 m 3 Lebar, L = 3,73 m Panjang, P = 7,46 m Tinggi = L x P V = m 3,73 x m 46 , 7 3 m 20,501 = 3,06 m

2. Menghitung Daya Motor Penggerak Fan Cooling Tower

 Menghitung daya fan Daya fan = fan Efisiensi fan Tenaga D.26 Fan hp = 0,031 hpft 2 Fig. 12.15, Perrys Handbook, 1997 Tenaga yang dibutuhkan = Luas cooling tower × 0,031 hpft 2 = 72,211 ft 2 × 0,031 hpft 2 = 9,29 hp Efisiensi fan = 75 Daya fan = 75 , 29 , 9 = 12,38 hp  Menghitung daya motor penggerak fan cooling tower Efisiensi motor dipilih 85 . Tenaga motor = 85 , 38 , 12 = 14,57 hp = 15 hp

3. Menghitung Kebutuhan Zat Aditif

 Dispersant Konsentrasi dispersant yang diijeksikan ke dalam Cooling Tower = 0,05 dari air umpan. Konsentrasi dispersant di tangki penyimpanan = 1 Kebutuhan dispersant = 0,05 × 40797,4103 kgjam = 84,457 kgjam Suplai dispersant ke cooling tower = 0,1 84,457 = 844,567 kgjam ρ dispersant = 99η,θ8 kgm 3 Laju alir dispersant = 3 kgm 68 , 95 9 kgjam 44,567 8 D.27 = 0,848 m 3 jam  Asam Sulfat Konsentrasi H 2 SO 4 yang diijeksikan ke dalam cooling tower = 0,01 dari air umpan. Konsentrasi H 2 SO 4 di tangki penyimpanan = 98 Kebutuhan H 2 SO 4 = 0,01 × 40797,4103 kgjam = 16,891 kgjam Suplai H 2 SO 4 ke bak penggumpal = 0,98 kgjam 891 , 16 = 17,236 kgjam ρ H 2 SO 4 = 1.834 kgm 3 Laju alir H 2 SO 4 = 3 kgm 1.834 kgjam 17,236 = 0,0094 m 3 jam  Inhibitor Konsentrasi inhibitor yang diijeksikan ke dalam cooling tower = 0,01 dari air umpan. Konsentrasi inhibitor di tangki penyimpanan = 1 Kebutuhan inhibitor = 0,01 × 40797,4103 kgjam = 407,97 kgjam Suplai inhibitor ke bak penggumpal = 0,10 kgjam 407,97 = 4079,7 kgjam ρ inhibitor = 2.η2θ,042 kgm 3 D.28 Laju alir inhibitor = 3 kgm 042 , 526 . 2 kgjam 4079,7 = 0,067 m 3 jam

4. Menghitung Make-Up Water

W c = aliran air sirkulasi masuk Cooling Tower = 41.00242 m 3 jam Water evaporation W e We = 0,00085 Wc x T 1 -T 2 Eq. 12.10, Perrys, 1997 = 0,00085 x 41.00242 m 3 jam x 15 K = 21,691 m 3 .Kjam Water drift loss W d = 0,002 x Wc = 0,002 x 41.00242 m 3 jam = 0,340 m 3 jam Water blowdown W b = Wc S-1 S = rasio klorida dalam air sirkulasi terhadap air make up 3 –5, diambil S = 5 W b = 1 - 5 jam 3 m 129 , 170 = 21,266 m 3 jam W m = W e + W d + W b = 21,691 + 0,340 + 21,266 m 3 jam = 43,298 m 3 jam D.29 Spesifikasi Cooling Tower CT-401 ditunjukkan pada Tabel D.11. Tabel D.11 Spesifikasi Cooling Tower CT-401 Alat Cooling Tower Kode CT-401 Fungsi Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh peralatan proses dengan menggunakan media pendingin udara dan mengolah dari temperatur 45 o C menjadi 30 o C Tipe Inducted Draft Cooling Tower Kapasitas 41.00242 m 3 jam Dimensi Panjang 7,46 m Lebar 3,73 m Tinggi 4,60 m Tenaga motor Daya fan 15 hp Bahan Konstruksi Beton Jumlah 1 buah

h. Cation Exchanger CE

– 401 Fungsi : Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion

1. Menghitung Luas Permukaan Resin

V Air masuk = kebutuhan + make up air boiler = 1648.902 kgjam = 16,489 m 3 jam = 393 gpm Siklus regenerasi = 8 jam Total kation inlet = 62 ppm = 1 graingallon = 17,1 ppm D.30 Total kation outlet = 0 ppm Kation hilang = 100 Kation exchanger = Asam lemah weakly acid, metilen akrilat Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C Tabel 16-6, Perrys Handbook, 7th ed, 1997 pH = 6-8 Tabel 16-19, Perrys Handbook, 7th ed, 1997 Kapasitas resin = 0,75 eqL = 16,35 kgrain CaCO 3 ft 3 resin = 16,35 kgm 3 Maksimum flow = 8 gpmft 2 Densitas resin, ρ = 0,95 kgL = 59,307 lbft 3 Contoh kationnya = CaCO 3 Ca 2+ Ca 2+ yg hilang = kation hilang 100 x laju alir air gpm x total kation inlet kgraingallon x siklus regenerasi menit. = 8 60 0,0036 298 , 252 100     = 439,088 kgrain Kebutuhan resin = resin kapasitas kgrain hilang yang zat = 35 , 16 439,088 = 26,86 ft 3 = 0,76 m 3 D.31 Luas permukan resin : A resin = Laju alir air : flowrate max = 8 252,298 = 31,537 ft 2

2. Menghitung Diameter Cation Exchanger

D = 14 , 3 2 537 , 31 4 ft  = 6,34 ft = 1,93 m = 76,04 in Diambil diameter standar = 77 in = 1,96 m Tinggi bed resin = kebutuhan resin : luas permukaan resin = 929 , 2 0,761 = 0,259 m = 0,852 ft

3. Menghitung Tinggi Cation Exchanger

Tinggi tangki total = Tinggi bed total + Ruang kosong Ruang kosong = 75 × Tinggi bed untuk ekspansi saat regenerasi = 0,195 m Lapisan pasir = 50 × Tinggi bed = 0,129 m D.32 Graver dirancang dari anitrofit dengan tebaltinggi 12-14 in Powell, 1954. Dipilih tinggi = 13 in = 0,3302 m Tinggi bed total = H bed resin + H bed pasir + H bed gravel = 0,259 + 0,129 + 0,330 m = 0,719 m = 2,361 ft Tinggi shell, Hs = H bed total + H ruang kosong = 0,719 + 0,195 m = 0,914 m = 2,999 ft

4. Menghitung Tekanan Desain

Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen : P B = Mc. Cabe and Smith, 1985 Dimana: P B = tekanan vertikal pada dasar tangki psi ρ B = densitas material, lbft³ = 59,307 lbft³ μ = koefisien friksi, 0,35 - 0,55 ; dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, 0.3 -0.6 ; dipilih, K = 0,5 Z T = tinggi total bahan dalam tangki, ft R = jari-jari tangki =12 D, ft Diperoleh P B = 121,28 lbft 2 = 0,842 psi     R Z K 2 μ c B T e 1 K μ 2 g g ρ R         D.33 Tekanan lateral yg dialami dinding tangki P L = K × P B = 0,421 psi Tekanan total P T = 0,842 + 0,421 psi = 1,263 psi P operasi = 14,7 psi P desain = 1,1 x P operasi + P T = 17,559 psi

5. Menghitung Tebal Dinding Shell

Brownell Young, 1959, hal 254 Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C f = 12.650 psi Peters Timmerhause, 1991 E = 80 Brownell and Young, 1959, Tabel 13.2 c = 0,125 in ri = 38,5 in Tebal shell = 0,25 in Tebal standar = ¼ in

6. Menghitung Tebal Head

OD = ID + 2 x t s = 77 in + 2 x 0,25 = 77,50 in Dipilih OD standar: OD = 77,5 rc = 78 icr = 4, 75 c P . 6 , . f r . P t i     D.34 = 1,76 in = 0,244 in Tebal standar = ¼ in

7. Menghitung Tinggi dan Volume Head

Untuk tebal dinding head = 1 4 in Untuk t h = ¼ in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young Hal. 93, maka s f = 1 ½ – 2 in, dan direkomendasikan sf = 2 in.  Depth of dish b     2 2 2 icr ID icr rc rc b      Brownell and Young, 1959, Hal. 87   2 2 75 , 4 2 77 75 , 4 78 78            in b b = 12,99 in  Tinggi head OA OA = th + b + s f Brownell and Young, 1959, Hal. 87 = 0,25 + 12,99 + 2 in = 15,24 in = 1,27 ft           icr r 3 . 4 1 w c c P 2 , f 2 w . r . P t c h     D.35  Volume tanpa bagian s f V = 0,0000439 × ID 3 = 0,0000439 × 6,42 3 = 1,29 x 10 -2 ft 3 = 3,66 x 10 -4 m 3  Volume pada s f V sf = 0,25 × π × r 2 × s f = 0,25 × 3,14 × 6,422 2 × 0,051 = 0,038 m 3 V total = V pada s f + V tanpa s f = 0,0385 m 3 Regenerasi Resin  Menghitung kebutuhan regeneran Regeneran yang digunakan adalah asam sulfat konsentrasi 4 volume Tabel 16-19, Perrys Handbook, 7th ed, 1997. Kapasitas regeneran = 6,875 lb regeneranft³ resin Kebutuhan teoritis = Kapasitas regeneran × Kebutuhan = 6,875 lb regeneranft³ resin × 26,86 ft 3 = 184,632 lb regeneran Kebutuhan teknis = 110 × Kebutuhan teoritis = 110 x 184,632 = 203,095 lb regeneran = 92,122 kg D.36 Menghitung waktu regenerasi Densitas regeneran = 8,526 lbgallon Flowrate regenerasi = 5 gpmft² Powell, 1954 Waktu pencucian = 10 menit Volume regeneran = regeneran densitas teknis Kebutuhan = 0,0902 m 3 = 23,822 gal Flowrate air pencuci = 5 gpmft² Powell, 1954 Waktu regenerasi = sin re Luas Flowrate regeneran Volume  = 2 2 ft 54 , 31 galminft 5 gal 23,822   = 0,151 menit Waktu pembilasan = 5 menit Total waktu = 15,151 menit  Menghitung jumlah air pencuci dan pembilas V bw V bw = t pencucian + t pembilasan × Flowrate regenerasi × Luas resin = 10 + 5 menit × 5 gpmft² x 31,54 ft² = 2.365,298 galonshift D.37 Spesifikasi Cation Exchanger CE –401 ditunjukkan pada Tabel D.12. Tabel D.12 Spesifikasi Cation Exchanger CE-401 Alat Cation Exchanger Kode CE-401 Fungsi Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Bentuk Silinder tegak vertikal dengan head berbentuk Torisperical Kapasitas 16,489 m 3 jam Dimensi Diameter shell D 1,960 M Tinggi shell H s 0,914 M Tebal shell t s 0,250 In Tebal head t h 0,250 In Tinggi atap 0,387 M Tekanan Desain 17,56 psi Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316 Jumlah 2 buah 1 cadangan

i. Anion Exchanger AE

– 401 Fungsi : Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Cation Exchanger CE-401, diperoleh spesifikasi Anion Exchanger AE-401 sebagai berikut : D.38 Tabel D.13 Spesifikasi Anion Exchanger AE – 401 Alat Anion Exchanger Kode AE-401 Fungsi Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Bentuk Silinder tegak vertikal dengan head berbentuk torisperical Kapasitas 16,489 m 3 jam Dimensi Diameter shell D 2,08 m Tinggi shell H s 0,57 m Tebal shell t s 0,25 in Tebal head t h 0,25 in Tinggi atap 0,37 m Tekanan Desain 16,88 psi Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316 Jumlah 2 buah 1 cadangan

j. Deaerator DA-401

Fungsi : Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O 2 dan CO 2 , agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine O 2 scavanger serta senyawaan fosfat Jenis : Tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi sparger

1. Menghitung Volume Deaerator

Jumlah air umpan boiler = 1648.902 kgjam Kecepatan volumetrik air = 16,489 m 3 jam Densitas air = 992,86 kgm 3 = 61,98 lbmft 3 Waktu tinggal = 15 menit = 0,25 jam Volume air = 16,489 m 3 jam × 0,25 jam D.39 = 3,362 m 3 Over design = 20 Volume kolom = 4,034 m 3

