Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-1
BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA
REAKTOR ATOMIZER R - 210
Fungsi : Oksidasi timbal menjadi timbal oksida
Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis
dilengkapi atomizer. Kondisi operasi :
Tekanan operasi = 1 atm tekanan atmosfer Suhu operasi = 630
o
C US.Patent : 7,060,245 B1 Waktu tinggal = 10 menit US.Patent : 5,651,952
Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang tercampur, dan kapasitas produksi, maka tangki proses dapat dibedakan jenisnya yaitu : tangki berpengaduk
mixed flow dan tangki pipa alir plug flow. Pada reaktor ini bahan baku timbal
merupakan fase liquid, sedangkan udara merupakan gas, maka dipilih jenis reaktor pipa air plug flow untuk memudahkan dan mempercepat kontak.
R - 210 TC
Lelehan Timbal Gas
+ Padatan terikut
Udara Timbal Oksida
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-2
Feed Masuk : 1. Feed lelehan timbal dari furnace Q-112 :
Komposisi bahan :
Komponen Berat kg Fraksi berat
ρ
grcc [Perry 7
ed
;T.2-1]
Pb 2347,8479
0,99990 11,337
Bi 0,1174
0,00005 9,800
Cu 0,0704
0,00003 8,920
Ag 0,0470
0,00002 10,500
2348,0827 1,00000
ρ campuran
=
∑
ρ komponen
berat fraksi
1
=
10,500 0,00002
8,920 0,00003
9,800 0,00005
11,337 0,99990
1 +
+ +
= 11,34 grcc = 11,34 grcc x 62,43 = 707,8 lbcuft 1 grcc = 62,43 lbcuft
Rate massa = 2348,0827 kgjam = 5176,5831 lbjam
rate volumetrik= densitas
massa rate
=
cuft lb
jam lb
707,8 5176,5831
= 7,31 cuftjam
2. Feed udara dari blower G-212 : Komponen
Berat kg Fraksi berat Berat Molekul
O
2
453,2525 0,21
32 N
2
1491,9561 0,79
28 1,00
BM campuran = 0,21 x 32 + 0,79 x 28 = 28,84 ρ
campuran
pada P = 1 atm, T=630 °
C = 460+1166 R ; udara
std
= 492 R ρ
=
359 28,84
1 1
1626 492
× ×
= 0,0243 lbcuft [Himmelblau:249]
Rate massa = 933,7001 kgjam = 2058,4353 lbjam
Rate Volumetrik =
cuft lb
jam lb
0243 ,
2058,4353
= 85768,1375 cuftjam
Total rate volumetrik = 7,31 + 85768,1375 = 85775,45 cuftjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-3
Tahap-tahap Perencanaan 1.
Perencanaan Dimensi Reaktor 2.
Perencanaan Sistem Atomizer 3.
Perencanaan Sistem Burner
1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR
Total rate volumetrik = 85775,45 cuftjam ρ
campuran = 596,8 lbcuft produk bawah
Waktu tinggal = 10 menit US.Patent : 5,651,952 Direncanakan digunakan 1 tangki, sehingga volume tangki
= 85775,45 cuftjam x 1060 jam = 14295,9 cuft Asumsi volume bahan mengisi 80 volume tangki sehingga volume ruang
kosong sebesar 20 dan digunakan 1 buah tangki. Volume tangki = 14295,9 80 = 17869,88 cuft
Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya
Diambil dimension ratio H
D = 3 Ulrich ; T.4-27 : 248
Dengan mengabaikan volume dished head. Volume tangki
= π
4
. D
2
. H
17869,88 =
4 π
. D
2
. 3 D D
= 19,6 ft = 235,8 in H
= 58,9 ft = 706,8 in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-4
Penentuan tebal shell :
Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t
min
=
C P
6 ,
fE ri
P +
− ×
[Brownell Young ,pers.13-1,hal.254] dengan :
t
min
= tebal shell minimum; in P
= tekanan tangki ; psi
ri = jari-jari tangki
; in ½ D C
= faktor korosi ; in diambil 18 in
E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.
faktor pengelasan, E = 0,8 f
= stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = 36000 psi [Perry 7
ed
,T.28-11] P operasi
= 1 atm = 14,7 psi P design diambil 10 lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan.
P design = 1,1 x 14,7 = 17 psi r = ½ D = ½ x 235,8 in = 117,9 in
t
min
=
125 ,
17 6
, 8
, 36000
9 ,
117 17
+ ×
− ×
×
= 0,1946 in digunakan t = 14 in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-5
Dimensi tutup atas, standard dished :
Untuk D = 235,8 in, didapat rc = 180 in Brownell Young, T-5.7 digunakan persamaan 13.12 dari Brownell Young.
Tebal standard torispherical dished atas :
t
h
=
P 1
, fE
rc P
885 ,
− ×
×
+ C [Brownell Young; pers.13.12] dengan :
t
h
= tebal dished minimum ; in P
= tekanan tangki ; psi
rc = crown radius
; in [BY,T-5.7] C
= faktor korosi ; in diambil 18 in
E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.
faktor pengelasan, E = 0,8 f
= stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = 36000 psi [Perry 7
ed
,T.28-11] t
h
=
17 1
, 8
, 36000
180 17
885 ,
× −
× ×
×
+ 0,125 = 0,219 in , digunakan t = ¼ in
h = rc -
4 D
rc
2 2
− = 43,9 in = 3,6 ft
C a
t r
ID
sf b
icr
OA A
B
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-6
Tutup bawah, conis :
Tutup bawah, conis :
Tebal conical = C
0,6P -
fE cos
2 D
. P
+ α
[Brownell,hal.118; ASME Code] dengan
α = ½ sudut conis = 30
° 2 = 15
°
tc =
8 1
17 6
, 8
, 36000
15 cos
2 12
6 ,
19 17
+ ×
− ×
× ×
×
o
≈ 0,2639 in = 516 in
Tinggi conical :
h =
2 m
D tg
− ×
α
[Hesse, pers.4-17] Keterangan :
α = ½ sudut conis
; 15 °
D = diameter tangki
; ft m
= flat spot center ; 12 in = 1 ft
maka h =
2 1
D 15
tg
o
− ×
=
2 6
, 18
268 ,
×
= 2,5 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-7
2. PERENCANAAN SISTEM ATOMIZER
Berdasarkan ukuran komersial produk timbal oksida, maka dipilih atomizer dengan spesifikasi :
Manufacture : RELAB Spraying Purification Technology Ltd.
Tipe atomizer : rotary atomizer
Dimensi : 25 mm x 20 mm x 20 mm
Ukuran Droplet : 40-100 micron
Bahan Konstruksi : Stainlees Steel 304
Jumlah : 1 buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-8
3. PERENCANAAN SISTEM BURNER
Berdasarkan suhu operasi pada reaktor produksi timbal oksida, maka dipilih burner dengan spesifikasi :
Manufacture : AXIS Thermal Engineering Co.
Tipe burner : Oil burner
Pressure : 25-30 psi
Model : AXIS - 2562
Bahan Konstruksi : Heavy Cast Iron
Jumlah : 1 buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Perencanaan Alat Utama
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VI-9
Spesifikasi :
Fungsi : Oksidasi timbal menjadi timbal oksida
Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis
dilengkapi atomizer.
Dimensi Shell :
Diameter Shell , inside : 19,6 ft
Tinggi Shell : 58,9 ft
Tebal Shell : ¼ in
Dimensi tutup :
Tebal tutup atas dished : ¼ in
Tinggi Tutup atas : 3,6 ft
Tebal tutup bawah conis : 516 in
Tinggi Tutup bawah : 2,5 ft
Bahan konstruksi : Stainless steel 316 Perry 7
ed
,T.28-11
Sistem Atomizer :
Manufacture : RELAB Spraying Purification Technology Ltd.
Tipe atomizer : rotary atomizer
Dimensi : 25 mm x 20 mm x 20 mm
Ukuran Droplet : 40-100 micron
Bahan Konstruksi : Stainlees Steel 304
Jumlah : 1 buah
Sistem Burner :
Manufacture : AXIS Thermal Engineering Co.
Tipe burner : Oil burner
Pressure : 25-30 psi
Model : AXIS - 2562
Bahan Konstruksi : Heavy Cast Iron
Jumlah : 1 buah
Jumlah reaktor : 1 buah
continue
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Instrumentasi dan Keselamatan Kerja
Pra Rencana Pabrik Timbal Oksida Litharge dari Timbal dan Oksigen dengan Proses Oksidasi
VII-1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
