Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
T
2
= 130
o
C = 266
o
F Q = 3058397,343 kkal
Btu kkal
Btu 57
, 12128796
252 ,
1 =
×
A = F
F ft
jam Btu
Btu T
U Q
o o
D
162 .
. 9774
, 175
57 ,
12128796
2
× =
∆ ×
= 425,4473 ft
2
External Surface 1 in,IPS, Schedulle 40 = 0,262 ft
2
ft Tabel 10, Kern 1965
Luas lilitan =
π
×
3,5
×
0,262 ft
2
ft = 2,88 ft
2
Banyak lilitan =
72 ,
147 88
, 2
4473 ,
425
2 2
= ft
ft lilitan
= 148 lilitan Panjang Coil
= Surface
External A
= ft
ft ft
ft 8446
, 1623
262 ,
4473 ,
425
2 2
= = 494,9538 m
7. Pompa Reaktor P-104
Fungsi : Untuk mengalirkan produk R-01 ke ST-01
Kondisi operasi : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Perhitungan: Laju alir bahan masuk
= 222009,9514 kgjam = 135,9564 lbdetik Densitas ;
ρ = 1044,8067 kgm
3
= 65,22751 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,9 cp = 6,04 × 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ m
=
3
lbft 65,2275
lbdetik 135,9564
= 2,0843 ft
3
detik
a. perencanaan pompa
Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 2,0843
0,45
65,2275
0,13
= 9,3427 in
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1965 Diameter Luar; OD
= 8,625 in Diameter dalam; ID
= 7,981 in = 0,6650 ft Luas penampang; A
= 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
2,0843 = 6,0027 ftdetik
b. Bilangan Reynold, N
Re
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
ID ×
×
= ik
lbmft.det 10
6,04 det
6,0027 6650
, lbft
65,2275
4 -
3
× ×
× ik
ft ft
= 431090,2063 2100 aliran turbulen Untuk pipa commercial steel,
ε = 0,00015 ft Kekasaran relatif =
0002 ,
6650 ,
00015 ,
= =
ID ε
Untuk aliran turbulen, f = 0031
, 2063
, 431090
079 ,
079 ,
25 ,
25 ,
Re
= =
N Geankoplis, 2003
c. Menentukan panjang ekivalen pipa, L
∑
Direncanakan sistem perpipaan sebagai berikut :
Sistem perpipaan LD
L ft
1. Panjang pipa lurus
2. Sambungan pipa
- 4 buah elbow standar 90 - 1 buah gate valve fully open
- Penyempitan mendadak, K = 0,5 - Pembesaran mendadak, K = 1,0
30 13
27 51
68
79,800 8,645
17,955 33,915
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Total panjang pipa ekivalen,
L Σ
208,7771
Faktor kerugian karena kehilangan energi; F
∑ F
∑ = gcD
L fv
2 4
2
∑
= ft
ik lbf
ft lbm
ft 6650
, det
. .
174 ,
32 2
7771 ,
208 ftdetik
0027 ,
6 0031
, 4
2 2
× ×
× ×
= 2,1799 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 68 ft
Dari persamaan Bernoulli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernoulli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 68 ft ×
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 2,1799 ft lbflbm = 70,6420 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q × ρ × Wf
= 2,0843 ft
3
detik × 65,2275 lbft
3
× 70,6420 ft lbflbm = 9604,0428 lb ftdetik550 = 17,4618 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
17,4618 = 22 HP
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
8. Tangki Sterilisasi TS-101
Fungsi : Memanaskan umpan untuk mensterilkan dari mikroba - mikroba
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 75
o
C
Tekanan = 2 atm
Tabel LC-4 Komposisi pada ST-101
Komponen F; kgjam Densitas;kgm
3
V; m
3
jam X
i
Glukosa 576,64
1544,00 18,1549
0,1262 Air
3990,284 998,23
194,3225 0,8738
Total 4566,924
212,4774 1,000
Densitas campuran, ρ
camp
Laju volumetrik, V
o
= 212,4774 m
3
= 7503,2175 ft
3
3
2295 ,
65 8391
, 1044
23 ,
998 8738
, 1544,00
0,1262 1
ft lb
jam kg
camp
= =
+ =
ρ
- Menentukan ukuran tangki
a. Volume tangki, V
T
Faktor keamanan, fk = 20
Volume tangki, V
T
= 1 + fk × V
o
V
T
= 1 + 0,2 ×212,4774 m
3
= 254,9728 m
3
b. Diameter tangki, D
T
dan tinggi tangki, H
T
Direncanakan tinggi silinder; H
s
D
t
= 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
254,9728 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
254,9728 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 6,8739 m
= 22,5518 ft Jari – jari tangki, R
=
2 m
6,8739
= 3,4369 m = 135,3142 in
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Tinggi tangki; Hs = 6,8739 m
= 22,5518 ft Tinggi elipsoidal; H
h
=
4 1
× 6,8739 = 1,7184 m
Tinggi tangki total; H
T
= 6,8739 m + 1,7184 m = 8,5923 m = 28,1898 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ Brownell Young, 1959
Dimana Po = Tekanan awal 2 atm = 29,4 psi
P
h
= 29,4 Psi + 144
1 22,5518
65,2295
3
− ft
ft lb
= 39,0625 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 × 39,0625 Psi = 46,875 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
P +
− ×
6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in tahun
01 ,
10 Psi
46,875 6
, 0,8
psi 18.750
in 3142
, 135
Psi 46,875
× +
× −
× ×
= 0,5236 in Digunakan silinder dengan ketebalan 12 in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 × 22,5518 ft
= 6,7655 ft W
= lebar pengaduk = 15 × 6,7655 ft
= 1,3531 ft
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
L = panjang daun pengaduk
= ¼ × 6,7655 ft = 1,6913 ft
E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ × 22,5518 ft
= 5,6379 ft Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan;
P =
550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengaduk 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 65,2295
6,7655 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 329,1670 HP Efesiensi motor
= 80; P
= 0,8
329,1670 = 411,4588 Hp
Penentuan coil jaket pemanas Bahan koil yang digunakan Copper OD
= 12 in Temperatur masuk umpan ST-01
= 40
o
C = 104
o
F Temperatur umpan keluar ST-01
= 75
o
C = 167
o
F Temperatur steam masuk
= 130
o
C = 266
o
F
2
t ∆ = 266 – 167 = 99
o
F
1
t ∆ = 266– 104 = 162
o
F
1 2
1 2
ln t
t t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
162 99
ln 162
99 −
= LMTD
= 127,9248
o
F
Dari neraca panas Q = 7059053,672 kkaljam = 6690665,558 Btujam
Untuk fluida dingin heavy organic, fluida panas steam U
D
= 6 –60 Tabel 8 Kern, 1965
Nursinta Tarigan : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol Dari Molase Kapasitas Produksi 98.000 TonTahun, 2010.
Diambil U
D
= 60 , maka Luas perpindahan panas yang dibutuhkan; A
A = t
x U
Q
D
∆ =
127,9248 60
8 6690665,55
x = 871,6925 ft
2
Untuk tube ½ in luas permukaan perpindahan panasft = 0,1309 ft
2
Luas perpindahan panas per lilitan = π ×A ×H
s
= 3,14 × 0,1309 × 22,5518 ft = 9,2693 ft
2
lilitan Jumlah lilitan secara keseluruhan =
94 2613
, 9
6925 ,
871 =
lilitan
9. Pompa Tangki Sterilisasi P-105
Fungsi : Untuk mengalirkan produk ST-101 ke C-101
Kondisi operasi : Temperatur = 75
o
C
Tekanan = 1 atm
Perhitungan: Laju alir bahan masuk
= 222009,9514 kgjam = 135,9564 lbdetik Densitas ;
ρ
camp
= 1044,8067 kgm
3
= 65,2275 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,39 cp = 2,622 × 10
-4
lbmft detik Perry,1999 Laju alir volumetrik; Q = ρ
m =
3
lbft 65,2275
lbdetik 135,9564
= 2,0843 ft
3
detik
a. Perencanaan pompa