2. Menentukan Dimensi Tangki

Volume tutup atas torrispherical flanged and dished head. V d = 0,1039D 3 Wallas V tangki = V shell + V torrispherical = ¼ π D 2 H + 0,1039D 3 + 0,1039D 3 Diambil H s D = 5 V kolom = 3,144.D 2 5D + 0,2078D 3 4,034 m 3 = 4,1348 D 3 Sehingga : D = 0,992 m = 3,254 ft = 39,048 in Digunakan diameter standar : D = 3,5 ft = 42 in = 1,067 m H s = 17,5 ft = 210 in = 5,334 m Bahan isian : rasching ring metal Packing size = 1 in packing factor , Fp = 115 Tabel 11.2 Coulson, 1985:482 Kecepatan air kebutuhan air untuk steam, L w : L w = 13.350,795 kgjam = 3,709 kgs kecepatan steam D.40 V w = 10 × 13.350,795 kgjam = 1.335,071 kgjam = 0,371 kgs ρ L = 992,856 kgm 3 = 61,982 lbft 3 ρ v = 29,073 kgm 3 Chemcad μ L = 0,0008 kgm.s L V w w LV ρ ρ V L F  = 1,711 ΔP = 1η - 50 mm H 2 Om packing Coulson, 1985:492 Dari Fig. 11.44 Coulson hal 492, diambil ΔP = 1η mm H 2 Om packing . Didapat K4 = 0,18 Pada flooding K4 = 80 Coulson, 1985:492 flooding = 100 80 , 18 ,  = 47,43 85 memuaskan h = HETP = D 0,3 Pers. 4-84, Ulrich, 1984:196 = 3,5 ft 0,3 = 1,456 ft = 0,44 m = 17,47 in ρ metal = 490 lb m ft 3 D.41

3. Menghitung Tekanan Desain

P abs = P operasi + P hidrostatis Pers 3.17, Brownell, 1959:46 P abs = 14,7 + 144 1 ρh  = 14,7 + 7,102 psi = 21,802 psi Tekanan desain 5 -10 di atas tekanan kerja absolut Coulson, 1988:637. Tekanan desain yang dipilih 10 di atasnya. P desain = 1,1 × P abs = 1,1 × 21,802 psi = 23,98 psi

4. Menghitung Tebal Dinding Shell

C 0,6P f.E P.r t s    Pers. 13.1 Brownell and Young, 1959 Dimana : Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C P = tekanan desain = 23,98 psi f = allowable stress = 12.650 psi Tabel 13.1 Brownell, 1959:251 E = 80 joint eficiency tipe double welded butt joint ri = jari-jari dalam shell = 21 in C = corrosion allowance = 0,125 in10 tahun Diperoleh t s = 0,1748 in Digunakan t s standar = 0,1875 in D.42 Standardisasi OD : OD = ID + 2 t = 42 + 2 × 0,1875 = 42,375 in Dipilih OD standar = 48 in ; r c = 48 in ; icr = 3 in

5. Menghitung Tebal Head

= 98 , 23 1 , - 0,8 12.650 21 98 , 23 885 ,     + 0,125 in = 0,222 in Dipakai t h standar 0,250 in. Spesifikasi deaerator DA-401 ditunjukkan pada Tabel D.14. Tabel D.14 Spesifikasi Deaerator DA-401 Alat Deaerator Kode DA-401 Fungsi Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O 2 dan CO 2 , agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine O 2 scavanger serta senyawaan fosfat. Bentuk Tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi sparger. Bahan Isian Rasching ring metal Diameter packing 1,00 in Tinggi bed 0,44 m Diameter bed 1,07 m Dimensi Diameter shell D 1,07 m Tinggi shell H s 5,33 m c P 1 . . f r . P . 885 , t c h     D.43 Tebal shell t s 0,1875 in Tebal head t h 0,25 in Tekanan Desain 23,98 psi Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah

k. Boiler

Fungsi alat : Untuk membangkitkan Hgh pressure steam Tipe boiler : Water tube Tabel. 4.8, Urich, 1984:109 Kondisi operasi : Tekanan = 8581 kPa Temperatur = 300 o C Jumlah steam yg dibutuhkan, m s = 1648.902 kgjam = 16,489 m 3 jam Dipergunakan bahan bakar solar Densitas = 870 kgm 3 Tabel 6-3, Ulrich, 1984:332 Kebutuhan bahan bakar sebagai berikut : F x eb h h m m f s f   Keterangan : m f = massa bahan bakar yang dipakai, lbjam m s = massa uap yang dihasilkan, lbjam H v = entalpi dari uap air Btulb H f = entalpi dari liquid, Btulb Pada T = 300 o C D.44 H v = 2.706,3 kJkg = 1.163,501 Btulb H f = 503,71 kJkg = 216,557 Btulb e b = efisiensi boiler = 90 Tabel 4.8, Urich, 1984:109 F = nilai kalor bahan bakar Tabel 6-3, Ulrich, 1984:332 F = 42 MJm 3 = 42000000 Jkg = 726.420,968 Btulbm m f = Btulb 968 , 420 . 26 7 90 , Btulb 557 , 216 501 , 163 . 1 lbjam 4 323.767,73    = 287,321 lb m jam = 468,951 kgjam = 212,712 m³jam = 244,497 literjam Daya boiler: 5 , 34 3 , 970    f f h h m hp = 34,5 970,3 Btulb 216,557 - 1.163,501 lbjam 468,951   = 1,327 hp = 2 hp Kapasitas boiler : 1000 f s h h m Q   = 306.590,035 Btujam = 323.469,625 kJjam D.45 Kebutuhan air = 1,2 × Jumlah steam = 1,2 x 1648.902 kgjam = 1762,30,498 kgjam = 1774,98 m 3 jam Heating surface : 1 hp boiler = 10 ft 2 Heating surface total = 10 × hp boiler = 10 x 1,326 hp = 13,266 ft 2 = 1,232 m 2 Spesifikasi Boiler ditunjukkan pada Tabel D.15. Tabel D.15 Spesifikasi Boiler Alat Boiler Fungsi Menghasilkan low pressure steam untuk keperluan proses Tipe Water tube boiler Jenis Steam Low pressure satureted steam Heating surface 1,232 m 2 Kapasitas 323.469,625 kJjam Bahan Bakar Solar Kebutuhan BBM 0,244 m 3 jam Power 2 hp Jumlah 1 buah D.46

l. Filter Water Tank TP-404

Fungsi alat : Untuk menampung air keluaran sand filter Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F

1. Menghitung Volume Tangki

Kebutuhan air proses = Air output sand filter = 40,3448 m 3 jam = 40344,8 kgjam Waktu tinggal = 1 jam V H 2 O = Jumlah air x Waktu tinggal = 40,3448 m 3 jam x 1 jam = 40,3448 m 3 Safety factor = 20 Peter and Timmerhaus, 1991, Hal:37 Volume tangki = 1,2 x V H 2 O = 1,2 x 40,3448 m 3 = 48,328 m 3

2. Menghitung Diameter dan Tinggi Tangki

Rasio HD yang di ambil adalah rasio yang memberikan luas tangki yang paling kecil. Berdasarkan Tabel 4-27, Ulrich, 1984, dimana H s D 2. Berdasarkan Brownell and Young, untuk large tank berlaku : D = 8H3 H = 0,375 D D.47 V = 14 x π x D 2 x H D = 4V π x H 0,5 = 32V3μ 0,5 Sehingga diperoleh: D = 11,08 m = 36,34 ft H = 4,15 m = 13,63 ft Nilai standar Brownell and Young, App. E, Item 1, Hal. 346 : D = 40 ft = 12,19 m = 480 in H = 12 ft = 3,66 m = 144 in Maka, Volume tangki = 15,079,645 ft 3 = 427,008 m 3 Diperoleh data Brownell and Young, App. E, Item 2, Hal. 347 : Number of courses = 2 Lebar plate standar = 6 ft

3. Menghitung Tekanan Desain

P abs = P operasi + P hidrostatis H liquid = V liquid V tangki x H tangki = 427,008 m 3 333,607 m 3 x 3,66 m = 2,86 m = 9,38 ft = 112,50 in Dimana ρ = 992,8ηθ kgm 3 = 61,982 lbft 3 Dimana, P hidrostatis : P hidrostatis = 144 c L g g H    Pers. 3.17, Brownell, 1959 = 4,035 psi P operasi = 14,7 psi D.48 Maka, P abs = 18,735 psi Tekanan desain 5-10 diatas tekanan absolut Coulson, 1988, Hal:637. Tekanan desain yang dipilih 5 diatasnya. Tekanan desain pada ring ke-1 paling bawah : P desain = 1,05 x 18,735 psi = 19,67 psi Tabel D.16 Hasil perhitungan P design pada berbagai ketinggian cairan : Course H liquid ft P hid psi P abs psi P desain psi 1 9,375 4,035 18,735 19,67 2 3,375 1,453 16,153 16,96

4. Menentukan Tebal Plate

Keterangan : F = 12.650 Brownell and Young, 1959, Tabel 13.1 untuk T = -20 - 650 o F E = 0,8 Jenis sambungan las : single-butt weld C = 0,125 Coulson, Vol 6, Hal. 217 Maka, t s =     125 , 67 , 19 6 , 8 , 650 . 12 2 480 67 , 19      t s = 0,592 in Diambil tebal plate standar = 10 16 in C P E f ri P t s    6 , . . D.49

5. Menentukan Panjang Plate

Untuk menghitung panjang shell, persamaan yang digunakan adalah : L = Keterangan : L = panjang plate, in D o = diameter luar shell, in n = jumlah plate Weld length = Banyak plate pada sekeliling plate x Banyak sambungan pengelasan vertikal = n x Butt welding Panjang shell untuk course 1 : D o = D i + 2 x t s = 480 + 2 x 10 16 = 481,25 in n = 2 buah Butt welded = 0,156 Brownell and Young, Hal. 254 Maka, L = = 62,99 ft n weld D o 12. length - π. 2 12 0,156 2 - 25 , 481 3,14    D.50

6. Desain Atap

 Perhitungan sudut elemen conis Bentuk atap yang digunakan adalah conical konis. Untuk roof with large diameter yang menggunakan pengelasan lap joint, minimal desain lap yang diizinkan adalah 1 in dengan tebal plate minimal 3 16 in. Besar sudut elemen konis dihitung dengan persamaan : Pers. 4.6, Brownell and Young, 1959 Keterangan : = sudut elemen konis dengan horizontal D = diameter tangki, ft t = tebal cone head, in Digunakan tebal konis t = 0,625 in Maka, min sin = 0,149 = 8,559 o  Pemeriksaan compressive stress yang diizinkan f allowable = Keterangan : f allowable = compressive stress yang diizinkan, psi t = tebal konis, in r = jari-jari lekukan curvature, in Dimana, r = = 315,273 ft 6 t 1 1,5 x10 yield point r 3   sin 6D t D 430 sin min   D.51 = 3.783,276 in Yield point = 30.000 Tabel 3.1, Brownell and Young, 1959, Hal. 37 Maka, f allowable = 2.973,613 Dimana f allowable Yield point3 = 2.973,613 10.000 Maka, tebal plate = 0,625 in dapat digunakan.  Perhitungan tinggi atap Gambar D.2 Jari-jari lekukan untuk atap konis Tinggi atap dapat dihitung dengan korelasi sudut pada gambar : tan = Dimana: tan = 0,151 Maka, H = 3,01 ft = 0,918 m  Menghitung tinggi total tangki penyimpanan air H tangki = H shell + H roff = 12 ft + 3,01 ft = 15,01 ft = 4,56 m   o 90 r 2 D   90    sin 6D horizontal dengan konis elemen sudut   D = diameter tangki,ft r = jari-jari, in h D H 2 1 D.52

7. Desain Lantai

Untuk memudahkan pengelasan dan mengizinkan terjadinya korosi, pada lantai dipakai plat dengan tebal minimal ¼ in. Tegangan yang bekerja pada plat yang digunakan pada lantai harus diperiksa agar diketahui apakah plat yang digunakan memenuhi persyaratan atau tidak Brownell and Young, 1959. Menghitung tekanan yang bekerja pada bottom  Menghitung compressive stress yang dihasilkan oleh berat cairan w = 2,205 lb S 1 = 0,000012 psi  Menghitung compressive stress yang dihasilkan oleh berat shell Keterangan : X = tinggi tangki, ft = 15,01 ft ρ S = densitas shell = 489 lbft 3 Tabel 6, Peter and Timmerhaus Maka, S 2 = 50,97 psi Tegangan total yang bekerja pada lantai : 2 1 4 1 i D w S   144 2 s X S   144 489 01 , 15 2   S D.53 S t = S 1 + S 2 = 0,000012 + 50,97 psi = 50,972 psi Batas tegangan lantai yang diizinkan : S t Tegangan bahan plat f x Efisiensi pengelasan E 50,972 14.000 memenuhi Tabel D.17 Spesifikasi Filtered Water Tank TP-404 Alat Filtered Water Tank Kode TP-404 Fungsi Menampung air keluaran sand filter sebanyak 40,3448 m 3 jam Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 400,328 m 3 Dimensi Diameter shell D 12,19 m Tinggi shell H s 3,66 m Tebal shell t s 0,625 in Tinggi atap 0,9175 m Tebal lantai 0,1875 in Jumlah courses 2 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 19,67 psi Tebal head 0,625 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah D.54

m. Tangki Air Domestik

Fungsi alat : Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-104, diperoleh spesifikasi Tangki Air Domestik sebagai berikut : Tabel D.18 Spesifikasi Tangki Air Domestik Alat Tangki Air Domestik Fungsi Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 33,64 m 3 Dimensi Diameter shell D 4,572 m Tinggi shell H s 1,829 m Tebal shell t s 0,3125 in Tinggi atap 0,8425 m Tebal lantai 0,1875 in Jumlah courses 2 Buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 16,74 psi Tebal head 0,3125 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah D.55

n. Tangki Air Hydrant

Fungsi alat : Tempat penyimpanan air untuk keperluan pemadam kebakaran pada suhu 30 o C dan pada tekanan atmosferik selama 7 hari Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-104, diperoleh spesifikasi Tangki Air Hydrant sebagai berikut : Tabel D.19 Spesifikasi Tangki Air Hydrant Alat Tangki Air Hydrant Fungsi Tempat penyimpanan air untuk keperluan pemadam kebakaran pada suhu 30 o C dan pada tekanan atmosferik selama 7 hari Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 2,55 m 3 Dimensi Diameter shell D 2,438 m Tinggi shell H s 0,914 m Tebal shell t s 0,250 in Tinggi atap 0,091 m Tebal lantai 0,1875 in Jumlah courses 1 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 16,24 psi Tebal head 0,25 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah D.56

o. Tangki Air Kondensat TP-408

Fungsi alat : Tempat penyimpanan air kondensat Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-404, diperoleh spesifikasi Tangki Air Kondensat TP-408 sebagai berikut : Tabel D.20 Spesifikasi Tangki Air Kondensat TP-408 Alat Tangki Air Kondensat Kode TP-408 Fungsi Tempat penyimpanan air kondensat Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 4.270,079 m 3 Dimensi Diameter shell D 24,38 m Tinggi shell H s 9,14 m Tebal shell t s 1,00 in Tinggi atap 2,31 m Tebal lantai 0,34 in Jumlah courses 4 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 25,68 psi Tebal head 1,00 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah D.57

p. Tangki Air Umpan Boiler TP-411

Fungsi alat : Tempat penyimpanan air untuk bahan baku umpan boiler Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-404, diperoleh spesifikasi Tangki Air Boiler sebagai berikut : Tabel D.21 Spesifikasi Tangki Air Boiler Alat Tangki Air Boiler Kode TP-411 Fungsi Tempat penyimpanan air untuk keperluan umpan boiler pada suhu 30 o C dan pada tekanan atmosferik selama 1 hari Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 4.270,079 m 3 Dimensi Diameter shell D 24,38 m Tinggi shell H s 9,14 m Tebal shell t s 1,50 in Tinggi atap 1,52 m Tebal lantai 0,25 in Jumlah courses 5 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 26,71 psi Tebal head 1,50 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah D.58

q. Tangki Asam Sulfat TP-407

Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menyimpan asam sulfat konsentrasi 98 selama 30 hari sebagai regenerasi resin penukar kation dan injeksi ke cooling tower Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,1500 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-404, diperoleh spesifikasi Tangki Asam Sulfat TP-407 sebagai berikut. Tabel D.22 Spesifikasi Tangki Asam Sulfat TP-407 Alat Tangki Asam Sulfat Kode TP-407 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat konsentrasi 98 selama 30 hari sebagai regeneran resin penukar kation dan injeksi ke cooling tower Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 16,013 m 3 Dimensi Diameter shell D 3,66 m Tinggi shell H s 1,52 m Tebal shell t s 0,25 in Tinggi atap 0,21 m Jumlah courses 1 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 17,09 psi Tebal head 0,25 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C D.59 Jumlah 1 buah

r. Tangki Air Demin TP-409

Fungsi alat : Tempat menampung air demin keluaran Anion Exchanger Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-404, diperoleh spesifikasi Tangki Air Demin TP-409 sebagai berikut : Tabel D.23 Spesifikasi Tangki Air Demin TP-409 Alat Tangki Air Demin Kode TP-409 Fungsi Menampung air demin keluaran anion exchanger pada suhu 30 o C dan pada tekanan atmosferik selama 1 hari Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 1.650,333 m 3 Dimensi Diameter shell D 18,288 M Tinggi shell H s 7,315 M Tebal shell t s 1,000 In Tinggi atap 1,288 M Jumlah courses 3 Buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 23,19 psi D.60 Tebal head 1,000 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah

s. Tangki Air Proses

Fungsi alat : Tempat menampung air proses keluaran tangki air demin Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Filtered Water Tank TP-104, diperoleh spesifikasi Tangki Air Proses sebagai berikut : Tabel D.24 Spesifikasi Tangki Air Proses Alat Tangki Air Proses Fungsi Menampung air proses keluaran dari tangki air demin pada suhu 30 o C dan pada tekanan atmosferik selama 1 shift 8 jam Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 420,114 m 3 Dimensi Diameter shell D 12,192 m Tinggi shell H s 4,575 m Tebal shell t s 0,625 in Tinggi atap 0,918 m Jumlah courses 2 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 19,88 psi Tebal head 0,625 in D.61 Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah

t. Tangki Alum TP-401

Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menampung larutan alum konsentrasi 55 volume selama 1 minggu untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal BP Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Diketahui : Tekanan = 101,15 kPa = 1 atm Temperatur = 30 o C = 86 o F Konsentrasi alum di storage = 55 Sumber: Data MSDS Kebutuhan alum = konsentasi alum di BP x laju alir air di BP = 43,708 kgjam Supplay alum ke BP = kebutuhan alumkonsentrasi alum di storage = 79,469 kgjam Densitas alum = 1.307 kgm 3 Laju alir alum = supplay alum ke BPdensitas alum = 0,0608 m 3 jam Waktu tinggal = 7 hari Volume tangki : Overdesign = 20 Volume tangki = 10080 x 0,0608 m 3 jam x 7 hari x 24 jam = 12,258 m 3 D.62 Dimensi tangki : HD = 1,2 V tangki = V shell + 2 x V head 12,258 m 3 = ¼ π D 2 H + 2 x 0,000049 D 3 12,258 m 3 = ¼ x 3,14 x 1,2 D 3 + 2 x 0,000049 D 3 12,258 m 3 = 0,9421D 3 D = 3 1 9421 , 258 , 12       = 2,35 m Sehingga diperoleh : D = 92,59 in H = 1,2 x 92,59 = 111,12 in Diambil standar : D stantar = 93 in = 7,75 ft = 2,36 m H stantar = 112 in = 9,33 ft = 3,54 m  Menghitung Tekanan Desain H L = V L V T x H T = 2,35 m = 7,72 ft P abs = P operasi + P hidrostatis D.63 Dimana, P hidrostatis : P hidrostatis = 144 c L g g H    Pers. 3.17, Brownell, 1959 = 4,37 psi P operasi = 14,7 psi Maka, P abs = 19,07 psi Tekanan desain 5-10 diatas tekanan absolut Coulson, 1988, Hal:637. Tekanan desain yang dipilih 5 diatasnya. Tekanan desain pada ring ke-1 paling bawah : P desain = 1,05 x 19,07 psi = 20,03 psi Tabel D.25 Hasil perhitungan P desain setiap courses Courses H L ft P hidrostatis psi P absolute psi P desain psi 1 7,72 4,37 19,07 20,03 2 1,72 0,05 14,75 15,49  Menentukan Tebal Shell Pers. 14.31, Brownell, 1959:275 Keterangan : t s = tebal dinding shell, in P = tekanan desain, psi ri = jari-jari tangki, in f = nilai tegangan material, psi Digunakan material Carbon Steel SA-283 Grade C = 12.650 Brownell and Young, 1959, Tabel 13.1 untuk T = -20-650 o F C P E f ri P t s    6 , . . D.64 E = efisiensi sambungan = 0,8 Jenis sambungan las : single-butt weld C = korosi yang diizinkan = 0,125 Coulson, Vol 6, Hal. 217 Maka, t s = 0,233 in Tabel D.26 Hasil perhitungan tebal shell setiap courses Courses t in t s standar in 1 0,217 0,25 2 0,196 0,25  Desain Atap Gambar D.3 Torrispherical Dishead Head Tabel 5.7, Brownel Young, Hal : 91, untuk nilai OD = 93,5 in icr = 5,875 in r = 96 in  Menentukan tebal head Brownell Young, 1959, Hal. 138 Keterangan : t h = tebal head, in OD ID A B icr b = tingi dish a t r OA sf C C P E f W r P t h    2 , 2 D.65 r = radius crown, in W = faktor intensifikasi stress W = = 1,38 Maka, t h = 0,256 in Digunakan dalam keadaan standar : Tebal head = 0,3125 in Tebal bottom = 0,3125 in  Menentukan tinggi head Dari Tabel 5.6, Brownel Young, Hal. 88, untuk nilai t h = 0,3125 in maka sf = 1,5 – 3. Dipilih : sf = 3 in  Menentukan BC BC = r + icr = 101,88 in  Menentukan AB AB = ID2 – icr = 40,42 in  Menentukan b = 3,3838 in = 3,76 in  Menentukan OA OA = t h + b + sf = 5,80 in        icr r c 3 . 4 1 2 2 AB BC r b    D.66 Tinggi total, H t = H s + H head = 8,20 ft = 2,49 m  Perancangan Pengadukan  Daya motor Daya motor yang digunakan = motor Efisiensi input Daya  Kebutuhan daya teoritis P = N p . ρ mix . N 3 .D i 5 Pers. 3.4-2, Geankoplis, 1978 Keterangan : P = power W N p = Power Number N = kecepatan impeller rps ρ mix = densitas larutan = 1.307 kgm 3 = 81,593 lbft 3 D I = diameter impeller, m N Re = mix I mix D N   2 . . Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1978 Viskositas campuran: μ mix = 19,626 cp = 0,0196 kgm.s Jumlah pengaduk yang dibutuhkan N = ID WELH Rase, Pers. 8.9, Hal. 345, 1977 : Keterangan : D.67 ID = diameter dalam tangki, ft WELH = water equivalent liquid height = Tinggi cairan H x sp. Gr Tinggi cairan H = 2,798 ft = 0,853 m Densitas air pada 4 o C = 1.000 kgm 3 Densitas larutan = 1.307 kgm 3 Spesific gravity sg = air laru   tan = 3 kgm 1.000 3 kgm 307 . 1 = 1,307 WELH = 0,853 m x 1,307 = 1,115 m Jumlah pengaduk, n = ID WELH = m 72 , 7 m 115 , 1 = 0,144 dipakai 1 buah pengaduk Kecepatan putaran pengaduk dicari dengan persamaan berikut : N =    m 7,72 x 2 ,115m 1 m 72 , 7 3,14 600 I 2.D WELH I π.D 600  N = 39,27 rpm = 0,65 rps D.68 N Re = mix mix I N D   . . 2 Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1978 = s m kg m kg rps m . 0196 , 307 . 1 65 , 72 , 7 3 2 = 243.235,651 Dari Figure 3.4-4 Geankoplis, untuk six blade turbine, Np =1,5. Kebutuhan daya teoritis : P =   17 , 32 550 . . . 5 3 x D N N I mix p  Pers. 3.4-2, Geankoplis, 1978 =   32,17 x 550 5 ,72m 7 x 3 rps 0,65 x 3 .307kgm 1 x 1,5 = 0,143 hp  Daya yang hilang gland loss P hilang = 10 P teoritis MV. Joshi = 0,1 x 0,143 hp = 0,0143 hp  Daya input P input = P teoritis + P hilang = 0,143 hp + 0,0143 hp = 0,157 hp  Efisiensi motor Efisiensi motor = 80  Daya motor yang digunakan D.69 P = 0,157 80 100 x hp = 0,196 hp Dipakai daya P = 1 hp Tabel D.27 Spesifikasi Tangki Alum TP-401 Alat Tangki Alum Kode TP-401 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi 55 volum selama 7 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal. Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 12,258 m 3 Dimensi Diameter shell D 2,36 m Tinggi shell H s 3,54 m Tebal shell t s 0,25 in Tinggi atap 5,80 in Jumlah courses 2 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 20,03 psi Tebal head 0,3125 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah D.70

u. Tangki Kaporit TP-402

Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menampung larutan kaporit konsentrasi 30 volume selama 3 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk kerucut conical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum TP- 401, diperoleh spesifikasi Tangki Kaporit TP-402 sebagai berikut : Tabel D.28 Spesifikasi Tangki Kaporit TP-402 Alat Tangki Kaporit Kode TP-402 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan Kaporit konsentrasi 30 volume selama 3 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal. Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk conical Kapasitas 72,397 m 3 Dimensi Diameter shell D 6,096 m Tinggi shell H s 3,658 m Tebal shell t s 0,375 in Tinggi atap 1,444 m Tebal Head 0,375 in Jumlah courses 2 buah Tutup atas Bentuk conical Tekanan desain 18,66 psi Power motor 1 hp D.71 Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah

v. Tangki Dispersant TP-406

Fungsi alat : Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke cooling tower Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap berbentuk torrispherical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F  Menghitung Volume Tangki Konsentrasi dispersant di Cooling Tower = 0,05 Konsentrasi dispersant di Storage = 10 Kebutuhan dispersant di Cooling Tower = Konsentrasi dispersant di cooling tower x Jumlah air di cooling tower = 84.457 kgjam Suplai dispersant 10 ke cooling tower = Kebutuhan dispersant Konsentrasi dispersant di storage = 84,457 kgjam10 = 844,567 kgjam D.72 Densitas dispersant = 995,68 kgm 3 Jumlah dispersant = Suplai dispersant 10 Densitas dispersant = 844,567 kgjam995,68 kgm 3 = 0,848 m 3 jam Waktu tinggal = 7 hari V dispersant = Jumlah dispersant x Waktu tinggal = 0,848 m 3 jam x 7 hari x 24 jam = 71,252 m 3 Safety factor = 20 Peter and Timmerhaus, 1991, Hal:37 Volume tangki = 1,2 x V dispersant = 1,2 x 71,252 m 3 = 85,502 m 3  Menghitung Diameter dan Tinggi Tangki Tutup atas tangki = torrispherical Tutup bawah tangki = torrispherical V tangki = V shell + 2 x V head = ¼ π ID 2 H + 2 x 0,000049 ID 3 Rasio HD yang diambil adalah rasio yang memberikan luas tangki yang paling kecil. Hasil trial rasio HD terhadap luas tangki dapat dilihat pada tabel berikut. D.73 Tabel D.29 Hasil trial rasio HD terhadap luas tangki Trial HD D ft H ft A ft 2 V silinder , ft 3 V head, ft 3 V sf , ft 3 Vtotal ft 3 1 0.1 26.0549 2.6055 1317.6668 1388.4805 1497.6486 133.2262 3019.3553 2 0.2 22.9364 4.5873 1186.3107 1894.4255 1021.6866 103.2432 3019.3553 3 0.3 20.9249 6.2775 1124.8433 2157.6590 775.7677 85.9286 3019.3553 4 0.4 19.4754 7.7902 1093.4941 2319.4625 625.4571 74.4357 3019.3553 5 0.5 18.3600 9.1800 1077.6756 2429.1693 524.0322 66.1538 3019.3553 6 0.6 17.4636 10.4782 1070.7738 2508.5414 450.9622 59.8517 3019.3553 7 0.7 16.7204 11.7043 1069.3667 2568.6829 395.8062 54.8662 3019.3553 8 0.72 16.5863 11.9422 1069.5577 2579.0074 386.3583 53.9896 3019.3553 9 0.73 16.5209 12.0602 1069.7022 2583.9892 381.8018 53.5643 3019.3553 10 0.74 16.4564 12.1778 1069.8776 2588.8563 377.3518 53.1472 3019.3553 Ditentukan HID = 0,7 H = 0,7 ID Maka, ID = 16,72 ft = 200,64 in = 5,09 m H = 11,70 ft = 140,45 in = 3,56 m Diambil nilai standar: ID = 17 ft = 204 in H = 12 ft = 144 in Lebar plat standar = 6 ft Jumlah plat = Hlebar plat = 126 = 2 plat Volume tangki = � 4 2 � = � 4 17 �� 2 12 �� = 2.723,761 ft 3 D.74  Menghitung Tekanan Desain H L = V L V T x H T = 4,05 m = 13,30 ft P abs = P operasi + P hidrostatis Dimana, P hidrostatis : P hidrostatis = 144 c L g g H    Pers. 3.17, Brownell, 1959 = 5,72 psi P operasi = 14,7 psi Maka, P abs = 20,42 psi Tekanan desain 5-10 diatas tekanan absolut Coulson, 1988, Hal:637. Tekanan desain yang dipilih 5 diatasnya. Tekanan desain pada ring ke-1 paling bawah : P desain = 1,05 x 20,42 psi = 21,44 psi Tabel D.30 Hasil perhitungan P desain setiap courses Courses H L ft P hidrostatis psi P absolute psi P desain psi 1 13,30 5,72 20,42 21,45 2 7,30 3,14 26,15 27,46 3 1,30 0,56 5,72 6,01  Menentukan Tebal Shell Pers. 14.31, Brownell, 1959:275 Keterangan : t s = tebal dinding shell, in P = tekanan desain, psi C P E f ri P t s    6 , . . D.75 ri = jari-jari tangki, in f = nilai tegangan material, psi Digunakan material Mild Steel SA-7, SA-283 Grade C AISI 316 = 12.650 Brownell and Young, 1959, Tabel 13.1 untuk T = - 20 - 650 o F E = efisiensi sambungan = 0,8 Jenis sambungan las : single-butt weld C = korosi yang diizinkan = 0,125 Coulson, Vol 6, Hal. 217 Maka, t s = 0,143 in Diambil tebal shell standar = 0,1875 in. Maka, OD = ID + 2 x t s = 201,02 in = 202 in standar = 16,83 ft = 5,13 m  Desain Atap Gambar D.4 Torrispherical Dishead Head OD ID A B icr b = tingi dish a t r OA sf C D.76 Tabel 5.7, Brownel Young, Hal : 91, untuk nilai OD = 202 in icr = 12,25 in r = 170 in  Menentukan tebal head Brownell Young, 1959, Hal. 138 Keterangan : t h = tebal head, in r = radius crown, in W = faktor intensifikasi stress W = = 1,68 Maka, t h = 0,428 in Digunakan dalam keadaan standar : Tebal head = 0,50 in Tebal bottom = 0,50 in  Menentukan tinggi head Dari Tabel 5.6, Brownel Young, Hal. 88, untuk nilai t h = 0,25 in : sf = 1,5 – 3 Dipilih : sf = 3 in C P E f W r P t h    2 , 2        icr r c 3 . 4 1 D.77  Menentukan BC BC = r + icr = 182,25 in  Menentukan AB AB = ID2 – icr = 89,75 in  Menentukan b = 3,3838 in = 11,38 in  Menentukan OA OA = t h + b + sf = 14,88 in = 0,38 m Tinggi total, H t = H s + H head = 158,88 in = 13,24 ft = 4,04 m  Perancangan Pengadukan  Daya motor Daya motor yang digunakan := motor Efisiensi input Daya  Kebutuhan daya teoritis P = N p . ρ mix . N 3 .D i 5 Pers. 3.4-2, Geankoplis, 1978 Keterangan : P = power W N p = Power Number N = kecepatan impeller rps ρ mix = densitas larutan = 995,68 kgm 3 = 62,1583 lbft 3 2 2 AB BC r b    D.78 D I = diameter impeller, m N Re = mix I mix D N   2 . . Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1978 Viskositas campuran: μ mix = 12,112 cp = 0,012 kgm.s Jumlah pengaduk yang dibutuhkan N = ID WELH Rase, Pers. 8.9, Hal. 345, 1977 : Keterangan : ID = diameter dalam reaktor, ft WELH = water equivalent liquid height = Tinggi cairan H x sp. Gr Tinggi cairan H = 13,30 ft = 4,05 m Densitas air pada 4 o C = 1.000 kgm 3 Densitas larutan = 995,68 kgm 3 Spesific gravity sg = air laru   tan = 3 kgm 1.000 3 kgm 68 , 995 = 0,9957 WELH = 4,05 m x 0,9957 = 4,04 m D.79 Jumlah pengaduk, n = ID WELH = m 18 , 5 m 04 , 4 = 0,78 dipakai 1 buah pengaduk Kecepatan putaran pengaduk dicari dengan persamaan berikut : N =    m 5,18 2 ,04m 4 m 18 , 5 3,14 600 I 2.D WELH I π.D 600  N = 23,005 rpm = 0,383 rps N Re = mix mix I N D   . . 2 Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1978 = kgm.s 012 , 3 995,68 0,383 2 m 5,18 m kg rps = 846.290,832 Dari Figure 3.4-4 Geankoplis, untuk six blade turbine, Np =1,5. Kebutuhan daya teoritis : P =   17 , 32 550 . . . 5 3 x D N N I mix p  Pers. 3.4-2, Geankoplis, 1978 =   32,17 x 550 5 ,18m 5 x 3 rps 0,383 x 3 kgm 68 , 995 x 1,5 = 17,77 hp D.80  Daya yang hilang gland loss P hilang = 10 P teoritis MV. Joshi = 0,1 x 17,77 hp = 1,777 hp  Daya input P input = P teoritis + P hilang = 17,77 hp + 1,777 hp = 19,55 hp  Efisiensi motor Efisiensi motor = 80  Daya motor yang digunakan P = 55 , 19 80 100 x hp = 24,44 hp Dipakai daya P = 25 hp Tabel D.31 Spesifikasi Tangki Dispersant TP-406 Alat Tangki Dispersant Kode TP-406 Fungsi Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke Cooling Tower Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk torrispherical Dimensi Diameter shell D 204 in Tinggi shell Hs 144 in Tebal shell t s 0,1875 in Tinggi head 14,88 in D.81 Tipe head Torrispherical Dished Head Tebal head 0,50 in Tipe pengaduk Six Blade Flat Turbine Jumlah pengaduk 1 buah Power Motor 25 hp

w. Tangki Inhibitor TP-405

Fungsi alat : Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke Cooling Tower Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan head berbentuk torrispherical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant TP-406, diperoleh spesifikasi Tangki Inhibitor TP-405 sebagai berikut : Tabel D.32 Spesifikasi Tangki Inhibitor TP-406 Alat Tangki Inhibitor Kode TP-406 Fungsi Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke Cooling Tower Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk torrispherical Dimensi Diameter shell D 240 In Tinggi shell H s 240 in Tebal shell t s 0,750 in Tinggi head 21,710 in D.82 Tipe head Torrispherical Dished Head Tebal head 2,00 in Tipe pengaduk Six Blade Flat Turbine Power Motor 58 hp

x. Tangki NaOH TP-403

Fungsi alat : Tempat penyimpanan soda kaustik untuk diinjeksikan ke bak penggumpal dan anion exchanger Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan head berbentuk torrispherical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant TP-406, diperoleh spesifikasi Tangki Soda Kaustik TP-403 sebagai berikut : Tabel D.33 Spesifikasi Tangki Soda Kaustik TP-403 Alat Tangki soda kaustik Kode TP-403 Fungsi Tempat penyimpanan soda kaustik untuk diinjeksikan ke bak penggumpal dan Anion Exchanger Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk torrispherical Dimensi Diameter shell D 1,99 m Tinggi shell H s 1,99 m Power motor 1 hp Jumlah 1 buah D.83

y. Tangki Hidrazin TP-410

Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menampung larutan hidrazin selama 7 hari untuk diinjeksikan ke deaerator Tipe tangki : Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk torrispherical Tekanan : 101,15 kPa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant TP-406, diperoleh spesifikasi Hidrazin TP-410 sebagai berikut : Tabel D.34 Spesifikasi Tangki Hidrazin TP-410 Alat Tangki Hidrazin Kode TH-410 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan hidrazin selama 7 hari untuk diinjeksikan ke deaerator Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan head berbentuk torrispherical Kapasitas 29,475m 3 jam Dimensi Diameter shell D 3,28 m Tinggi shell H s 3,78 m Tebal shell t s 0,375 in Tebal head t h 0,3125 in Tinggi head 7,864 in Tekanan Desain 20,16 psi Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316 Jumlah 1 buah D.84

