PERENCANAAN ALAT UTAMA PABRIK ACETANILIDE DARI ANILINE DAN ACETIC ANHYDRIDE.

P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR R - 210 Fungsi : Mereaksikan aniline dan acetic anhydride membentuk acetanilide. Type : Silinder tegak , tutup dished dilengkapi pengaduk, dan jaket pemanas. Kondisi Operasi : Tekanan operasi : 1 atm atmospheric pressure Suhu operasi : 120 o C Keyes : 9 Waktu operasi : 6 jam Keyes : 9 Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, dan kapasitas produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk mixed flow dan reaktor pipa alir plug flow. Pada reaktor ini, aniline, acetic anhydride, benzene, merupakan fase cair dan karbon aktif merupakan fase padat, maka dipilih jenis reaktor tangki berpengaduk mixed flow untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi. Pertama-tama aniline dan benzene diumpankan ke mixing tank untuk dilarutkan, kemudian larutan diumpankan ke reaktor bersamaan dengan acetic anhydride. Selama reaksi terjadi terjadi penguapan benzene, dimana uap benzene kemudian dikondensasi dan direfluks kembali ke dalam reaktor untuk menjaga Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 2 kelarutan aniline terhadap produk acetanilide. Produk dikeluarkan setelah mencapai waktu tinggal selama 6 jam dimana nozzle pengeluaran produk berada pada tutup bawah dikendalikan oleh alat kontrol secara otomatis. Produk diumpankan ke mixing tank dan ditambahkan karbon aktif untuk menjernihkan larutan produk. Kondisi feed : 1. Feed aniline dari tangki F-110 : Komponen Berat kg Fraksi berat  grcc [Perry 7 ed ;T.2-1] C 6 H 5 NH 2 2614,1935 0,9990 1,022 H 2 O 2,6153 0,0010 1,000 2965,2524 1,0000  campuran = 43 , 62 komponen berat fraksi 1    = .... lbcuft 1 grcc = 62,43 lbcuft = 1 0,001 1,022 0,999 1  x 62,43 = 63,8 lbcuft Rate massa = 2965,2524 kgjam = 6537,1954 lbjam 1 lb = 2,2046 kg rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 63,8 6537,1954 = 102,4606 cuftjam

2. Feed acetic anhydride dari tangki F-120 :

Komponen Berat kg Fraksi berat  grcc [Perry 7 ed ;T.2-1] CH 3 CO 2 O 1435,0425 0,9999 1,082 CH 3 COOH 0,1210 0,0001 1,049 1435,1635 1,0000 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 3 Rate massa = 1626,2631 kgjam = 3585,2596 lbjam 1 lb = 2,2046 kg  campuran = 43 , 62 komponen berat fraksi 1    rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 68,2 3585,2596 = 52,5804 cuftjam

3. Feed fresh benzene dari tangki F-130 : Komponen Berat kg Fraksi berat

 grcc [Perry 7 ed ;T.2-1] C 6 H 6 573,1758 0,9990 0,897 H 2 O 0,5737 0,0001 1,000 573,7495 1,0000 Rate massa = 573,7495 kgjam = 1264,8882 lbjam 1 lb = 2,2046 kg  campuran = 43 , 62 komponen berat fraksi 1    = 56,12 lbcuft rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 56,12 1264,8882 = 22,53972 cuftjam

4. Feed refluks benzene dari tangki F-212 :

Rate massa = 2469,0260 kgjam = 5443,2146 lbjam 1 lb = 2,2046 kg  campuran = 56,12 lbcuft rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 56,12 5443,2146 = 96,99554 cuftjam 1 = 0,9950 0,0050 x 62,4 1,082 + 1,049 = 68,2 lbcuft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 4

5. Feed karbon aktif dari tangki F-140 :

Rate massa = 430,6979 kgjam = 949,5166 lbjam 1 lb = 2,2046 kg  karbon aktif = 141 lbcuft rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 141 949,5166 = 6,7 cuftjam Total rate volumetrik = 102,4606 + 52,5804 + 22,5 + 97 = 282 cuftjam Tahap-tahap Perencanaan 1. Perencanaan Dimensi Reaktor