3. Pompa Utilitas

a. Pompa Utilitas 1 PU-01

Fungsi : Memompa air sungai sebanyak 40180,91kgjam ke Bak Sedimentasi BS-01. Jenis : Centrifugal pump Gambar D.5 Centrifugal pump Alasan Pemilihan :  Dapat digunakan range kapasitas yang besar dan tekanan tinggi  Konstruksi sederhana sehingga harganya relatif lebih murah  Kecepatan putarannya stabil  Tidak memerlukan area yang luas Friction loss yang perlu diperhitungkan antara lain :  Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa  Friksi pada pipa lurus  Friksi pada elbow  Friksi pada valve D.85 Asumsi :  Sifat-sifat fisis cairan dianggap tetap  Fluida incompressible Menghitung Debit Cairan Diketahui : Laju alir massa, G = 40180,91 kgjam = 20,236 kgs Densitas, ρ = 992,857 kgm 3 Viskositas, µ = 0,001 kgm.s Over desain = 10 G = 1,1 x 40180,91 kgjam = 44199,001 kgjam = 22,26 kgs Debit, Q : Q = ρ G = 992,857 44199,001 = 80,712 m 3 jam = 0,022 m 3 s = 355,360 gpm Dari Fig. 7.14 a b Walas dan Tabel 10.17 Coulson untuk kapasitas 355,360 gpm digunakan pompa centrifugal tipe single- suction. D.86 Gambar D.6 Jenis pompa berdasarkan kapasitas D.87 Menghitung Diameter Pipa D opt = 226 x G 0,52 x ρ -0,37 Pers. 5.14 Coulson,1983 = 226 x 22,260 0,52 x 992,857 -0,37 = 95,27 mm = 3,751 in Keterangan : D opt = Diameter pipa optimum mm G = Laju alir massa kgs  = Densitas larutan kgm 3 Dari Tabel.11. Kern, 1950 diperoleh : NPS = 4 in ID = 4,026 in 0,102 m OD = 4,5 in A = 12,7 in 2 0,0082 m 2 Menentukan Bilangan Reynold N Re Bilangan reynold N Re dapat dihitung dengan persamaan : N Re = μ x ID x ρ v Geankoplis, 1993, pers.4.5-5 Keterangan : N Re = Bilangan Reynold  = Densitas larutan kgm 3 ID = Diameter dalam pipa m v = Kecepatan aliran ms  = Viskositas larutan kgm.s D.88 Kecepatan aliran, v : v = A Q = 0,0082 0,0022 = 2,736 ms Bilangan reynold, N Re : N Re = 0,001 2,736 x 0,022 x 992,857 = 335.322,522 aliran turbulen, N Re 2100 Menghitung Panjang Equivalent Tabel D.35 Panjang equivalent dari Tabel. 2.10-1 Brown, 1993 Komponen Jumlah Le, ft Le, m Total, m Pipa lurus 1 1.640,4 500 500 Standard elbow 90 o 3 16 4,877 14,631 Globe valve 1 180 54,865 54,865 Gate valve fully open 2 3 0,914 1,829 Total 571,324 Menghitung Friction loss Friction loss dihitung dengan persamaan 2.10-18 Geankoplis, 1993 : Σ F = 2 v K 2 v K 2 v K 2 v ID ΔL 4f 2 1 f 2 2 c 2 1 ex 2    Jika kecepatan v, v 1 , v 2 sama, maka Geankoplis, 1993. pers.2.10-19 : Σ F = 2 v K K K ID ΔL 4f 2 f c ex          a. Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa. D.89 h c = 2 1 2 A A 1 0,55        α 2 V 2 Geankoplis, 1993. pers.2.10-16 = 2 α V K 2 c Keterangan : h c = friction loss V = kecepatan pada bagian downstream α = faktor koreksi, aliran turbulen =1 A 2 = luas penampang yang lebih kecil A 1 = luas penampang yang lebih besar A 2 A 1 = 0 Kc = 0,55 h c = 2 α V K 2 c = 1 2 736 , 2 0,55 2  = 2,059 Jkg b. Friksi pada pipa lurus Diketahui : N Re = 335.322,522  = 0,000046 m untuk pipa comercial steel Gambar 2.10-3 Geankoplis, 1993 ID = 0,102 m ID = 0,0004 f = 0,006 Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993 D.90 ∆L = 571,324 m Sehingga friksi pada pipa lurus : F f = 2 V ID ΔL f 4 2 Geankoplis, 1993. Pers.2.10-6 = 2 736 , 2 0,102 571,324 0,004 4 2    = 501,968 Jkg c. Friksi pada sambungan elbow Diketahui : Jml elbow = 3 K f = 0,75 Tabel 2.10-1, Geankoplis h f =        2 V K 2 f Geankoplis, 1993. pers.2.10-17 =        2 736 , 2 75 , 3 2 = 8,423 Jkg d. Friksi pada valve Globe valve wide = 1 = K f = 9,5 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983 Gate valve wide = 2 = K f = 0,17 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983 h f =        2 V K 2 f Geankoplis, 1993. pers.2.10-17 = 1 x 9,5 + 2 x 0,17 x 2 736 , 2 2 = 36,837 Jkg D.91 Total friksi : ΣF = h C + F f + h f , elbow + h f , valve = 2,059 + 501,968 + 8,423 + 36,837 = 549,287 Jkg Menghitung tenaga pompa yang digunakan Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli pers. 2.7-28 Geankoplis, 1983 : -Ws =          F ρ p p Z Z g α 2 V V 1 2 1 2 2 1 2 2 Diketahui : Z 1 = -1 m asal pemompaan dari sungai Z 2 = 4 m tujuan pemompaan P 1 = 1 atm 101.325Nm 2 P 2 = 1 atm 101.325Nm 2 v 1 = v 2 = 2,736 ms ρ = 992,857 kgm 3 α = 1 g = 9,806 ms 2 ΣF = 549,287 Jkg Sehingga : -Ws =   287 , 549 857 , 992 101.325 101.325 1 4 806 , 9 1 2 736 , 2 736 , 2 2 2         = 598,317 Jkg D.92 Dari Gambar 10.62, Coulson,1983, hal 380 untuk Q = 80,712 m 3 jam, maka efisiensi pompa  = 78 . Gambar D.7 Efisiensi pompa Wp = η W s  Geankoplis, 1993. pers.3.3-1 = 0,78 598,317 = 767,074 Jkg Power = G x Wp Geankoplis, 1993. pers.3.3-2 = 22,26 x 767,074 = 17.074,845 Js = 17,075 kW = 22,898 hp D.93 Motor penggerak : Berdasarkan fig. 4-10, Vilbrandt,F.C., 1959, diperoleh efisiensi motor: motor  = 80 P = motor Power  Geankoplis, 1993. pers.3.3-5 = 8 , 22,898 = 28,622 hp = 30 hp Standar NEMA Alfa Laval Pump Handbook, 2001 Menentukan head total BS - 01 blowdown PU-01 Z 1 Z 2 P t P s Gambar D.8 Skema sistem pompa D.94  Suction head Diketahui : Z 1 = -1 m P s = 101.325 Nm 2 v 1 = 2,736 ms Friction loss :  Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa h c = 2 2 1 A A 1 0,55        α 2 V 2 Geankoplis, 1993. pers.2.10-16 = 2 α V K 2 c Keterangan : h c = friction loss V = kecepatan pada bagian downstream α = faktor koreksi, aliran turbulen =1 A 2 = luas penampang yang lebih kecil A 1 = luas penampang yang lebih besar A 1 A 2 = 0 Kc = 0,55 h c = 2 α V K 2 c = 1 2 736 , 2 0,55 2  = 2,059 Jkg  Friksi pada pipa lurus D.95 Diketahui : N Re = 335.322,522  = 0,000046 m untuk pipa comercial steel ID = 0,102 m ID = 0,00045 f = 0,006 Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993 ∆L = 25 m Sehingga friksi pada pipa lurus : F f = 2 V ID ΔL f 4 2 Geankoplis, 1993. pers.2.10-6 = 2 736 , 2 0,102 25 0,004 4 2    = 21,965 Jkg  Friksi pada sambungan elbow Diketahui : Jml elbow = 1 K f = 0,75 tabel 2.10-1, Geankoplis, 1993 h f =        2 V K 2 f Geankoplis, 1993. pers.2.10-17 =        2 736 , 2 75 , 1 2 = 2,808 Jkg  Friksi pada valve Globe valve wide = 1 = K f = 9,5 Gate valve wide = 1 = K f = 0,17 D.96 h f =        2 V K 2 f Geankoplis, 1993. pers.2.10-17 = 1 x 9,5 + 1 x 0,17 x 2 736 , 2 2 = 36,201 Jkg Total friksi di suction head, h fs : F s = h C + F f + h f , elbow + h f, valve = 2,059 + 21,965 + 2,808 + 36,201 = 63,033 Jkg h fs = g F s = 9,806 63,033 = 6,428 m Total suction head, H s : H s = fs 1 s h Z ρ.g P   Alfa Laval Pump Handbook, 2001 = 428 , 6 -1 9,806 992,857 101.325    = 2,979 m  Discharge head : Diketahui : Z 2 = 4 m P t = 101.325 v 2 = 2,736 ms Friction loss : D.97  Friksi pada pipa lurus Diketahui : N Re = 335.322,522  = 0,000046 m untuk pipa comercial steel Gambar 2.10-3 Geankoplis, 1993 ID = 0,102 m ID = 0,0004 f = 0,006 Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993 ∆L = 475 m Sehingga friksi pada pipa lurus : F f = 2 V ID ΔL f 4 2 Geankoplis, 1993. pers.2.10-6 = 2 736 , 2 0,102 475 0,005 4 2    = 417,337 Jkg  Friksi pada sambungan elbow Diketahui : Jml elbow = 2 K f = 0,75 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1993 h f =        2 V K 2 f Geankoplis, 1993. pers.2.10-17 =        2 736 , 2 75 , 2 2 = 5,615 Jkg D.98  Friksi pada valve Gate valve wide = 1 = K f = 0,17 h f =        2 V K 2 f Geankoplis, 1993. pers.2.10-17 = 1 x 0,17 x 2 736 , 2 2 = 0,636 Jkg Total friksi di discharge head, h fD : F D = F f + h f , elbow + h f , valve = 417,337 + 5,615 + 0,636 = 423,589 Jkg h fD = g F D = 9,806 423,589 = 43,197 m Total discharge head, H D : H D = fD 2 t h Z ρ.g P   Alfa Laval Pump Handbook, 2001 = 197 , 43 4 9,806 992,857 101.325    = 57,499 m  Head total : H = H D - H s = 57,499 – 2,979 = 54,520 m D.99 Cek kavitasi Menghitung NPSH R Net Positive Suction Head required : NPSH R = 3 4 0,5 S Q n       = 3 4 0,5 7.900 360 , 355 500 . 3        = 5,165 m = 16,945 ft Keterangan : n = kecepatan putaran 3.500 rpm Walas, 1988 Q = debit, gpm 355,360 gpm S = kecepatan spesifik 7.900 rpm Walas, 1988 Tabel D.36 Spesifikasi pompa utilitas PU – 01 Alat Pompa Kode PU – 01 Fungsi Memompa air sungai ke Bak Sedimentasi BS – 01 Jenis Centrifugal pump , single suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon steel SA 283 Kapasitas Efisiesi Dimensi 40,182 m 3 jam 78 NPS = 4 in Sch = 40 Panjang pipa lurus L : 500 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 3 unit Jumlah gate valve : 2 unit Beda ketinggian : 5 m D.100 Power motor 30 hp NPSH 5,165 m Jumlah 2 buah 1 cadangan Dengan cara perhitungan yang sama seperti di atas maka diperoleh spesifikasi pompa utilitas yang lainnya.

b. Pompa Utilitas 2 PU-02

Tabel D.37 Spesifikasi pompa utilitas PU – 02 Alat Pompa Utilitas Kode PU-02 Fungsi Memompa air keluaran dari bak sedimentasi menuju ke bak penggumpal BP-01 Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi Dimensi 40,182 m 3 jam 78 NPS = 4 in Sch = 40 Panjang pipa lurus L : 10 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 3 unit Jumlah gate valve : 2 unit Beda ketinggian : 4 m Power 5 hp NPSH 5,165 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

c. Pompa Utilitas 3 PU-03

Tabel D.38 Spesifikasi pompa utilitas PU – 03 Alat Pompa Utilitas Kode PU-03 D.101 Fungsi Memompa air keluaran bak penggumpal menuju ke Clarifier CL-01 Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi Dimensi 355,344 galmin 78 NPS = 4 in Sch = 40 Panjang pipa lurus L : 10 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 5 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 5 hp NPSH 5,165 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

d. Pompa Utilitas 4 PU-04

Tabel D.39 Spesifikasi pompa utilitas PU – 04 Alat Pompa Utilitas Kode PU-04 Fungsi Memompa air keluaran clarifier ke sand filter SF-01 Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas 355,328 gal jam Efisiensi Dimensi 78 NPS = 4 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 3 m D.102 Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 6 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 3 hp NPSH 5,165 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

e. Pompa Utilitas 5 PU-05

Tabel D.40 Spesifikasi pompa utilitas PU – 05 Alat Pompa Utilitas Kode PU-05 Fungsi Memompa air keluaran sand filter ke tangki air filter Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas 118,425 galmin Efisiensi Dimensi 63 NPS = 2,5 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 3 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 3 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 1 hp NPSH 2,483 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

f. Pompa Utilitas 6 PU-06

Tabel D.41 Spesifikasi pompa utilitas PU – 06 D.103 Alat Pompa Utilitas Kode PU-06 Fungsi Memompa air dari tangki air filter ke Cold Basin dan Domestic Water and Hydrant Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas 749,115 galmin Efisiensi Dimensi 82 NPS = 6 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 100 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 6 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 5 hp NPSH 3,161 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

g. Pompa Utilitas 7 PU-07

Tabel D.42 Spesifikasi pompa utilitas PU – 07 Alat Pompa Utilitas Kode PU-07 Fungsi Memompa air dari tangki air filter ke cation exchanger Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas 63,034 galmin Efisiensi Dimensi 70 NPS = 4 in Sch = 40 in D.104 Panjang pipa lurus L : 100 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 6 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 2 hp NPSH 1,631 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

h. Pompa Utilitas 08 PU-08

Tabel D.43 Spesifikasi pompa utilitas PU – 08 Alat Pompa Utilitas Kode PU-08 Fungsi Memompa air dari hot basin menuju cooling tower Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas 187,142 galmin Efisiensi Dimensi 83 NPS = 6 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 5 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 2 unit Jumlah gate valve : 2 unit Beda ketinggian : 4 m Power 7,5 hp NPSH 3,368 m Jumlah 2 buah 1 cadangan D.105

i. Pompa Utilitas 09 PU-09

Tabel D.44 Spesifikasi pompa utilitas PU – 09 Alat Pompa Utilitas Kode PU-09 Fungsi Memompa air dari cooling tower menuju cold basin Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 187,142 galmin 83 Dimensi NPS = 6 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 50 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 2 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 5 hp NPSH 3,368 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

j. Pompa Utilitas 10 PU-10

Tabel D.45 Spesifikasi pompa utilitas PU – 10 Alat Pompa Utilitas Kode PU-10 Fungsi Memompa air dari cold basin menuju peralatan yang membutuhkan cooling water Jenis Centrifugal pump , single-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas 187,142 galmin D.106 Efisiensi 83 Dimensi NPS = 6 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 50 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 4 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 5 hp NPSH 3,368 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

k. Pompa Utilitas 11 PU-11

Tabel D.46 Spesifikasi pompa utilitas PU – 11 Alat Pompa Utilitas Kode PU-11 Fungsi Memompa air dari tangki penyimpanan kondensat menuju kation exchanger Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 147,915 galmin 80 Dimensi NPS = 6 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 5 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 3 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 2 hp NPSH 2,879 m D.107 Jumlah 2 buah 1 cadangan

l. Pompa Utilitas 12 PU-12

Tabel D.47 Spesifikasi pompa utilitas PU – 12 Alat Pompa Utilitas Kode PU-12 Fungsi Memompa air dari kation exchanger menuju anion exchanger Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 63,034 galmin 75 Dimensi NPS = 4 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 3 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 4 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 4 m Power 2 hp NPSH 1,631 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

m. Pompa Utilitas 13 PU-13

Tabel D.48 Spesifikasi pompa utilitas PU – 13 Alat Pompa Utilitas Kode PU-13 Fungsi Memompa air dari anion exchanger ke tangki air proses dan deaerator Jenis Centrifugal pump , double-suction, single D.108 stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 63,034 galmin 75 Dimensi NPS = 4 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 3 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 4 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 1 hp NPSH 1,631 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

n. Pompa Utilitas 14 PU-14

Tabel D.49 Spesifikasi pompa utilitas PU – 14 Alat Pompa Utilitas Kode PU-14 Fungsi Memompa air dari demineralisasi menuju tangki air proses Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 48,242 galmin 69 Dimensi NPS = 3 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 10 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 2 unit Jumlah gate valve : 2 unit D.109 Beda ketinggian : 4 m Power 2 hp NPSH 1,364 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

o. Pompa Utilitas 15 PU-15

Tabel D.50 Spesifikasi pompa utilitas PU – 15 Alat Pompa Utilitas Kode PU-15 Fungsi Memompa keluaran dari DA-01 ke tangki air boiler Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 14,792 galmin 63 Dimensi NPS = 1,5 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 25 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 2 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 5 m Power 1 hp NPSH 0,62 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

p. Pompa Utilitas 16 PU-16

Tabel D.51 Spesifikasi pompa utilitas PU – 16 Alat Pompa Utilitas Kode PU-16 D.110 Fungsi Memompa air demineralisasi menuju boiler Jenis Centrifugal pump , double-suction, single stage Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas Efisiensi 14,792 galmin 63 Dimensi NPS = 1,5 in Sch = 40 in Panjang pipa lurus L : 3 m Jumlah globe valve : 1 unit Standar elbow 90 o : 2 unit Jumlah gate valve : 1 unit Beda ketinggian : 2 m Power 1 hp NPSH 0,62 m Jumlah 2 buah 1 cadangan

B. Unit Penyediaan Udara Instrument

1. Compressor CP-01

Fungsi : Mengalirkan udara dari lingkungan ke area proses untuk kebutuhan instrumentasi. Tipe : Centrifugal Compressor Kebutuhan Udara Tekan Dalam pabrik Urea formaldehid, udara tekan dibutuhkan untuk menggerakkan instrumen – instrumen kontrol. Udara tekan yang diperlukan didistribusi pada tekanan 15 – 20 psig serta dalam kondisi kering dan bersih. Kern, hal.768. D.111 Dalam pabrik Urea formaldehid terdapat sekitar 33 alat kontrol yang memerlukan udara tekan untuk menggerakkannya, sehingga kebutuhan udara tekan pada pabrik ini diperkirakan mencapai 55,440 m 3 jam. Mekanisme atau proses untuk membuat udara tekan dapat diuraikan berikut ini : Udara lingkungan ditekan dengan menggunakan kompresor CP –01 yang dilengkapi dengan filter penyaring udara hingga mencapai tekanan 20 psig, kemudian dilewatkan dalam tumpukan silika gel sehingga diperoleh udara kering. Selanjutnya udara kering tersebut dialirkan pada alat kontrol yang memerlukannya. Udara pneumatik = 28 Lmin Considin, 1993 Jumlah alat kontrol = 33 buah Kebutuhan udara = 28 × 33 = 924 Lmin 55,440 m 3 jam Overdesign = 20 Total udara pneumatik = 66,528 m 3 jam = 0,018 m 3 s Kecepatan Molar Udara Diketahui : V = 66,528 m 3 jam P = 1 atm T = 30 o C 303,15 K R = 82,057.10 -3 m 3 .atmkgmol.K n = RT PV D.112 = 15 , 303 10 . 057 , 82 528 , 6 6 1 3    = 2,674 kmoljam = 77,478 kgjam Menentukan temperatur keluaran kompressor, T 2 Dari Fig. 3.6 coulson, 1983, diperoleh efisiensi = 65 T 1 = 30 o C 303,15 K P 1 = 1 atm 1,013 bar P 2 = 2,36 atm 2,392 bar Temperatur keluar kompressor: T 2 = m 1 2 1 P P T       Coulson, 1983 hal 79 Untuk kompresi: m =   Ep 1    Coulson, 1983 hal 79 γ = Cv Cp , D.113 = 1,4 udara Sehingga: m =   65 , 4 , 1 1 4 , 1   = 0,44 T 2 = 303,15 44 , 1 36 , 2       = 442,155 K = 169,005 o C Koreksi temperatur keluar kompressor: Diketahui data udara Chemcad 5.2.0 : T c = -40,7 o C = 232,45 K T r mean = c 2 1 2T T T  = 232,45 2 442,155 303,15   = 1,603 P c = 37,246 atm = 37,740 bar P r mean = c 2 1 2P P P  = 37,74 2 392 , 2 1,013   = 0,045 Kapasitas panas udara Chemcad 5.2.0 : D.114 T mean = 2 T T 2 1  = 2 442,155 303,15  = 372,653 K o P C = 2 2 484 . 1 cosh 484 . 1 580 . 7 012 . 3 sinh 012 . 3 390 . 9 958 . 28               T T T T = 29.125,243 Jkmol.K = 29,125 kJkmol.K D.115 Koreksi untuk tekanan dari Fig.3.2 Coulson, 1983 hal 63 : Untuk T r = 1,603 dan P r = 0,045 maka : Cp - o P C = 0,26 kJkmol.K Sehingga : Cp = 0,26 + 29,125 = 29,385 kJkmol.K Dari Fig.3.8. Coulson, 1983 hal 76 : Untuk T r = 1,603 dan P r = 0,045 maka : z = 1 Dari Fig.3.9. Coulson, 1983 hal 77 : D.116 Untuk T r = 1,603 dan P r = 0,045 maka : x = 0,02 Dari Fig.3.10. Coulson, 1983 hal 78 : Untuk T r = 1,603 dan P r = 0,045 maka : y = 1 D.117 m =         x Ep 1 Cp R z Coulson, 1983 hal 79 =         02 , 65 , 1 385 , 29 314 , 8 1 = 0,441 T 2 = 303,15 441 , 1 36 , 2       = 442,678 K = 169,528 o C Power compressor -W =                           1 P P 1 n n M T R z n 1 n 1 2 1 Coulson, 1983 hal 73 n = m 1 1  Coulson, 1983 hal 79 n = 1,789 -W =                             1 1 36 , 2 1 789 , 1 789 , 1 97 , 28 15 , 303 314 , 8 1 789 , 1 1 789 , 1 = -133 kJkmol W = 133 kJkmol Actual work required : W aktual = 133 kJkmol 65 D.118 = 204,616 kJkmol Power yang dibutuhkan : P = W aktual x n = 204,616 kJkmol x 2,674 kmolJam = 547,231 kJjam = 0,152 kW = 0,204 hp Tabel D.59 Spesifikasi Compressor CP-01 Alat Compressor Kode CP – 01 Jenis Centrifugal compressor Kapasitas 119,739 kgjam udara Power 0,5 hp Bahan Konstruksi Cast iron Jumlah 1 buah

C. Unit Pembangkit dan Pendistribusian Listrik

1. Perhitungan Kebutuhan Listrik

Perhitungan kebutuhan listrik adalah sebagai berikut:

a. Kebutuhan penerangan

Dari Chemical Engineer’s Handbook, 3 rd ed, direkomendasikan untuk perhitungan penerangan digunakan satuan lumen. Dengan menetapkan jenis lampu yang digunakan, maka dapat dihitung jumlah listrik yang D.119 harus disediakan untuk penerangan. Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan : D U F a L    Keterangan : L : Lumen per outlet. a : Luas area, ft 2 F : food candle yang diperlukan tabel 13, perry 3 th U : Koefisien utilitas Tabel 16, perry 3 th D : Effisiensi lampu Tabel 16, perry 3 th  Kebutuhan penerangan area dalam bangunan Tabel D.60 Kebutuhan penerangan untuk area dalam bangunan Area Bangunan Luas F U D Lumen m 2 ft 2 Pos Keamanan 100 1.076,391 20 0,50 0,80 53.819,550 Mushola 250 2.690,978 10 0,55 0,80 61.158,580 Kantin 500 5.381,955 10 0,51 0,80 131.910,662 Kantor 2.500 26.909,775 20 0,58 0,80 1.159.904,095 Klinik 100 1.076,391 20 0,55 0,80 48.926,864 Ruang Kontrol 1.000 10.763,910 35 0,60 0,80 784.868,438 Laboratorium 1.000 10.763,910 35 0,60 0,80 784.868,438 Bengkel 1.500 16.145,865 10 0,53 0,80 380.798,703 GSG 1.000 10.763,910 10 0,51 0,80 263.821,324 Gudang 1.000 10.763,910 5 0,52 0,80 129.373,918 Perumahan 5.000 53.819,550 20 0,55 0,80 2.446.343,182 Total 13.950 150.156,545 6.245.793,751 Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu fluorescent 40 Watt, dimana 1 buah instant starting daylight 40 Watt mempunyai 1.960 lumen. Jumlah listrik area dalam bangunan = 6.245.793,751 Lumen D.120 Sehingga jumlah lampu yang dibutuhkan : 960 . 1 751 6.245.793, = 3.186,629 buah = 3.187 buah Daya = 40 Watt × 3.187 = 127.480 Watt 127,48 kW  Kebutuhan penerangan area luar bangunan Tabel D.61 Kebutuhan penerangan untuk area luar bangunan Area Non Bangunan Luas F U D Lumen m 2 ft 2 Proses 10.000 107.639,100 10 0,59 0,80 2.280.489,407 Utilitas 5.000 53.819,550 10 0,59 0,80 1.140.244,703 Area Pengembangan 10.000 107.639,100 0 0,00 0,80 0,000 Jalan Taman 3.500 37.673,685 5 0,53 0,80 444.265,153 Total 28.500 306.771,435 3.864.999,263 Untuk semua area di luar bangunan direncanakan menggunakan lampu mercury 250 watt, dimana 1 buah instant starting daylight 250 Watt mempunyai 10.000 lumen. Jumlah listrik area di luar bangunan sebesar 3.864.999,263 Lumen Jumlah lampu yang dibutuhkan = 000 . 10 263 3.864.999, = 386,5 buah = 387 buah D.121 Daya = 250 Watt × 387 = 96.750 Watt 96,75 kW  Kebutuhan listrik lainnya Kebutuhan listrik lainnya barang elektronik kantor : AC, komputer dll diperkirakan sebesar 20.000 Watt Total kebutuhan penerangan = Kebutuhan area bangunan + Kebutuhan area luar bangunan + Kebutuhan listrik lain = 127,48 kW + 96,75 kW + 20 kW = 244,230 kW

b. Kebutuhan listrik untuk proses

Tabel D.62 Kebutuhan listrik untuk alat proses No Nama Alat Kode Jumlah Daya alat Daya hp kW 1. Mixing Tank I MT-101 1 0.5 0.5 0.67 2. Reaktor 2 RE-202 1 21,15 21,15 28.36 3. Bucket Elevator BE-401 1 4,0 4,0 5.36 4 Belt Conveyor BC-401 1 2,0 2,0 2.68 5. Blower I BL-101 1 225 225 301.73 6. Blower II BL-102 1 325 325 435.83 7 Blower III BL-103 1 1,0 1,0 1.34 8 Blower IV BL-201 1 250 250 335.26 9 Pompa 1 PP-101 1 0,5 0,5 0.67 10 Pompa 2 PP-102 1 0,5 0,5 0.67 11 Pompa 3 PP-103 1 10,0 10,0 13.41 12 Pompa 4 PP-301 1 30,0 30,0 40.23 Total 869,65 869,65 1166,22

c. Kebutuhan listrik untuk utilitas

Tabel D.63 Kebutuhan listrik untuk alat utilitas D.122 No Nama Alat Jumlah Daya alat Daya hp Watt Unit Air dan Steam : 1. Bak Penggumpal 1 6,0 6,0 4.474,20 2. Boiler 1 4,0 4,0 2.982,80 3. Motor tangki dispersant 1 25,0 25,0 18.642,50 4. Motor tangki inhibitor 1 58,0 58,0 43.250,60 5. Motor tangki NaOH 1 1,0 1,0 745,70 6. Blower 1 3,0 3,0 2.237,10 7. Pompa utilitas 1 2 30,0 30,0 44.742,00 8. Pompa utilitas 2 2 5,0 5,0 7.457,00 9. Pompa utilitas 3 2 5,0 5,0 7.457,00 10. Pompa utilitas 4 2 3,0 3,0 4.474,20 11. Pompa utilitas 5 2 1,0 1,0 1.491,40 12. Pompa utilitas 6 2 5,0 5,0 7.457,00 13. Pompa utilitas 7 2 2,0 2,0 2.982,80 14. Pompa utilitas 8 2 7,5 7,5 11.185,50 15. Pompa utilitas 9 2 5,0 5,0 7.457,00 16. Pompa utilitas 10 2 5,5 5,5 7.457,00 17. Pompa utilitas 11 2 2,0 2,0 2.982,80 18. Pompa utilitas 12 2 2,0 2,0 2.982,80 19. Pompa utilitas 13 2 1,0 1,0 1.491,40 20. Pompa utilitas 14 2 2,0 2,0 2.982,80 21. Pompa utilitas 15 2 1,0 1,0 1.491,40 22. Pompa utilitas 16 2 1,0 1,0 1.491,40 Unit Udara Tekan : 23. Kompressor udara 0,5 0,5 372,85 Total 177,0 201,5 208.050,30 Total Kebutuhan Listrik Pabrik = Kebutuhan penerangan + Kebutuhan proses + Kebutuhan utilitas = 371,71 kW + 1166,22 kW + 208,050 kW = 1745,98 kW Over Design : 20 Total listrik = 1,2 x 1745,98 kW D.123 = 2095,176 kW = 2,095 MW Jadi total kebutuhan listrik pabrik ± 2,095 MW

2. Spesifikasi Peralatan Unit Penyedia Listrik

a. Generator

Fungsi : Membangkitkan listrik untuk keperluan pabrik Kebutuhan listrik total = 2,095 MW Efisiensi = 80 Kapasitas Genset = Efisiensi total listrik Kebutuhan = 8 , 2,095 MW = 2618,97 kW = 2,61897 MW Tenaga generator = 8.879.465 Btujam Kebutuhan bahan bakar : Jenis bahan bakar = solar Densitas = 54,312 lbft 3 = 870 kgm 3 Heating value = 18.774,941 btulbm Spesific gravity = 0,869 Fuel oil yang dibutuhkan = 472,94 lbjam = 214,94 kgjam = 0,247 m 3 jam = 247 Ljam Tabel D.64 Spesifikasi Gen Set GS-501 Nama Alat Generator Kode GS-401 Fungsi Pembangkit tenaga listrik Kapasitas 2,61897 MW Efisiensi 80 D.124 Bahan Bakar Solar Material Stainless Steel Tipe 316 Kebutuhan Bahan Bakar 247 literjam Jumlah 1 buah 2 Tangki Bahan Bakar Fungsi : Menampung bahan bakar solar untuk kebutuhan boiler dan generator pada tekanan 1 atm Jenis Tangki : Silinder tegak vertikal Menentukan kapasitas tangki Jumlah solar : Solar = 247 literjam = 0,247 m 3 jam Persediaan untuk 240 jam : Solar = 0,247 m 3 jam x 240 jam = 59,28 m 3 = 2093,453 ft 3 = 59280 L Volume tangki : Over desain = 20 V tangki = 1,2 x 59,28 = 71,136 m 3 = 2512,144 ft 3 Menentukan dimensi tangki D.125 V tangki = V shell + V tutup = ¼ π D 2 H + 0,000049 D 3 + ¼ π D 2 sf A tangki = A shell + A tutup = ¼ π D 2 + π D H + 0,842 D 2 Keteragan : D = diameter tangki, in sf = straight flange, in dipilih sf = 2 in Menentukan rasio H s D : Berdasarkan Tabel 4-27 Ulrich 1984, dimana : D Hs 2 Ulrich, 1984 Rasio HD yang diambil adalah rasio yang memberikan luas tangki yang paling kecil. Hasil trial rasio HD terhadap luas tangki dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel D.65 hasil trial H s D terhadap luas tangki Trial HD D ft H ft A ft 2 V silinder , ft 3 V head, ft 3 V sf , ft 3 Vtotal ft 3 1 0.50 20.427 10.214 1,334.000 3,345.487 721.705 54.592 4,121.785 2 0.60 19.424 11.655 1,324.708 3,451.875 620.546 49.364 4,121.785 3 0.65 18.991 12.344 1,322.856 3,494.684 579.916 47.185 4,121.785 4 0.67 18.828 12.615 1,322.516 3,510.289 565.117 46.379 4,121.785 5 0.68 18.748 12.749 1,322.422 3,517.799 557.997 45.988 4,121.785 6 0.69 18.670 12.883 1,322.377 3,525.123 551.056 45.606 4,121.785 7 0.70 18.594 13.015 1,322.378 3,532.269 544.284 45.232 4,121.785 8 0.72 18.444 13.279 1,322.510 3,546.049 531.230 44.505 4,121.785 9 0.80 17.889 14.311 1,324.554 3,595.184 484.732 41.869 4,121.785 10 1.20 15.851 19.021 1,355.529 3,751.690 337.222 32.873 4,121.785 11 1.40 15.120 21.169 1,377.019 3,799.167 292.705 29.912 4,121.785 12 1.50 14.802 22.203 1,388.378 3,818.536 274.584 28.664 4,121.785 D.126 13 1.40 15.107 21.209 1,377.458 3,799.972 291.952 29.861 4,121.785 14 1.49 14.840 22.076 1,386.959 3,816.271 276.702 28.812 4,121.785 15 1.57 14.590 22.926 1,396.637 3,830.968 262.967 27.850 4,121.785 Gambar D.10 Rasio HD optimum terhadap luas tangki Terlihat bahwa rasio HD yang memberikan luas tangki yang paling kecil yaitu 0,65 - 0,72. Maka untuk selanjutnya digunakan rasio H s D = 0,69. D = 18,67 ft = 224,044 in = 5,69 m D standar = 20 ft 2400 in H = 12,88 ft = 154,59 in = 3,92 m H standar = 12 ft 144 in 790 800 810 820 830 840 850 0.5 1 1.5 2 L u a s , A HD Rasio HD Optimum D.127 Menentukan jumlah courses Lebar plat standar yang digunakan : L = 72 in Appendix E, item 3, B Y = 6 ft Jumlah courses = ft 6 ft 12 = 2 buah Menentukan Tinggi Cairan di dalam Tangki V shell = ¼ π D 2 H = ¼ π 20 ft 2 .12 ft = 3.768 ft 3 V dh = 0,000049 D 3 = 0,000049 240 3 = 677,376 ft 3 V sf = ¼ π D 2 sf = ¼ π.240 2 .2 = 90.432 in 3 = 52,333 ft 3 V tangki baru = V shell + V dh + V sf = 3.768 + 677,376 + 52,333 = 3.378,732 ft 3 V ruang kosong = V tangki baru - V liquid = 3.378,732 – 3.434,82 = 1.062,889 ft 3 D.128 V shell kosong = V ruang kosong – V dh + V sf = 1.062,889 – 677,376 + 52,333 = 333,180 ft 3 H shell kosong = 2 kosong shell π.D 4.V = 2 5 , 17 180 , 333 4    = 1,061 ft H liquid = H shell – H shell kosong = 12 – 1,061 = 10,939 ft Menenetukan Tekanan desain Ketebalan shell akan berbeda dari dasar tangki sampai puncak. Hal ini karena tekanan zat cair akan semakin tinggi dengan bertambahnya jarak titik dari permukaan zat cair tersebut ke dasar tangki. Sehingga tekanan paling besar adalah tekanan paling bawah. Tekanan desain dihitung dengan persamaan : P abs = P operasi + P hidrostatis Tekanan hidrostatis : ρ solar = 54,312 lbft 3 P hidrostatis = 144 H g g        D.129 = 144 ft 939 , 10 9,81 9,81 lbft 54,31 3       = 4,331 psi P operasi = 14,696 psi P abs = P operasi + P hidrostatis = 14,696 + 4,126 = 18,822 psi Tekanan desain 5 -10 di atas tekanan kerja normalabsolut Coulson, 1988 hal. 637. Tekanan desain yang dipilih 10 diatasnya. Tekanan desain pada courses ke-1 adalah: P desain = 1,1 x P abs = 1,1 x 18,822 psi = 20,704 psi Berikut ini adalah tabel perhitungan tekanan desain untuk setiap courses : Tabel D.66 Tekanan Desain untuk Setiap Courses Course H ft H L ft P hid psi P absolute psi P desain psi 1 12 10,939 4,126 18,822 20,704 2 6 4,939 1,863 16,559 18,215 Menentukan Tebal Shell Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah : t s = c P E f d P   6 , . . 2 . Brownell Young,1959.hal.256 keterangan : D.130 t s = Tebal shell, in P = Tekanan dalam tangki, psi f = Allowable stress, psi d = Diameter shell, in E = Efisiensi pengelasan c = Faktor korosi, in Dari Tabel 13.1 13.2 pada 20-650 o F, Brownell and Young, 1959 diperoleh data : f = 12.650 psi E = 85 single-welded butt joint with backing strip, no radiographed C = 0,125 in10 tahun tabel 6, Timmerhaus,1991:542 Menghitung ketebalan shell t s pada courses 1: t s = 704 , 20 6 , - 0,85 x psi x12.650 2 240 x psi 704 , 20  in + 0,125 in = 0,356 in digunakan plat standar 0,375 in Tabel D.67 Ketebalan shell masing-masing courses Course H ft P desain psi t s in t s standar in 1 12 20,704 0,356 0,375 2 6 18,215 0,328 0,375 Desain Head Desain Atap Bentuk atap yang digunakan adalah torispherical flanged and dished head. Jenis head ini untuk mengakomodasi kemungkinan naiknya temperatur di dalam tangki sehingga mengakibatkan naiknya tekanan dalam tangki, karena naiknya temperatur lingkungan menjadi lebih dari 1 atm. Untuk D.131 torispherical flanged dan dished head , mempunyai rentang allowable pressuse antara 15 psig 1,0207 atm sampai dengan 200 psig 13,6092 atm Brownell and Young, 1959. OD ID A B icr b = tinngi dish a t r OA sf C Gambar D.11 Torispherical flanged and dished head. Diketahui : r c = 180 in Brownell dan Young: 91 icr = 14,438 in Maka : w =        14,438 180 3 . 4 1 = 1,633 in Menentukan tebal head dengan menggunakan persamaan Brownell and Young, 1959,hal. 258: t h = C P fE w r P c   2 , 2 . . D.132 t h = 125 , 20,704 2 , 85 , 650 . 12 2 1,633 180 704 , 2        = 0,408 in dipakai plat standar 0,4375 in Untuk t h = 0,4375 in, Dari Tabel 5.8 Brownell and Young, 1959 diperoleh sf = 1,5 – 3,5 in. Direkomendasikan nilai sf = 2 in Keterangan : t h = Tebal head in P = Tekanan desain psi r c = Radius knuckle, in icr = Inside corner radius in w = stress-intensitication factor E = Effisiensi pengelasan C = Faktor korosi in Depth of dish b Brownell and Young,1959.hal.87 : b = 2 2 2           icr ID icr rc rc = 2 2 14,438 2 180 14,438 180 180           = 52,456 in Tinggi Head OA : OA = t h + b + sf Brownell and Young,1959.hal.87 OA = 0,4375 + 52,456 + 2 = 54,893 in = 4,57 ft D.133 Menentukan Tinggi Total Tangki Untuk mengetahui tinggi tangki total digunakan persamaan: H total = H shell + H head = 144 + 54,893 = 198,893 in = 16,574 ft Tabel D.68 Spesifikasi Tangki Bahan Bakar Alat Tangki Bahan Bakar Fungsi Menampung bahan bakar solar untuk kebutuhan generator selama 10 hari Bentuk Silinder tegak vertikal Kapasitas 116,720 m 3 Dimensi Diameter shell D = 20 ft Tinggi total = 4,574 ft Tebal shell t s = 0,375 in Tebal head = 0,4375 in Tekanan Desain 20,704 psi Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah 1 buah LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI Perhitungan evaluasi ekonomi meliputi : 1. Modal keseluruhan Total Capital Investment  Modal tetap Fixed Capital  Modal kerja Working Capital 2. Biaya produksi Manufacturing Cost  Biaya produksi langsung Direct Production Cost  Biaya produksi tetap Fixed Charges  Biaya produksi tidak langsung Indirect Mnufacturing Cost 3. Pengeluaran umum General Expense 4. Analisa keuntungan 5. Analisa Kelayakan  Percent Return On Investment ROI  Pay Out Time POT  Break Even Point BEP  Shut Down Point SDP  Discounted Cash Flow Rate of Return DCF  Net Present Value NPV Basis yang diambil adalah : 1. Kapasitas produksi 28.000 tontahun 2. Pabrik beroperasi selama 330 haritahun 3. Masa konstruksi pabrik selama 2 tahun. Konstruksi dilakukan mulai awal tahun 2015 sampai akhir tahun 2016. Pabrik mulai beroperasi pada awal tahun 2017. 4. Tahun pertama konstruksi dikeluarkan investasi sebesar 80 dan tahun kedua sebesar 20 . 5. Nilai rongsokan salvage value sama dengan nol. 6. Biaya kerja Working Capital pada tahun kedua konstruksi. 7. Nilai kurs 1 = Rp 11.432,00 www.bi.go.id 8. Kapasitas produksi tahun pertama sebesar 70 dari kapasitas rancangan, tahun kedua 90 , tahun ketiga dan seterusnya 100 . 9. Suku bunga pinjaman bank sebesar 15 dan konstan selama pabrik beroperasi. 10. Chemical Engineering Index CE Indeks tahun 2015 adalah 741,83. 11. Harga-harga peralatan pabrik menggunakan referensi grafik yang dibuat pada beberapa buku dengan indeks harga tertentu. 12. Metode yang digunakan dalam melakukan analisa ekonomi adalah metoda linier dan Discounted Cash Flow DCF.

A. Perkiraan Harga Alat

Harga Peralatan dihitung dengan indeks harga: C x = C y x y x I I Ulrich, 1984 Keterangan: C x = harga alat pada tahun x C y = harga alat pada tahun y I x = indeks harga pada tahun x I y = indeks harga pada tahun y Harga alat untuk jenis yang sama dengan kapasitas berbeda dapat dihitung dengan menggunakan sixtenth factor rule: 0,6 a b a b C C        Ulrich, 1984 Keterangan: C a = harga alat pada pada kapasitas a C b = harga alat pada pada kapasitas b Harga alat untuk tahun A dapat diperoleh dari buku Peters, M.S and Timmerhaus, K.D. 1990 Cost Index = 356, Ulrich 1982 Cost Index = 315, dan website www.matche.com 2007 Cost Index = 400,749. Sementara itu, untuk indeks harga peralatan diperoleh dari www.CHF.com yang tertera pada tabel berikut. Tabel E.1. Indeks harga peralatan Sumber : www.che.compci as Published in Chemical Engineering Magazine Gambar E.1 Kurva Chemical engineering plant cost index Dengan asumsi bahwa perubahan harga indeks peralatan tiap tahun terjadi secara linier maka dengan pendekatan linier diperoleh indeks harga peralatan pada tahun 2015 adalah sebesar 741,83. y = 26,58x - 52835 R² = 0,950 100 200 300 400 500 600 700 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 In d ex Tahun Chemical Engineering Plant Cost Index No Tahun Index 1 2001 394,3 2 2002 395,6 3 2003 402,0 4 2004 444,2 5 2005 468,2 6 2006 499,6 7 2007 525,4 8 2008 575,4 Contoh Perhitungan : Pompa Proses PP-101 Tipe = Centrifugal Pump Shaft Power = 10 hp Harga Alat, Cp 1982 = 4.000 Grafik 5-49, Ulrich, 1982 Cp 2015 = Cp 1982       1982 2015 I I = 4.000       315 741,83 = 9.0821,90 Faktor bare modul, F BM = 3,2 Grafik 5-51 Ulrich, 1982 C BM = C p2015  F BM = 9.0821,90  3,2 = 29.062,09 = Rp. 279.490.169,9 Perincian harga alat-alat proses dan utilitas dapat dilihat pada Tabel berikut: Tabel E.2 Harga Peralatan Proses No. Kode Alat Jumlah n Harga 2015 Cp, F BM C BM = n x F BM x Cp, 1 TP-101 a 1 77.747,152 1 77.747,152 2 PP-101 b 1 9.420,127 3,2 30.144,406 3 PP-102 b 1 11.775,159 3,2 37.680,508 4 PP-103 b 1 11.775,159 3,2 37.680,508 5 PP-301 b 1 13.659,184 3,2 43.709,389 6 RE-201 a 1 208.380,618 1 416.761,236 7 RE-202 a 1 166.704,494 1 333.408,989 8 VP-101 c 1 178.078,000 1 178.078,000 9 MT-101 a 1 72.933,216 1 72.933,216 10 SE-201 c 1 46.278,067 1 46.278,067 11 FE-101 c 1 10.181,175 1 10.181,175 12 BE-101 c 1 19.066,563 2,4 45.759,752 13 CO-201 c 1 5.553,368 1 5.553,368 14 CO-301 c 1 21.851,123 1 21.851,123 15 16 HE-101 c HE-102 c 1 1 23.332,021 23.702,245 1 1 23.332,021 23.702,245 17 BL-101 a 1 2.210,030 1 2.210,030 18 BL-102 a 1 2.109,574 1 2.109,574 19 20 21 22 BL-103 a BL-201 a W-101 a TP-301 1 1 1 1 1.521,312 2.149,756 139.759,761 93.831,153 1 1 1 1 1.521,312 2.149,756 79.759,761 93.831,153 Total Biaya 1.491.374,961 Rp 17.049.398.559,223 Sumber: a = Timmerhaus 1990 b = Ulrich 1982 c = www.matche.com Tabel E.3 Harga Peralatan Utilitas No. Alat Jumlah n Harga Total, 1 Bak Sedimentasi a 1 1.215,364 2 Bak Penggumpal a 1 911,946 3 Clarifier b 1 79.425,467 4 Sand Filter b 4 42.233,573 5 Tangki Alum c 1 6.939,565 6 Tangki Kaporit c 1 4.435,618 7 Tangki NaOH c 1 6.417,292 8 Tangki Air Filter c 1 6.398,869 9 Tangki Air Dosmetik c 1 20.703,382 10 Tangki Air hidran c 1 5.354,323 11 Tangki Inhibitor c 1 8.005,166 12 Tangki Dispersant c 1 7.842,480 13 Tangki Kondensat c 1 83.884,394 14 Tangki Air Boiler c 1 83.884,394 15 Tangki Asam Sulfat c 1 12.671,898 16 Tangki Hidrazin c 1 4.792,573 17 Tangki Air Demin c 1 37.107,516 18 Tangki Air Proses c 1 69.427,722 19 Tangki Solar c 1 25.343,796 20 Cooling Tower b 1 34.059,333 21 Cation Exchanger b 2 58.174,240 22 Anion Exchanger b 2 58.174,240 23 Mixed Bed Ion Exchanger b 2 63.342,131 24 Deaerator c 1 21.238,815 25 Cold Basin a 1 1.512,975 26 Hot Basin a 1 1.512,975 27 Pompa Utilitas PU-01 b 2 22.706,222 28 Pompa Utilitas PU-02 b 2 5.449,493 29 Pompa Utilitas PU-03 b 2 5.449,493 30 Pompa Utilitas PU-04 b 2 6.357,742 31 Pompa Utilitas PU-05 b 2 4.541,244 32 Pompa Utilitas PU-06 b 2 9.082,489 33 Pompa Utilitas PU-07 b 2 5.449,493 34 Pompa Utilitas PU-08 b 2 9.990,738 35 Pompa Utilitas PU-09 b 2 9.082,489 36 Pompa Utilitas PU-10 b 2 9.082,489 37 Pompa Utilitas PU-11 b 2 5.449,493 38 Pompa Utilitas PU-12 b 2 5.449,493 39 Pompa Utilitas PU-13 b 2 5.449,493 40 Pompa Utilitas PU-14 b 2 5.449,493 41 Pompa Utilitas PU-15 b 2 4.541,244 42 Pompa Utilitas PU-16 b 2 4.541,244 43 Boiler 1 b 1 158,943,556 44 Generator b 1 170.296,667 45 Kompresor c 2 22.283,458 Total Biaya 1.438.738,558 Rp. 16.447.659.198,803 Sumber: a = Hitung b = Ulrich 1982 c = www.matche.com d = www.proconwater.web.id Total harga peralatan proses dan utilitas EC: EC = Rp 17.049.398.559,223 + Rp 16.447.659.198,803 = Rp 33.497.057.758,026

B. Total Cavital Investment

1. Fixed Capital Investment FCI

Fixed Capital Investment adalah biaya yang diperlukan untuk mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik secara fisik belum beroperasi. Fixed Capital Investment terdiri biaya langsung direct cost dan biaya tidak langsung indirect cost.

a. Direct Cost DC

Direct cost atau biaya langsung adalah biaya yang diperlukan untuk pembangunan pabrik. Biaya ini meliputi :  Biaya pengadaan peralatan Purchased Equipment Cost Adalah biaya pembelian peralatan pabrik dari tempat pembelian sampai ke lokasi pabrik. Biaya ini terdiri dari: Biaya transportasi sampai di pelabuhan: Transportasi ke pelabuhan = 10 EC = 10 x Rp 33.497.057.758,026 = Rp 3.349.705.775,802 Asuransi pengangkutan = 0,5 x EC = 0,5 x Rp 33.497.057.758,026 = Rp 1674.852.887,901 Transportasi ke lokasi = 5 x EC = 5 x Rp 33.497.057.758,026 = Rp 1.674.852.887,901 Total Pembelian alat PEC = Rp 38.689.101.710,519  Biaya Pemasangan Alat Equipment Installation Cost Pemasangan peralatan meliputi biaya pekerja, pondasi, penyangga, podium, biaya kontruksi dan faktor lain yan berhubungan langsung dengan pemasangan peralatan. Meliputi pemasangan, pengecatan, dan isolasi peralatan. Besarnya biaya pemasangan sekitar 25-55 dari biaya peralatan, diambil sebesar 40 . Peters Timmerhaus, 1991. Pemasangan = 40 x PEC = 40 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 15.475.640.684,207  Biaya Instrumentasi dan Kontrol Biaya total instrumentasi tergantung pada jumlah kontrol yang diperlukan dan sekitar 6 – 30 dari harga total peralatan, diambil sebesar 10 .Peters Timmerhaus, 1991. Instrumentasi = 10 x PEC = 10 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 3.868.910.171,052  Biaya Perpipaan Piping Cost Meliputi biaya pekerja pembungkus pipa, valve, fitting, pipa, penyangga, dan lainnya yang termasuk dalam pemancangan lengkap semua pipa yang digunakan secara langsung dalam proses. Besarnya biaya perpipaan sekitar 10-80 dari biaya peralatan, diambil sebesar 40 , Peters Timmerhaus, 1991. Perpipaan = 40 x PEC = 40 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 15.475.640.684,207  Biaya instalasi listrik electrical installation Biaya untuk intalasi listrik meliputi pekerja instalasi utama dan material untuk daya dan lampu, dengan penerangan gedung termasuk biaya servis. Besarnya sekitar 10-40 dari total biaya peralatan, diambil sebesar 40 , Peters Timmerhaus, 1991. Listrik = 40 x PEC = 40 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 15.475.640.684,207  Biaya Bangunan Building Including Services Biaya untuk bangunan termasuk servis terdiri biaya pekerja, material, dan persediaan yang terlibat dalam pemancangan semua gedung yang berhubungan dengan pabrik. Besarnya sekitar 10-70 dari biaya total alat, diambil sebesar 50 . Bangunan = 50 x PEC = 50 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 19.344.550.855,259  Pengembangan Lahan Yard Improvment Biaya ini meliputi biaya untuk pagar, sekolah dasar, fasilitas olahraga jalan raya, jalan alternatif, pertamanan, dan lainnya. Dalam industri kimia nilainya sekitar 10-20 dari total biaya peralatan diambil sebesar 10 , Peters Timmerhaus, 1991. Yard improvement = 10 x PEC = 10 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 3.868.910.171,052  Tanah land Biaya untuk tanah dan survey tergantung pada lokasi properti dan dapat bervariasi oleh faktor biaya per hektar. Untuk industri jumlahnya sekitar 4-8 dari total biaya alat, diambil sebesar 8 , Peters Timmerhaus, 1991. Tanah = 8 x PEC = 8 x Rp 38.689.101.710,519 = Rp 3.095.128.136,841