2. Perencanaan Sistem Pengaduk 3. Perencanaan Sistem Pemanas

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR Total rate volumetrik = 281,3104 cuftjam  campuran = 76,3 lbcuft produk liquid Waktu operasi = 6 jam Keyes : 9 Volume bahan = rate volumetrik x waktu tinggal = 281,3104 cuftj x 6 j = 1688 cuft Asumsi volume bahan liquid mengisi 80 volume tangki sehingga volume ruang kosong sebesar 20 dan digunakan 1 buah tangki. Volume tangki = 1688 80 = 2110 cuft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 5 Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya Diambil dimension ratio H D = 2 Ulrich ; T.4-27 : 248 Dengan mengabaikan volume dished head. Volume tangki =  4 . D 2 . H 2110 = 4  . D 2 . 2 D D 3 = 1344 D = 9 ft = 108 in = 2,76 m D maksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18 H = 16 ft = 192 in 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 = P hydrostatis =  g H P hydrostatis =   144 22 80 1 3 , 76    = 9,4 psi Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 6 P design diambil 10 lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 9,4 = 10,3 psi r = ½ D = ½ x 132 in = 66 in t min =     125 , 3 , 10 6 , 8 , 36000 66 3 , 10      = 0,15 in digunakan t = 316 in Dimensi tutup atas, standard dished : Untuk D = 132 in, didapat rc = 130 in , icr = 8 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 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 P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 7 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 design = 10,3 psi t h =     3 , 10 1 , 8 , 36000 130 3 , 10 885 ,      + 0,125 = 0,166 in , digunakan t = 316 in h = rc - 4 D rc 2 2  = 1,5 ft Tutup bawah, conis : Tebal conical =   C 0,6P - fE cos 2 D . P   [Brownell,hal.118; ASME Code] dengan  = ½ sudut conis = 302 = 15 tc =       125 , 3 , 10 6 , 8 , 36000 15 cos 2 12 11 3 , 10        o = 0,1495 in = ¼ in Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 8 Tinggi conical : h =   2 m D tg    [Hesse, pers.4-17] Keterangan :  = ½ sudut conis ; 15  D = diameter tangki ; ft m = flat spot center ; 12 in = 1 ft maka h =   2 1 11 15   o tg = 2 10 268 ,  = 1,3 ft

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari Perry 6ed ; p.19-9 : Diameter impeler Da = 13 diameter shell = 2,485 ft Lebar blade w = 0,2 diameter impeller = 0,583 ft Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,741 ft Penentuan putaran pengaduk : V =  x Da x N Joshi; hal.389 Dengan : V = peripheral speed ; mmenit Da E J H Dt L W Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 9 Untuk pengaduk jenis turbin : peripheral speed = 200 – 250 mmenit Joshi; hal.389 Da = diameter pengaduk ; m N = putaran pengaduk ; rpm Diambil putaran pengaduk , N = 60 rpm = 1 rps Da = 3,68 ft = 1,121 m V =  x 1,121 x 60 = 211,231 mmnt memenuhi range 200 – 250 mmnt Penentuan Jumlah Pengaduk : Jumlah Impeller = gki tan Diameter sg liquid tinggi  Joshi; hal.389 = 11 1,222 22 80   = 2 buah Jarak pengaduk = 1,5 Da = 5,518 ft Bilangan Reynolds ; N Re : Putaran pengaduk , N = 60 rpm = 1 rps  campuran = 76,3 lbcuft  campuran = 0,00105 lbft.dt berdasarkan sg bahan N Re =     N Da 2 = 983236 Karena N Re 10000 , maka digunakan baffle. [Perry 6 ed ; hal 19-8] Untuk N Re 10000 diperlukan 4 buah baffle , sudut 90 Perry, 6 ed , hal. 19-8 Lebar baffle, J = JDt = 112 Lebar baffle, J = 112 x Dt = 0,92 ft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 10 Untuk N Re 10000 perhitungan power digunakan persamaan 5.5 Ludwig, halaman190 dengan persamaan : P =     5 3 3 D N g K     [Ludwig,Vol-1,pers.5.5,hal.190] dengan : P = power ; hp K 3 = faktor mixer turbin = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T.5.1,hal.192] g = konstanta gravitasi ; 32,2 ftdt 2 x lb m lb f  = densitas ; lbcuft N = kecepatan putaran impeller ; rps D = diameter impeller ; ft P =     2 , 32 3,678 1,0 3 , 76 3 , 6 5 3    = 10053,5 lb.ftdt = 18,3 hp1 lb.ftdt=1550 hp Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 18,2 hp = 36,6 hp Perhitungan losses pengaduk : Gland losses kebocoran tenaga akibat poros dan bearing = 10 Joshi:399 Gland losses 10 = 10 x 36,6  3,66 hp minimum=0,5 Power input dengan gland losses = 36,6 + 3,66 = 40,21 hp Transmission system losses = 20 Joshi:399 Transmission system losses 20 = 20 x 40,21  8,04 hp Power input dengan transmission system losses = 40,21 + 8,04 = 31,26 hp Digunakan power motor = 31,5 hp Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 11

3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS

Perhitungan Jaket : Perhitungan sistem penjaga suhu : Kern , hal 719 Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 120 C Q = 437091,611 kkaljam = 1734380 Btujam Suhu masuk rata-rata = 30 C = 86 F Suhu keluar produk = 120 C = 248 F T = 248 – 86 = 162 F Kebutuhan media = 669,05 kgjam = 1475 lbjam Densitas media = 0,01745 lbcuft steam tabel Rate volumetrik = cuft lb jam lb bahan bahan rate  = 84526,8 cuftjam = 23,48 cuftdt Asumsi kecepatan aliran = 10 ftdt [Kern, T.12, hal. 845] Luas penampang = dt ft dt cuft aliran tan kecepa volumetrik rate = 2,3 ft 2 Luas penampang = 4 D 2 2 - D 1 2 dengan : D 2 = diameter dalam jaket D 1 = diameter luar bejana = Di bejana + 2 x tebal = 11 + 2 316 in  0,02 ft = 11,08 ft Luas penampang = 4 D 2 2 - D 1 2 2,3 = 4 D 2 2 – 11,41 2 D 2 2 = 125,652 D 2 = 11,21 ft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 12 Spasi = 2 D D 1 2  = 2 ,08 1 1 11,21  = 0,07 ft = 0,805 in  1 in Perhitungan Tinggi Jaket : U D = 12 Kern, Tabel 8 A = t U Q D   = 162 12 1734380  = 892,2 ft 2 A conis = 0,785 D x m   2 2 d 785 , m D h 4    Hesse : pers. 4-16 m = 12 in = 1 ft Hesse : 85 h = tinggi conical = 1,3 ft d = Indise Diameter Jaket = 11,21 ft D = Outside Diameter Jaket = OD + 2 x tebal jaket = 11,45 ft A conis = 136,43 ft 2 A jaket = A shell + A conis 796 =  . 11,17 . h + 136,43 755,74 = 35,2 h h jaket = 13,27 ft h bahan = 13,5 ft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 13 Spesifikasi : Fungsi : Mereaksikan aniline dan acetic anhydride membentuk acetanilide. Type : Silinder tegak , tutup dished dilengkapi pengaduk, dan jaket pemanas. Operasi : Batch Waktu operasi : 6 jam Dimensi Shell : Diameter Shell , inside : 9 ft Tinggi Shell : 16 ft Tebal Shell : 316 in Dimensi tutup : Tebal tutup atas dished : 316 in Tinggi Tutup atas : 1,5 ft Tebal tutup bawah conis : ¼ in Tinggi Tutup bawah : 1,3 ft Bahan konstruksi : Stainless steel 316 Perry 7 ed ,T.28-11 Sistem Pengaduk : Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller. Diameter impeler : 2,458 ft Panjang blade : 0,741 ft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber P er en ca n a a n A l a t U t a m a Pra Rencana Pabrik Acet anilide 14 Lebar blade : 0,583 ft Power motor : 31,5 hp Sistem Pemanas Diameter jaket : 11,21 ft Tinggi jaket : 17,99 ft Jaket spacing : 1 in Tebal Jaket : 316 in Jumlah reaktor : 6 buah semi-continuous Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber VII-1 Pra Rencana Pabrik Acetanilide

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA