Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 1
BAB VIII UTILITAS
Pada pabrik acetic acid ini diadakan suatu unit pembantu yaitu unit utilitas sebagai unit yang berfungsi untuk menyediakan bahan pendukung maupun tenaga
pembantu dan power listrik sehingga membantu kelancaran operasi dari pabrik. Unit utilitas ini terdiri dari :
1. Penyediaan
a. Steam
Steam digunakan sebagai media pemanas dalam proses b.
Air Air digunakan untuk bermacam-macam kebutuhan antara lain untuk :
− Air pendingin
− Umpan boiler
− Sanitasi
− Kebutuhan yang lain
c. Tenaga listrik
Tenaga listrik digunakan untuk penggerak motor dan penerangan di pabrik.
d. Bahan bakar
Bahan bakar digunakan untuk boiler dan generator
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 2
2. Pengolahan air
Kebutuhan air secara keseluruhan adalah sangat besar sehingga perlu dibuat sistem pengolahan air sendiri karena lebih ekonomis dan menjamin
berjalannya pabrik secara terus menerus.
VIII.1. Unit Pengolahan Air
Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan- kontaminan yang merupakan faktor terbentuknya endapan, korosi pada
logam, kerusakan struktur pada penahan menara pendingin, serta membentuk buih. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air
tetap memerlukan pengolahan senelum digunakan. Adapun pengolahan yang dilakukan adalah sebagai berikut :
Mula-mula air sungai dipompakan ke bak penampung air terlebih dahulu yang sebelumnya dilakukan penyaringan dengan cara memasang
serat kayu agar kotoran yang bersifat makro tidak ikut masuk ke dalam proses selanjutnya. Selanjutnya air sungai dipompakan menuju koagulasi
tank dengan penambahan Al
2
SO
4 3
yang berfungsi untuk menguraikan partikel-partikel kotor yang terkandung pada air sungai. Kemudian air
tersebut mengalir secara gravitasi menuju flokulasi tank dan dilakukan penambahan flokulan PAC yang bertujuan untuk menggumpalkan
partikel pengotor yang telah terurai pada koagulasi tank menjadi gumpalan atau flok. Setelah proses tersebut air menuju ke clarifier yang
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 3
berfungsi untuk memisahkan antara air bersih dan juga flok. Kemudian air bersih di tampung pada bak penampung sedangkan floknya di buang.
Air bersih selanjutnya dipompakan menuju sand filter untuk dilakukan penyaringan kotoran yang masih terikat oleh air. Air yang
keluar ditampung pada bak penampung air bersih yang kemudian dipompakan ke bak penampung air sanitasi dengan penambahan kaporit
untuk membebaskan air dari kuman, bak penampung air pendingin, dan bak penampung air boiler. Untuk proses proses air umpan boiler ini
diperlukan pengolahan khusus sebelum masuk ke boiler yaitu dengan penggantian ion-ion yang terkandung dalam air pada ion exchange. Hal
ini bertujuan untuk mengurangi mineral dan juga ion-ion yang terkandung dalam air sesuai dengan spech yang dibutuhkan oleh boiler.
VIII.2. Unit Penyedia Steam
Untuk keperluan pamanasan diperlukan steam. Adapun keperluan steam untuk pabrik ini adalah :
Nama Alat Jumlah Kebutuhan kgjam
Heater Butana 725,2030
Heater Udara 3439,6015
Reaktor 245,4341 Heater Flash Drum
294,6563 Heater destilasi
80,2151 Reboiler
28,7535 Total kebutuhan steam
4813,8634 Total kebutuhan steam = 4813,8634 kgjam = 10612,643 lbjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 4
Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 lebih besar dari
kebutuhan steam total = 1,2 x 10612,6433 lbjam = 12735,1720 lbjam
Perancangan alat boiler :
Fungsi : Memanaskan air yang akan digunakan sebagai steam
Jenis : Fire Tube Boiler
Laju steam : 12735,1720 lbjam
Steam yang digunakan : Suhu
= 200
o
C = 392
o
F Tekanan
= 114,8429 psia H sat liquida = 366,33 Btulb
H evap = 832,95 Btulb
H vapour = 1199,1200 Btulb
Effisiensi boiler,
= 70 hal 143Severn.1974
Digunakan fuel oil dengan degree API = 33
Dengan kandungan sulfur = 0,22 hal 27.6 – 27.10 Perry
7ed
.1993
Heating value, Hv = 139000 Btugall = 1039641 Btuft
3
Degree API = 5
, 131
5 ,
141 sg
Pers.27.10 Perry
7ed
.1993
33 =
5 ,
131 5
, 141
sg sg = 0,860
density = 62,43 lbft
3
x 0,860 = 53,7012 lbft
3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 5
Heating Value =
3
7012 ,
53 1039641
ft lb
gall Btu
= 19359,74 Btulb a
Kebutuhan bahan bakar hal 143 Severn.1974 :
Fuel oil yang dibutuhkan =
Hvoil x
Hf hg
x ms
12735,1720 x 1199,1200 – 366,33 =
0,7 x 19359,74 =
782,6052 lbjam
s.g. fuel oil = 0,860 fuel oil 33
o
API = s.g. x ρ
H2O
= 0,860 x 62,43 = 53,7012 lbft
3
fuel oil yang dibutuhkan = 7012
, 53
6052 ,
782 = 14,5733 ft
3
jam dimana 1 ft
3
= 0,0283 m
3
maka kebutuhan fuel oil = 0,0283 x 14,5733 = 0,4124 m
3
jam = 9,8982 m
3
hari = 9898,205 literhari
b Menentukan power boiler :
m
s
. hg – h
F
P = 970,3 x 34,5
12735,1720 x 1199,1200 – 366,33 =
970,3 x 34,5 = 316,8219 HP
Dimana : angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyelesaian pada penguapan 34,5 lb airjam pada 212
o
F menjadi uap kering, untuk kondisi demikian diperlukan entalpi penguapan sebesar 970,3 Btulb.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 6
c Kapasitas boiler :
m
s
. hg – h
F
Q = 1000
12735,1720 x 1199,1200 – 366,33 =
1000 = 10605,7239 Btujam
d Faktor evaporasi :
hg – h
F
Fe = 970,3
1199,1200 – 366,33 =
970,3 = 0,8583
e Menentukan ukuran dan jumlah tube yang digunakan :
Air yang dibutuhkan =
Fe m
S
= 8583
, 1720
, 12735
= 14837,9992 lbjam
=
3
43 ,
62 9992
, 14837
ft lb
jam lb
= 237,6742 ft
3
jam Heating surface, A = 10 ft
2
HP hal 140 Severn.1974
= 10 x 237,6742 = 2376,742 ft
2
Dipilih, tube = 1,5 inci
a” = 0,3925 ft
2
lin ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 7
Panjang, L = 30 ft
Jumlah tube, Nt = A a” . L
= 2376,742 0,3925 x 30 = 201,8464
≈ 202 buah
Spesifikasi :
Fungsi : Memanaskan air yang akan digunakan sebagai steam
Jenis : Fire Tube Boiler
Kapasitas : 10605,7239 Btujam
Power : 316,8 HP
Effisiensi : 70
Rate steam : 12735,1720 lbjam
Bahan bakar : Diesel oil 33 API
Bagian tube : ID
: 1,5 inci Jumlah
: 202 buah Panjang
: 30 ft Bahan
: Baja Stainless SA 240 grade M tipe 316 Jumlah
: 1 buah
VIII.3. Air Sanitasi
Untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi dan sebagainya. Pada umumnya air sanitasi harus memenuhi syarat kualitas yang terdiri dari :
1. Syarat fisik suhu
- Suhu : dibawah suhu udara
- Warna : jernih tidak berwarna
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 8
- Rasa : tidak berasa
- Bau : tidak berbau
2. Syarat kimia
- Tidak mengandung zat-zat organic maupun anorganik - Tidak beracun
3. Syarat bakteriologi
- Tidak mengandung kuman maupun bakteri Adapun kebutuhan ar sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :
- Kebutuhan air untuk karyawan 8,6
m
3
hari -
Laboratorium 10
m
3
hari - Kebersihan serta perawatan taman
5 m
3
hari -
Cadangan 10
m
3
hari + Total kebutuhan air sanitasi =
33,6 m
3
hari Jadi total kebutuhan air sanitasi = 33,6 m
3
hari = 361,6704 ft
3
hari
VIII.4. Air Pendingin
Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan didinginkan kembali dalam cooling tower. Adapun keperluan air pendingin untuk
pabrik ini adalah : Nama Alat
Jumlah kebutuhan kghari Kondensor Reaktor
1361148,4976 Kondensor Destilasi
3920,3480 Cooler Acetic acid
96701,9753 Cooler Larutan Formiat
222784,5590 Total 1684555,3799
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 9
Total kebutuhan air pendingin = 1684555,3799 kghari
Densitas air = 1000 kgm
3
Volume air pendingin = 1684555,3799 1000
= 1684,5554
m
3
hari Dianggap kehilangan air pada waktu sirkulasi 10 dari total air pendingin,
sehingga sirkulasi air pendingin 90 Air yang disirkulasi
= 90 x 1684,5554 m
3
hari =
1516,0998 m
3
hari Air yang harus ditambahkan sebagai make up water :
= 10
x 1684,5554
m
3
hari =
168,4555 m
3
hari Jadi total kebutuhan air pendingin = 1516,0998 m
3
hari + 168,4555 m
3
hari =
1684,5554 m
3
hari = 18132,5543 ft
3
hari =
1684,5554 x
264,17 24
x 60
= 309,0340
gpm Perancangan alat cooling tower :
Fungsi : Mendinginkan air yang akan digunakan sebagai air pendingin.
Jenis : Cross Flow Induced Draft Cooling Tower
Rate volumetric = 309,0340 gpm
Suhu air masuk menara cooling tower = 45
o
C = 113
o
F Suhu air keluar menara cooling tower
= 25
o
C = 77
o
F Suhu wet bulb, udara, dengan kelembaban 70
= 70
o
F Dari Fig. 12 – 14 Perry
7ed
, diperoleh konsentrasi air = 1,5 gpmft
2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 10
Luas area pendinginan = 309,0340 1,5 = 206,0227 ft
2
Dari Fig. 12 – 15 Perry
7ed
, diperoleh power per luasan tower = 0,042 hpft
2
Power fan = 206,0277 x 0,042 = 8,6529 hp
≈ 9 hp Spesifikasi :
Fungsi : Mendinginkan air yang akan digunakan sebagai air pendingin.
Jenis : Induced Draft Tower
Power : 9 hp
Bahan : Baja Stainless SA 240 grade M tipe 316
Jumlah : 1 buah
VIII.5. Air Umpan Boiler
Untuk menghemat air, maka air umpan boiler yang telah digunakan juga akan dipanaskan kembali dalam ketel uap boiler
Air yang dibutuhkan = 237,6742 ft
3
jam = 5704,1808 ft
3
hari Make up air umpan boiler untuk steam
= 0,1 x 5704,1808 ft
3
hari =
570,4181 ft
3
hari Sehingga total air suplay :
1 Kebutuhan air sanitasi
361,6704 ft
3
hari 2
Kebutuhan air pendingin 18132,5543 ft
3
hari 3
Kebutuhan air umpan boiler 570,4181 ft
3
hari Total
19064,6428 ft
3
hari Total air yang harus disupply dari water treatment = 19064,6428 ft
3
hari = 1771,1485 m
3
hari
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 11
Untuk factor keamanan maka direncanakan kebutuhan air sungai 10 lebih besar sehingga jumlah air sungai yang dibutuhkan :
Total kebutuhan air sungai = 1,1 x kebutuhan normal = 1,1 x 1771,1485m
3
hari = 1948,2634 m
3
hari = 86,6300 m
3
jam =
86630 kgjam
Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Air : 1. Pompa Bak Penampung L – 211
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak penampung
Jenis : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : Sesuai untuk bahan liquid, viskositas rendah
Bahan masuk = 86629,9912 kgjam = 53,0609 lbdetik
Densitas, ρ
= 62,43 lbft
3
Rate volumetric, q
f
= m ρ
= 53,0609 lbdetik 62,43 lbft
3
= 0,8499
ft
3
detik
Z
P
2
V
2
reference plane 9 ft
8 ft 2ft
30 ft
Sungai A
B P
1
V
1
1 ft A = Suction Head
B = Discharge Head Elbow 90
o
= 4 buah Pipa Lurus = 50 ft
Z = 30 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 12
Asumsi : aliran turbulen Di optimum untuk aliran turbulen, Nre 2100 digunakan persamaan :
Dari Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 , didapatkan :
Diameter optimum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
= 3,9 x 0,8499
,0,45
x 62,43
0,13
= 6,2042
inci Dipilih pipa, 8 in sch 40
App A-5 Geankoplis,1986
OD = 8,625 inci = 0,7188 ft ID = 7,981 inci = 0,6651 ft
A = 0,3474 ft
2
Kecepatan linear : V = qf A
= 0,8499 0,3474 = 2,4465 ftdetik
Viskositas, μ = 0,98 cp = 2,178 lbjam ft
= 0,000605 lbdetik ft NRe
= ρ x D x V μ
62,43 x 0,6651 x 2,4465 =
0,000605 = 181763,2311 2100 asumsi benar
Dipilih pipa commercial steel Fig. 2.10-3 Geankoplis,1986
= 0,000046
D = 0,000227
f = 0,0045
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 13
Digunakan persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf Perhitungan Friksi berdasarkan Peters Timmerhaus,4
ed
Tabel 1, 1986
Taksiran panjang pipa : Pipa lurus
= 50 ft
Panjang ekuivalen suction Le 4 elbow 90
o
: 4 x 32 x 0,6651 = 85,1307 ft
1 globe valve : 1 x 300 x 0,6651 = 199,5250 ft
1 gate valve : 1 x 7 x 0,6651
= 4,6556 ft Panjang total
= panjang pipa lurus + panjang ekuivalen = 50 + 85,1307 + 199,5250 + 4,6556
= 339,311 ft Friksi yang terjadi :
1. Friksi gesekan bahan dalam pipa
F
1
= 2f x V
2
x Le ftdt
2
x ft gc x D ft.lbm dt
2
.lbf x ft = 2 x 0,0045 x 2,4665
2
x 339,311 32,2 x 0,6651
= 0,8535 ft.lbf lbm 2.
Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F
2
= K x V
2
K = 0,5, A tangki A Pipa 2 x
α x gc = 0,5 x 2,4665
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x 1 x 32,2
= 0,0465 ft.lbf lbm
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 14
3. Friksi karena ekspansi dari pipa ke tangki
F
2
= ∆V
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x
α x gc = 2,4665
2
V
1
V
2
, maka V
1
diabaikan 2 x 1 x 32,2
= 0,0929 ft.lbf lbm Sehingga,
∑F = 0,8535 + 0,0465 + 0,0929 ft.lbf lbm = 0,9929 ft.lbf lbm
P
1
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
P
2
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
∆P = P
2
- P
1
= 2116,8 – 2116,8 lbfft
2
= 0 lbfft
2
∆Pρ = 0 lbfft
2
62,43 lbmft
3
= 0 ft.lbf lbm ∆V
2
= 2,4465
2
2 x α x gc
2 x 1 x 32,2 = 0,0929 ft.lbf lbm
∆Z = Z
2
– Z
1
= 30 ft ∆Z ggc
= 30 ft 32,2 ftdt
2
32,2 ft.lbmdt
2
.lbf = 30 ft.lbf lbm
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 15
Persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
0 + 30 + 0,0929 + 0,9929 ft.lbf lbm = - Wf
31,0858 ft.lbf lbm = - Wf
HP = -Wf x flowrate cuftdt x
ρ 550
= 31,0858 x 0,8499 x 62,43 550
= 2,999 HP Kapasitas = 0,8499 x 7,4810 x 60 = 381,4977 gpm
Effisiensi pompa = 60 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986
Bhp = HP effisiensi pompa
= 3 0,6 = 5 HP
Effisiensi motor = 84 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986
Power motor = Bhp effisiensi motor = 5 0,84
= 5,9524
HP
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memompa air dari sungai ke bak penampung.
Jenis : Centrifugal Pump
Bahan : Commercial steel
Kapasitas : 0,8499 cuftdt
Power : 6 HP
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 16
Jumlah : 1 buah
Dynamic Head,-Wf : 31,0858 ft.lbf lbm Effisiensi motor
: 84
2. Bak Penampung Air Sungai L – 212
Fungsi : Menampung air dari sungai.
Rate volumetric, q
f
= 86,6300 m
3
jam Waktu tinggal
= 12 jam Volume air
= 86,6300 m
3
jam x 12 jam =
1039,5599 m
3
Volume air = 85 Volume bak
Volume bak = 1039,5599 85
= 1223,012
m
3
Dimisalkan : Panjang = 5x m
Lebar = 3x m Tinggi = 2x m
Volume bak penampung = Panjang x Lebar x Tinggi 1223,0116
m
3
= 5x x 3x x 2x 1223,0116
m
3
= 30x
3
X = 3,4417 m
Panjang = 5x m = 5 x 3,4417 = 17,208 m
Lebar = 3x m = 3 x 3,4417 = 10,325 m
Tinggi = 2x m = 2 x 3,4417 = 6,883 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 17
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung air dari sungai.
Lebar : 10,325 m
Tinggi : 6,883 m
Panjang : 17,208 m
Bahan : Beton
Jumlah : 1 buah
3. Pompa Koagulasi L – 213
Fungsi : Memompa air dari bak penampung air sungai ke
koagulasi tank
Jenis : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : Sesuai untuk bahan liquid, viskositas rendah
Bahan masuk = 86629,9912 kgjam = 53,0609 lbdetik
Densitas, ρ
= 62,43 lbft
3
Rate volumetric, q
f
= m ρ
= 53,0609 lbdetik 62,43 lbft
3
= 0,8499
ft
3
detik
P
2
V
2
Z
2
reference plane
10 ft 8 ft
2ft
30 ft A = Suction Head
B = Discharge Head Elbow 90
o
= 3 buah Pipa Lurus = 50 ft
Z = 30 ft P
1
V
1
A B
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 18
Asumsi : aliran turbulen Di optimum untuk aliran turbulen, Nre 2100 digunakan persamaan :
Dari Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 , didapatkan :
Diameter optimum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
= 3,9 x 0,8499
,0,45
x 62,43
0,13
= 6,2042
inci Dipilih pipa, 6 in sch 40
Geankoplis App A-5,1986 OD = 6,625 inci = 0,5521 ft
ID = 6,065 inci = 0,5054 ft A = 0,2006 ft
2
Kecepatan linear : V = qf A
= 0,8499 0,2006 = 4,2368 ftdetik
Viskositas, μ = 0,98 cp = 2,178 lbjam ft
= 0,000605 lbdetik ft NRe
= ρ x D x V μ
62,43 x 0,5054 x 4,2368 =
0,000605 = 220972,1896 2100 asumsi benar
Dipilih pipa commercial steel Geankoplis Fig. 2.10-3,1986
= 0,000046
D = 0,000091
f = 0,004
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 19
Digunakan persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf Perhitungan Friksi berdasarkan Peters Timmerhaus,4
ed
Tabel 1, 1986
Taksiran panjang pipa : Pipa lurus = 50 ft
Panjang ekuivalen suction Le 3 elbow 90
o
: 3 x 32 x 0,5054 = 48,5184 ft
1 globe valve : 1 x 300 x 0,5054 = 151,62 ft
1 gate valve : 1 x 7 x 0,5054
= 3,5378 ft Panjang total = panjang pipa lurus + panjang ekuivalen
= 50 + 48,5184 + 151,62 + 3,5378 = 253,6762 ft
Friksi yang terjadi : 1.
Friksi gesekan bahan dalam pipa F
1
= 2f x V
2
x Le ftdt
2
x ft gc x D ft.lbm dt
2
.lbf x ft = 2 x 0,004 x 4,2368
2
x 253,6762 32,2 x 0,5054
= 2,2680 ft.lbf lbm 2.
Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F
2
= K x V
2
K = 0,5, A tangki A Pipa 2 x
α x gc = 0,5 x 4,2368
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x 1 x 32,2
= 0,1412 ft.lbf lbm
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 20
3. Friksi karena ekspansi dari pipa ke tangki
F
2
= ∆V
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x
α x gc = 4,2368
2
V
1
V
2
, maka V
1
diabaikan 2 x 1 x 32,2
= 0,2824 ft.lbf lbm Sehingga,
∑F = 2,2680 + 0,1412 + 0,2824 ft.lbf lbm
= 2,6916 ft.lbf lbm P
1
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
P
2
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
∆P = P
2
- P
1
= 2116,8 – 2116,8 lbfft
2
= 0 lbfft
2
∆Pρ = 0 lbfft
2
62,43 lbmft
3
= 0 ft.lbf lbm ∆V
2
= 4,2368
2
2 x α x gc
2 x 1 x 32,2 = 0,2824 ft.lbf lbm
∆Z = Z
2
– Z
1
= 30 ft ∆Z ggc = 30 ft 32,2 ftdt
2
32,2 ft.lbmdt
2
.lbf = 30 ft.lbf lbm
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 21
Persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
0 + 30 + 0,2824 + 2,6916 ft.lbf lbm = - Wf
32,9740 ft.lbf lbm = - Wf
HP = -Wf x flowrate cuftdt x
ρ 550
= 32,9740 x 0,8499 x 62,43 550
= 3,1811 HP Kapasitas = 0,8499 x 7,4810 x 60 = 381,4977 gpm
Effisiensi pompa = 60 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986
Bhp = HP effisiensi pompa
= 3,1811 0,6 = 5,3018 HP
Effisiensi motor = 85 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986
Power motor = Bhp effisiensi motor = 5,3018 0,85
= 6,2375
HP
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memompa air dari bak penampung air sungai ke
koagulasi tank
Jenis : Centrifugal Pump
Bahan : Commercial steel
Kapasitas : 0,8499 cuftdt
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 22
Power : 6,2 HP
Jumlah : 1 buah
Dynamic Head,-Wf : 32,9740 ft.lbf lbm Effisiensi motor
: 85
4. Bak Koagulasi M – 214
Fungsi : Tempat terjadinya penguraian partikel dan kontaminasi air sungai
dengan penambahan
Al
2
SO
4 3
Jenis : Terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk
Perhitungan : Rate volumetric, q
f
= 86,6300 m
3
jam = 86630 literjam Kelarutan Alum
= 20 mgliter Kebutuhan Alum
= 20 mgliter x 86630 literjam =
1732600 mgjam
= 13.722.192 kgton 330 hari ρ Alum
= 1,1293 kgliter Volume Alum
= 1732,6 kgjam 1,1293 kgliter = 1534,2247 literjam = 1,5342 m
3
jam Waktu tinggal
= 0,5 jam Volume air dan alum = 86,6300 m
3
jam + 1,5342 m
3
jam x 0,5 jam =
44,0821 m
3
Dirancang tangki berbentuk silinder dan 85 dari tangki terisi air, maka : Volume tangki
= 44,0821 m
3
85 =
51,861 m
3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 23
Volume tangki = ¼
π x D
2
x H Diasumsi : H = D
Volume tangki = ¼
π x D
2
x D 51,861
m
3
= 0,785 D
3
D =
4,0426 m
H =
4,0426 m
Tinggi cairan didalam tangki = ¼ π x D
2
x H 44,0821
m
3
= ¼ π x 4,0426
2
x H H
= 3,4362
m Dirancag pengaduk tipe flat blade dengan 6 blade dengan perbandingan diameter
impeller dan diameter tangki TD = 0,3 Diameter impeller Da = 13 diameter tangki
= 13 x 4,043 m = 1,348 m ρ Air = 1000 kgm
3
μ Air = 0,8 cp = 0,00084 kgms NRe
= ρ x D
2
x N μ
1000 x 1,348
2
x 0,1667 =
0,00084 = 360354,2525
Dari figure 3.4-4 Geankoplis,1984 Diketahui nilai Np pada Nre = 360354,2525 adalah Np = 5
Daya yag diperlukan untuk motor pengaduk : P = NP x r x N
3
x T
5
= 5 x 1000 x 0,1667
3
x 1,348
5
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 24
= 103 watt = 0,138 HP
Jika efisiensi motor 80 , maka : P
= 0,138 HP 80 = 0,1725 HP
Spesifikasi :
Fungsi : Tempat terjadinya penguraian partikel dan kontaminasi air sungai
dengan penambahan
Al
2
SO
4 3
Jenis : Terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk
Kapasitas : 51,8613 m
3
Diameter : 4,0426 m
Tinggi : 4,0426 m
Jumlah : 1 buah
Motor penggerak : 0,2 HP
5. Bak Flokulasi M – 214
Fungsi : Tempat terjadinya penggumpalan partikel dan kontaminan air
sungai menjadi flok dengan penambahan PAC Jenis
: Terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk Perhitungan :
Rate volumetric, q
f
= 4,0426 m
3
jam = 4042,6 literjam Kelarutan Alum
= 28 mgliter Kebutuhan Alum
= 28 mgliter x 4042,6 literjam =
113192,8 mgjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 25
= 113,1928
kgjam = 896.486,976 kgton 330 hari
ρ Alum = 1,0290 kgliter
Volume Alum = 113,1928 kgjam 1,0290 kgliter
= 110,0027 literjam = 0,11 m
3
jam Waktu tinggal
= 0,5 jam Volume air dan alum = 4,0426 m
3
jam + 0,11 m
3
jam x 0,5 jam =
2,0763 m
3
Dirancang tangki berbentuk silinder dan 85 dari tangki terisi air, maka : Volume tangki
= 2,0763 m
3
85 =
2,4427 m
3
Volume tangki = ¼
π x D
2
x H Diasumsi : H = D
Volume tangki = ¼
π x D
2
x D 2,443
m
3
= 0,785 D
3
D =
1,4599 m
H =
1,4599m Tinggi cairan didalam tangki = ¼
π x D
2
x H 2,0763
m
3
= ¼ π x 1,4599
2
x H H
= 1,2409
m Dirancang pengaduk tipe flat blade dengan 6 blade dengan perbandingan
diameter impeller dan diameter tangki TD = 0,3 Diameter impeller Da = 13 diameter tangki = 13 x 1,4599 m = 0,487 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 26
ρ Air = 1000 kgm
3
μ Air = 0,8 cp = 0,00084 kgms NRe
= ρ x D
2
x N μ
1000 x 0,487
2
x 0,1667 =
0,00084 = 46998,0432
Dari figure 3.4-4 Geankoplis,1984 Diketahui nilai Np pada Nre = 46998,0432 adalah Np = 5
Daya yag diperlukan untuk motor pengaduk : P
= NP x r x N
3
x T
5
= 20 x 1000 x 0,1667
3
x 0,487
5
= 0,6322 watt = 0,0008 HP
Jika efisiensi motor 80 , maka : P
= 0,0008 HP 80 = 0,0011 HP
Dipilih motor = 0,01 HP
Spesifikasi :
Fungsi : Tempat terjadinya penggumpalan partikel dan kontaminan air
sungai menjadi flok dengan penambahan PAC Jenis
: Terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk Kapasitas
: 2,4427 m
3
Diameter : 1,4599 m
Tinggi : 1,4599 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 27
Jumlah : 1 buah
Motor penggerak : 0,01 HP
6. Clarifier H – 215
Fungsi : Tempat pemisahan antara flokpadatan dengan air bersih
Rate volumetric, q
f
= 86,6300 m
3
jam Waktu tinggal
= 2 jam Volume air
= 86,6300 m
3
jam x 2 jam =
173,2600 m
3
Direncanakan volume tangki = volume air Volume tangki
= 173,2600 m
3
Volume tangki = ¼
π x D
2
x H Diasumsi : H = D
Volume tangki = ¼
π x D
2
x D 173,260
m
3
= 0,785 D
3
D =
6,0433 m
H =
6,0433 m
Spesifikasi :
Fungsi : Tempat pemisahan antara flokpadatan dengan air bersih
Bentuk : Silinder
Diameter : 6,0433 m
Tinggi : 6,0433 m
Bahan : Carbon Stell
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 28
7. Bak penampung dari clarifier H – 210
Fungsi : Menampung air bersih dari clarifier Jenis
: Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton Perhitungan :
Rate volumetric, q
f
= 86,6300 m
3
jam Waktu tinggal
= 12 jam Volume air
= 86,6300 m
3
jam x 12 jam =
1039,5599 m
3
Volume air = 85 Volume bak
Volume bak = 1039,5599 85
= 1223,012
m
3
Dimisalkan : Panjang = 5x m
Lebar = 3x m Tinggi = 2x m
Volume bak penampung = Panjang x Lebar x Tinggi 1223,0116
m
3
= 5x x 3x x 2x 1223,0116
m
3
= 30x
3
X = 3,4417 m
Panjang = 5x m = 5 x 3,4417 = 17,208 m
Lebar = 3x m = 3 x 3,4417 = 10,325 m
Tinggi = 2x m = 2 x 3,4417 = 6,883 m
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung air bersih dari clarifier
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 29
Bentuk : Persegi panjang terbuka
Lebar : 10,325 m
Tinggi : 6,883 m
Panjang : 17,208 m
Bahan : Beton
Jumlah : 1 buah
8. Pompa Sand Filter L – 216
Fungsi : Memompa air dari bak penampung clarifier ke
sand filter
Jenis : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : Sesuai untuk bahan liquid, viskositas rendah
Bahan masuk = 86629,9912 kgjam = 53,0609 lbdetik
Densitas, ρ
= 62,43 lbft
3
Rate volumetric, q
f
= m ρ
= 53,0609 lbdetik 62,43 lbft
3
= 0,8499
ft
3
detik Asumsi : aliran turbulen
P
2
V
2
Z
2
reference plane
10 ft 8 ft
2ft
30 ft A = Suction Head
B = Discharge Head Elbow 90
o
= 3 buah Pipa Lurus = 50 ft
Z = 30 ft P
1
V
1
A B
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 30
Di optimum untuk aliran turbulen, Nre 2100 digunakan persamaan :
Dari Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 , didapatkan :
Diameter optimum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
= 3,9 x 0,8499
,0,45
x 62,43
0,13
= 6,2042
inci Dipilih pipa, 6 in sch 40
Geankoplis App A-5,1986 OD = 6,625 inci = 0,5521 ft
ID = 6,065 inci = 0,5054 ft A = 0,2006 ft
2
Kecepatan linear : V = qf A
= 0,8499 0,2006 = 4,2368 ftdetik
Viskositas, μ = 0,98 cp = 2,178 lbjam ft
= 0,000605 lbdetik ft NRe
= ρ x D x V μ
62,43 x 0,5054 x 4,2368 =
0,000605 = 220972,1896 2100 asumsi benar
Dipilih pipa commercial steel Geankoplis Fig. 2.10-3,1986
= 0,000046
D = 0,000091
f = 0,004
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 31
Digunakan persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf Perhitungan Friksi berdasarkan Peters Timmerhaus,4
ed
Tabel 1, 1986
Taksiran panjang pipa : Pipa lurus = 50 ft
Panjang ekuivalen suction Le 3 elbow 90
o
: 3 x 32 x 0,5054 = 48,5184 ft
1 globe valve : 1 x 300 x 0,5054 = 151,62 ft
1 gate valve : 1 x 7 x 0,5054
= 3,5378 ft Panjang total
= panjang pipa lurus + panjang ekuivalen = 50 + 48,5184 + 151,62 + 3,5378
= 253,6762 ft Friksi yang terjadi :
1. Friksi gesekan bahan dalam pipa
F
1
= 2f x V
2
x Le ftdt
2
x ft gc x D ft.lbm dt
2
.lbf x ft = 2 x 0,004 x 4,2368
2
x 253,6762 32,2 x 0,5054
= 2,2680 ft.lbf lbm 2.
Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F
2
= K x V
2
K = 0,5, A tangki A Pipa 2 x
α x gc = 0,5 x 4,2368
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x 1 x 32,2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 32
= 0,1412 ft.lbf lbm 3.
Friksi karena ekspansi dari pipa ke tangki F
2
= ∆V
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x
α x gc = 4,2368
2
V
1
V
2
, maka V
1
diabaikan 2 x 1 x 32,2
= 0,2824 ft.lbf lbm Sehingga,
∑F = 2,2680 + 0,1412 + 0,2824 ft.lbf lbm = 2,6916 ft.lbf lbm
P
1
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
P
2
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
∆P = P
2
- P
1
= 2116,8 – 2116,8 lbfft
2
= 0 lbfft
2
∆Pρ = 0 lbfft
2
62,43 lbmft
3
= 0 ft.lbf lbm ∆V
2
= 4,2368
2
2 x α x gc
2 x 1 x 32,2 = 0,2824 ft.lbf lbm
∆Z = Z
2
– Z
1
= 30 ft ∆Z ggc = 30 ft 32,2 ftdt
2
32,2 ft.lbmdt
2
.lbf = 30 ft.lbf lbm
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 33
Persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
0 + 30 + 0,2824 + 2,6916 ft.lbf lbm = - Wf
32,9740 ft.lbf lbm = - Wf
HP = -Wf x flowrate cuftdt x
ρ 550
= 32,9740 x 0,8499 x 62,43 550
= 3,1811 HP Kapasitas = 0,8499 x 7,4810 x 60 = 381,4977 gpm
Effisiensi pompa = 60 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Bhp
= HP effisiensi pompa = 3,1811 0,6
= 5,3018 HP Effisiensi motor = 85
Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Power motor = Bhp effisiensi motor
= 5,3018 0,85 =
6,2375 HP
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memompa air dari bak penampung clarifier ke sand filter
Jenis : Centrifugal Pump
Bahan : Commercial steel
Kapasitas : 0,8499 cuftdt
Dynamic Head,-Wf : 32,9740 ft.lbf lbm
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 34
Effisiensi motor : 85
Power : 6,2 HP
Jumlah : 1 buah
9. Sand Filter H – 210
Fungsi : Untuk menyaring kotoran tersuspensi yang tidak dapat mengendap
di clarifier. Perhitungan :
Rate volumetric, q
f
= 86,6300 m
3
jam Waktu filtrasi
= 15 menit Jumlah flok
= 10 dari debit air yang masuk = 10 x 86,6300 m
3
jam =
8,6630 m
3
jam Volume air
= 86,6300 m
3
jam - 8,6630 m
3
jam = 77,9670 m
3
jam =
77,9670 m
3
jam x 15 menit 60 =
19,4917 m
3
= 85,8287
gpm Rate filtrasi
= 12 gpmft
2
Perry
6.ed
, 1984 Luas penampang bed
= 85,9287 12 =
7,1524 ft
2
Diameter bed =4 x A
π
0,5
= 4
x 7,15243,14
0,5
= 3,0185 ft = 0,92 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 35
Tinggi lapisan dalam kolom, diasumsikan : Lapisan Gravel
= 0,3 m Lapisan Pasir
= 0,7 m Tinggi Air
= 3,0 m +
Tinggi Lapisan = 4,0 m
Kenaikan akibat back wash = 25 dari tinggi lapisan = 25 x 4
= 1 m Tinggi Total Lapisan = Tinggi bed + tinggi fluidisasi + tinggi bagian atas pipa
+ tinggi bagian bawah pipa = 4 + 1 + 0,03 + 0,03
= 5,0600 m
Spesifikasi :
Fungsi : Menyaring air dari bak penampung air clarifier Bentuk
: Bejana tegak Kapasitas : 77,9670 m
3
Diameter : 3,0185 m Tinggi
: 5,0600 m Jumlah
: 1 buah
10. Bak Air Bersih F – 217
Fungsi : Menampung air bersih dari sand filter
Jenis : Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton
Perhitungan : Rate volumetric, q
f
= 77,9670 m
3
jam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 36
Waktu tinggal = 12 jam
Volume air = 77,9670 m
3
jam x 12 jam =
935,604 m
3
Volume air = 85 Volume bak
Volume bak = 935,604 85
= 1100,7106
m
3
Dimisalkan : Panjang = 5x m
Lebar = 3x m Tinggi = 2x m
Volume bak penampung = Panjang x Lebar x Tinggi 1100,7106
m
3
= 5x x 3x x 2x 1100,7106
m
3
= 30x
3
X = 3,3229 m
Panjang = 5x m = 5 x 3,3229 = 16,6145 m Lebar = 3x m = 3 x 3,3229 = 9,9687 m
Tinggi = 2x m = 2 x 3,3229 = 6,6458 m
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung air bersih dari sand filter
Bentuk : Persegi panjang terbuka
Lebar : 9,9687 m
Tinggi : 6,6458 m
Panjang : 16,6145 m
Bahan : Beton
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 37
11. Pompa Bak Penampung Air Sanitasi L – 221
Fungsi : Memompa air dari bak air bersih ke bak penampung air
sanitasi Jenis
: Centrifugal Pump Dasar Pemilihan
: Sesuai untuk bahan liquid, viskositas rendah
Bahan masuk = 42721,8521 kgjam = 26,1671 lbdetik
Densitas, ρ
= 62,43 lbft
3
Rate volumetric, q
f
= m ρ
= 26,1671 lbdetik 62,43 lbft
3
= 0,4191
ft
3
detik Asumsi : aliran turbulen
Di optimum untuk aliran turbulen, Nre 2100 digunakan persamaan :
Dari Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 , didapatkan :
Diameter optimum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
= 3,9 x 0,4191
,0,45
x 62,43
0,13
= 4,5137
inci Dipilih pipa, 4 in sch 40
App A-5 Geankoplis,1986
P
2
V
2
Z
2
reference plane
10 ft 8 ft
2ft
30 ft A = Suction Head
B = Discharge Head Elbow 90
o
= 3 buah Pipa Lurus = 50 ft
Z = 30 ft P
1
V
1
A B
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 38
OD = 4,500 inci = 0,375 ft ID = 4,026 inci = 0,3355 ft
A = 0,0884 ft
2
Kecepatan linear : V = qf A
= 0,4119
0,0884 =
4,6595 ftdetik
Viskositas, μ = 0,98 cp = 2,178 lbjam ft
= 0,000605 lbdetik ft NRe =
ρ x D x V μ 62,43 x 0,5054 x 4,6595
= 0,000605
= 164150,0616 2100 asumsi benar Dipilih pipa commercial steel
Geankoplis Fig. 2.10-3,1986
= 0,000046
D = 0,00014
f = 0,004
Digunakan persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
Perhitungan Friksi berdasarkan Peters Timmerhaus,4
ed
Tabel 1, 1986
Taksiran panjang pipa : Pipa lurus
= 50 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 39
Panjang ekuivalen suction Le 3 elbow 90
o
: 3 x 32 x 0,3355 =
32,208 ft 1 globe valve : 1 x 300 x 0,3355
= 100,65 ft
1 gate valve : 1 x 7 x 0,3355
= 2,3485 ft
Panjang total =
panjang pipa lurus + panjang ekuivalen =
50 + 32,208 + 100,65 + 2,3485 =
185,2065 ft Friksi yang terjadi :
1. Friksi gesekan bahan dalam pipa
F
1
= 2f x V
2
x Le ftdt
2
x ft gc x D ft.lbm dt
2
.lbf x ft = 2 x 0,004 x 4,6595
2
x 185,2065 32,2 x 0,3355
= 2,9777 ft.lbf lbm 2.
Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F
2
= K x V
2
K = 0,5, A tangki A Pipa 2 x
α x gc = 0,5 x 4,6595
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x 1 x 32,2
= 0,1686 ft.lbf lbm 3.
Friksi karena ekspansi dari pipa ke tangki F
2
= ∆V
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x
α x gc
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 40
= 4,6595
2
V
1
V
2
, maka V
1
diabaikan 2 x 1 x 32,2
= 0,3371 ft.lbf lbm Sehingga,
∑F = 2,9777 + 0,1686 + 0,3371 ft.lbf lbm
= 3,4834 ft.lbf lbm
P
1
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
P
2
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
∆P = P
2
- P
1
= 2116,8 – 2116,8 lbfft
2
= 0 lbfft
2
∆Pρ = 0 lbfft
2
62,43 lbmft
3
= 0 ft.lbf lbm ∆V
2
= 4,6595
2
2 x α x gc
2 x 1 x 32,2 = 0,3371 ft.lbf lbm
∆Z = Z
2
– Z
1
= 30 ft ∆Z ggc = 30 ft 32,2 ftdt
2
32,2 ft.lbmdt
2
.lbf = 30 ft.lbf lbm
Persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 41
0 + 30 + 0,3371 + 3,4834 ft.lbf lbm = - Wf
33,8205 ft.lbf lbm = - Wf
HP = -Wf x flowrate cuftdt x
ρ 550
= 33,8205 x 0,4191 x 62,43 550
= 1,6089 HP Kapasitas = 0,4191 x 7,4810 x 60 = 188,1172 gpm
Effisiensi pompa = 50 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Bhp
= HP effisiensi pompa = 1,6089 0,5
= 3,2178 HP Effisiensi motor = 83
Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Power motor = Bhp effisiensi motor
= 3,2178 0,83 =
3,8769 HP
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memompa air dari bak penampung air bersih ke bak
penampung air
sanitasi Jenis
: Centrifugal Pump Bahan
: Commercial steel Kapasitas
: 0,4191 cuftdt Dynamic Head,-Wf : 33,8205 ft.lbf lbm
Effisiensi motor : 83
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 42
Power : 3,9 HP
Jumlah : 1 buah
12. Pompa Kation Exchanger L – 221
Fungsi : Memompa air dari bak air bersih ke tangki kation
exchager Jenis
: Centrifugal Pump Dasar Pemilihan
: Sesuai untuk bahan liquid, viskositas rendah
Bahan masuk = 6729,2514 kgjam = 4,1217 lbdetik
Densitas, ρ
= 62,43 lbft
3
Rate volumetric, q
f
= m ρ
= 4,1217 lbdetik 62,43 lbft
3
= 0,066
ft
3
detik Asumsi : aliran turbulen
Di optimum untuk aliran turbulen, Nre 2100 digunakan persamaan :
Dari Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 , didapatkan :
Diameter optimum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
= 3,9 x 0,066
,0,45
x 62,43
0,13 P
2
V
2
Z
2
reference plane
10 ft 8 ft
2ft
30 ft A = Suction Head
B = Discharge Head Elbow 90
o
= 3 buah Pipa Lurus = 50 ft
Z = 30 ft P
1
V
1
A B
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 43
= 1,9648
inci Dipilih pipa, 2 in sch 40
App A-5 Geankoplis,1986
OD = 2,375 inci = 0,1979 ft ID = 2,067 inci = 0,1723 ft
A = 0,0233 ft
2
Kecepatan linear : V = qf A
= 0,066 0,0233 = 2,8521 ftdetik
Viskositas, μ = 0,98 cp = 2,178 lbjam ft
= 0,000605 lbdetik ft NRe =
ρ x D x V μ 62,43 x 0,1723 x 2,8521
= 0,000605
= 50364,0653 2100 asumsi benar Dipilih pipa commercial steel
Geankoplis Fig. 2.10-3,1986
= 0,000046
D = 0,00027
f = 0,005
Digunakan persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf Perhitungan Friksi berdasarkan Peters Timmerhaus,4
ed
Tabel 1, 1986
Taksiran panjang pipa : Pipa lurus
= 50 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 44
Panjang ekuivalen suction Le 3 elbow 90
o
: 3 x 32 x 0,1723 = 16,536 ft
1 globe valve : 1 x 300 x 0,1723 = 51,6750 ft
1 gate valve : 1 x 7 x 0,1723
= 1,2058 ft Panjang total
= panjang pipa lurus + panjang ekuivalen
= 50 + 16,536 + 51,6750 + 1,2058
= 119,417 ft
Friksi yang terjadi : 1.
Friksi gesekan bahan dalam pipa F
1
= 2f x V
2
x Le ftdt
2
x ft gc x D ft.lbm dt
2
.lbf x ft = 2 x 0,005 x 2,8521
2
x 119,417 32,2 x 0,1723
= 1,7513 ft.lbf lbm 2.
Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F
2
= K x V
2
K = 0,5, A tangki A Pipa 2 x
α x gc = 0,5 x 2,8521
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x 1 x 32,2
= 0,0632 ft.lbf lbm 3.
Friksi karena ekspansi dari pipa ke tangki F
2
= ∆V
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x
α x gc
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 45
= 2,8521
2
V
1
V
2
, maka V
1
diabaikan 2 x 1 x 32,2
= 0,1263 ft.lbf lbm Sehingga,
∑F = 1,7513 + 0,0632 + 0,1263 ft.lbf lbm = 1,9408 ft.lbf lbm
P
1
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
P
2
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
∆P = P
2
- P
1
= 2116,8 – 2116,8 lbfft
2
= 0 lbfft
2
∆Pρ = 0 lbfft
2
62,43 lbmft
3
= 0 ft.lbf lbm ∆V
2
= 2,8521
2
2 x α x gc
2 x 1 x 32,2 = 0,1263 ft.lbf lbm
∆Z = Z
2
– Z
1
= 30 ft ∆Z ggc = 30 ft 32,2 ftdt
2
32,2 ft.lbmdt
2
.lbf = 30 ft.lbf lbm
Persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 46
0 + 30 + 0,1263 + 1,9408 ft.lbf lbm = - Wf
32,0671 ft.lbf lbm = - Wf
HP = -Wf x flowrate cuftdt x
ρ 550
= 32,0671 x 0,066 x 62,43 550
= 0,2403 HP Kapasitas = 0,066 x 7,4810 x 60 = 29,8280 gpm
Effisiensi pompa = 22 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Bhp
= HP effisiensi pompa = 0,2403 0,22
= 1,0923 HP Effisiensi motor = 80
Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Power motor = Bhp effisiensi motor
= 1,0923 0,8 =
1,3653 HP
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memompa air dari bak air bersih ke tangki kation
Jenis : Centrifugal Pump
Bahan : Commercial steel
Kapasitas : 0,066 cuftdt
Dynamic Head,-Wf : 32,0671 ft.lbf lbm Effisiensi motor
: 80 Power
: 1,4 HP
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 47
13. Kation Exchanger H – 220
Fungsi : Mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam-garam
Ca
2+
Kandungan CaCO
3
dari water treatment masih sekitar 5 graingallon Kirk- Othmer.1965. Kandungan ini akan dihilangkan dengan resin Zeolith bentuk
granular agar sesuai dengan syarat air umpan boiler. Kandungan CaCO
3
= 5 graingal = 0,325 grgal 1 grain = 0,000065 kg
Jumlah air yang diproses = Kebutuhan air umpan boiler
= 162,5535
m
3
= 42946,640
gal CaCO
3
dalam air = 0,325 grgal x 42946,640 gal
= 13957,6579
gr Dipilih bahan pelunak :
Zeolith dengan exchanger capacity = 1,4 ekkg CaCO
3
Perry
6 ed
,1984 Na-Zeolith diharapkan mampu menukar semua ion Ca
2+
Ek ekuivalen = gram Berat ekuivalen Underwood.1974
Berat ekuivalen = BM elektron
Underwood.1974 Untuk CaCO
3,
1 mol Ca melepas 2 elektron Ca
2+
, sehingga elektron = 2 BM CaCO
3
= 100 Berat ekuivalen
= 100 2 = 50 grek Berat Zeolith
= ek x Berat ekuivalen = 1,4 x 50 = 70 gr
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 48
Kapasitas Zeolith = 70 grkg
Jumlah CaCO
3
= 13957,6579 gr = 13,9577 kg Cara kerja :
Air dilewatkan pada kation exchanger yang berisi resin sehingga ion positif tertukar dengan resin.
Kebutuhan Zeolith = 70 x 13,9577 gr
= 977,039 gr = 0,977 kg ρ Zeolith
= 0,95 kgliter Perry
6 ed
,1984 Volume Zeolith
= 0,977 kg 0,95 kgliter =
1,0285 liter
= 0,0010
m
3
Volume total = 162,5535 + 0,0010 m
3
= 162,5545 m
3
Rate volumetric, q
f
= 162,5545 m
3
hari = 6,7731 m
3
jam Volume air
= 85 Volume tangki Volume tangki
= 6,7731 85 =
7,9684 m
3
Tangki kation berbentuk silinder dengan rasio dimensi : H = 2D Volume tangki
= ¼ π x D
2
x H 7,9684
m
3
= ¼
π x D
2
x 2D 7,9684
m
3
= 1,57 x D
3
D =
1,6918 m
H =
3,3836 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 49
Regenerasi Zeolith = 4 kali dalam setahun
Regenerasi Zeolith dilakukan dengan larutan HCl 33 R - H + MX
R - M + HX Dimana :
R – H = Resin Kation
MX = Mineral yang terkadung dalam air
R – M = Resin yang mengandung mineral kation
HX = Asam mineral yang terbentuk setelah air melewati kation
Contoh mineral kation M
+
= Ca
2+
, Mg
+
, dan sebagainya Contoh rumus mineral MX = CaSO
4
, CaO
3
, MgCO
3
Contoh asam mineral HX = HCl, H
2
SO
4
, H
2
CO
3
, dan sebagainya Regenerasi dilakukan 4 kali setahun, kebutuhan HCl tiap regenarasi = 1,92
tonregenerasi Maka kebutuhan HCl
= 4 x 1,92 tontahun =
7,680 tontahun
= 7680
kgtahun ρ HCl
= 1,1509 kgliter Perry
6 ed
,1984 Maka volume HCl yang dibutuhkan selama 1 tahun :
Volume HCl = 7680 kgtahun 1,1509 kgliter
= 6673,0385
liter =
6,6730 m
3
Volume HCl = 80 Volume tangki
Volume tangki = 6,6730 80
= 8,3413
m
3
Tangki kation berbentuk silinder dengan rasio dimensi : H = 2D
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 50
Volume tangki = ¼
π x D
2
x H 8,3413
m
3
= ¼
π x D
2
x 2D 8,3413
m
3
= 1,57 x D
3
D =
1,7710 m
H =
3,5420 m
Spesifikasi :
Fungsi : Mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam –garam
Ca
2+
Jenis : Tangki berbentuk silinder dengan tutup atas dan bawah
Kapasitas : 7,9684 m
3
Diameter : 1,7710 m
Tinggi : 3,5420 m
Bahan : Stainless stell plate type 316
Jumlah : 1 buah
14. Anion Exchanger H – 230
Fungsi : Mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam-garam CO
3 2-
Kandungan CaCO
3
dari water treatment masih sekitar 5 graingallon Kirk- Othmer.1965. Kandungan ini akan dihilangkan dengan resin Zeolith bentuk
granular agar sesuai dengan syarat air umpan boiler. Kandungan CaCO
3
= 5 graingal = 0,325 grgal 1 grain = 0,000065 kg
Jumlah air yang diproses = Kebutuhan air umpan boiler
= 162,5535
m
3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 51
= 42946,640
gal CaCO
3
dalam air = 0,325 grgal x 42946,640 gal
= 13957,6579
gr Dipilih bahan pelunak :
APS dengan exchanger capacity 5,5 ekkg CaCO
3
Perry
6 ed
,1984 Amino Poly Styrene diharapkan mampu menukar semua ion CO
3 2-
Ek ekuivalen = gram Berat ekuivalen Underwood.1974
Berat ekuivalen = BM elektron
Underwood.1974 Untuk CaCO
3,
1 mol Ca melepas 2 elektron Ca
2+
, sehingga elektron = 2 BM CaCO
3
= 100 Berat ekuivalen
= 100 2 = 50 grek Berat APS
= ek x Berat ekuivalen = 5,5 x 50 = 275 gr
Kapasitas APS = 275 grkg
Jumlah CaCO
3
= 13957,6579 gr = 13,9577 kg Cara kerja :
Air dilewatkan pada anion exchanger yang berisi resin sehingga ion negative tertukar dengan resin.
Kebutuhan APS = 275 x 13,9577 gr
= 3838,3559 gr = 3,8384 kg ρ APS
= 0,67 kgliter Perry
6 ed
,1984 Volume APS
= 3,8384 kg 0,67 kgliter =
5,7289liter
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 52
= 0,0057
m
3
Volume total = 162,5535 + 0,0057 m
3
= 162,5592 m
3
Rate volumetric, q
f
= 162,5592 m
3
hari = 6,7731 m
3
jam Volume air
= 85 Volume tangki Volume tangki
= 6,7731 85 =
7,9684 m
3
Tangki kation berbentuk silinder dengan rasio dimensi : H = 2D Volume tangki
= ¼ π x D
2
x H 7,9684
m
3
= ¼
π x D
2
x 2D 7,9684
m
3
= 1,57 x D
3
D =
1,6918 m
H =
3,3836 m
Regenerasi APS = 4 kali dalam setahun
Regenerasi Zeolith dilakukan dengan larutan NaOH 40 R - OH + HX
R - X + H
2
O Dimana :
R – OH = Resin Anion
R – X = Resin dalam kondisi mengikat anion
Regenerasi dilakukan 4 kali setahun, kebutuhan NaOH tiap regenarasi = 1,3 tonregenerasi
Maka kebutuhan NaOH = 4 x 1,3 tontahun
= 5,2
tontahun = 5200
kgtahun ρ HCl
= 1,4323 kgliter Perry
6 ed
,1984
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 53
Maka volume NaOH yang dibutuhkan selama 1 tahun : Volume NaOH
= 5200 kgtahun 1,4323 kgliter =
3653,738 liter =
3,6537m
3
Volume NaOH = 80 Volume tangki
Volume tangki = 3,6537 80
= 4,5672m
3
Tangki kation berbentuk silinder dengan rasio dimensi : H = 2D Volume tangki
= ¼ π x D
2
x H 4,5672
m
3
= ¼
π x D
2
x 2D 4,5672
m
3
= 1,57 x D
3
D =
0,9697 m
H =
1,9394 m
Spesifikasi :
Fungsi : Mengurangi kesadahan air yang disebabkan oleh garam –garam
CO
3 2-
Jenis : Tangki berbentuk silinder dengan tutup atas dan bawah
Kapasitas : 7,9684 m
3
Diameter : 0,9697 m
Tinggi : 1,9394 m
Bahan : Stainless stell plate type 316
Jumlah : 1 buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 54
15. Bak Penampung Air Umpan Boiler F - 231
Fungsi : Menampung air umpan boiler
Bentuk : Persegi panjang, terbuat dari beton
Rate volumetric, q
f
= 162,5537 m
3
hari =
6,7731 m
3
jam Waktu tinggal
= 12 jam Volume air
= 6,7731 m
3
jam 12 jam =
81,2768 m
3
Volume air = 85 Volume bak
Volume bak = 81,2768 85
= 95,6198
m
3
Dimisalkan : Panjang = 2x m
Lebar = 2x m Tinggi = 1x m
Volume bak penampung = Panjang x Lebar x Tinggi 95,6198
m
3
= 2x x 2x x 1x 95,6198
m
3
= 4x
3
X = 2,8807 m
Panjang = 2x m = 2 x 2,8807 = 5,7614 m
Lebar = 2x m = 2 x 2,8807 = 5,7614 m
Tinggi = 1x m = 1 x 2,8807 = 2,8807 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 55
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung air dari tangki kation-anion exchanger yang
selanjutnya digunakan
sebagai air umpan boiler Bentuk
: Persegi panjang terbuka Kapasitas
: 95,6197 m
3
Lebar : 5,7614 m
Tinggi : 2,8807 m
Panjang : 5,7614 m
Bahan : Beton
Jumlah : 1 buah
16. Pompa Bak Penampung Air Pendingin L – 221
Fungsi : Memompa air dari bak air bersih ke bak air pendingin.
Jenis : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : Sesuai untuk bahan liquid, viskositas rendah
Bahan masuk = 69735,7808 kgjam = 42,7132 lbdetik
Densitas, ρ
= 62,43 lbft
3
Rate volumetric, q
f
= m ρ
P
2
V
2
Z
2
reference plane
10 ft 8 ft
2ft
30 ft A = Suction Head
B = Discharge Head Elbow 90
o
= 3 buah Pipa Lurus = 50 ft
Z = 30 ft P
1
V
1
A B
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 56
= 42,7132 lbdetik 62,43 lbft
3
= 0,6887
ft
3
detik Asumsi : aliran turbulen
Di optimum untuk aliran turbulen, Nre 2100 digunakan persamaan :
Dari Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 , didapatkan :
Diameter optimum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
= 3,9 x 0,6887
,0,45
x 62,43
0,13
= 5,6390
inci Dipilih pipa, 6 in sch 40
App A-5 Geankoplis,1986
OD = 6,625 inci = 0,5521 ft ID = 6,065 inci = 0,5054 ft
A = 0,2006 ft
2
Kecepatan linear : V = qf A
= 0,6887 0,2006 = 3,4330 ftdetik
Viskositas, μ = 0,98 cp = 2,178 lbjam ft
= 0,000605 lbdetik ft NRe
= ρ x D x V μ
62,43 x 0,5054 x 3,4330 =
0,000605 = 177879.1382 2100 asumsi benar
Dipilih pipa commercial steel Fig. 2.10-3 Geankoplis,1986
= 0,000046
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 57
D = 0,000091
f = 0,0035
Digunakan persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf Perhitungan Friksi berdasarkan Peters Timmerhaus,4
ed
Tabel 1, 1986
Taksiran panjang pipa : Pipa lurus = 50 ft
Panjang ekuivalen suction Le 3 elbow 90
o
: 3 x 32 x 0,5054 = 48,5200 ft
1 globe valve : 1 x 300 x 0,5054 = 151,6250 ft
1 gate valve : 1 x 7 x 0,5054
= 3,5379 ft Panjang total
= panjang pipa lurus + panjang ekuivalen = 50 + 40,5200 + 151,6250 + 3,5379
= 253,683 ft Friksi yang terjadi :
1. Friksi gesekan bahan dalam pipa
F
1
= 2f x V
2
x Le ftdt
2
x ft gc x D ft.lbm dt
2
.lbf x ft = 2 x 0,0035 x 3,4330
2
x 253,683 32,2 x 0,5054
= 1,2860 ft.lbf lbm 2.
Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F
2
= K x V
2
K = 0,5, A tangki A Pipa 2 x
α x gc
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 58
= 0,5 x 3,4330
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x 1 x 32,2
= 0,0915 ft.lbf lbm 3.
Friksi karena ekspansi dari pipa ke tangki F
2
= ∆V
2
α = 1 untuk aliran turbulen 2 x
α x gc = 3,4330
2
V
1
V
2
, maka V
1
diabaikan 2 x 1 x 32,2
= 0,1830 ft.lbf lbm Sehingga,
∑F = 1,2860 + 0,0915 + 0,1830 ft.lbf lbm = 1,5605 ft.lbf lbm
P
1
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
P
2
= 1 atm = 14,7 psia = 14,7 x 144 = 2116,8 lbfft
2
∆P = P
2
- P
1
= 2116,8 – 2116,8 lbfft
2
= 0 lbfft
2
∆Pρ = 0 lbfft
2
62,43 lbmft
3
= 0 ft.lbf lbm ∆V
2
= 3,4330
2
2 x α x gc
2 x 1 x 32,2 = 0,1830 ft.lbf lbm
∆Z = Z
2
– Z
1
= 30 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 59
∆Z ggc = 30 ft 32,2 ftdt
2
32,2 ft.lbmdt
2
.lbf = 30 ft.lbf lbm
Persamaan Bernoulli :
ΔP g ΔV
2
ρ +
ΔZ gc
+ 2
α x gc +
Σ F = - Wf
0 + 30 + 0,1830 + 1,5605 ft.lbf lbm = - Wf
31,7435 ft.lbf lbm = - Wf
HP = -Wf x flowrate cuftdt x
ρ 550
= 31,7435 x 0,6887 x 62,43 550
= 2,4652 HP Kapasitas = 0,6887 x 7,4810 x 60 = 309,110 gpm
Effisiensi pompa = 58 Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Bhp
= HP effisiensi pompa = 2,4652 0,58
= 4,2503 HP Effisiensi motor = 83
Peters Timmerhaus 4
ed
.1986 Power motor = Bhp effisiensi motor
= 4,2503 0,83 =
5,1209 HP
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memompa air dari bak air bersih ke bak penampung air
pendingin Jenis
: Centrifugal Pump
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 60
Bahan : Commercial steel
Kapasitas : 0,6887 cuftdt
Dynamic Head,-Wf : 31,7435 ft.lbf lbm Effisiensi motor
: 83 Power
: 5,1 HP Jumlah
: 1 buah
17. Bak Penampung Air Pendingin F - 242
Fungsi : Menampung air dari cooling tower untuk pendingin
Bentuk : Persegi panjang, terbuat dari beton
Rate volumetric, q
f
= 1684,56 m
3
hari =
70,1898 m
3
jam Waktu tinggal
= 12 jam Volume air
= 70,1898 m
3
jam 12 jam =
842,2777 m
3
Volume air = 85 Volume bak
Volume bak = 842,2777 85
= 990,9149
m
3
Dimisalkan : Panjang = 2x m
Lebar = 2x m Tinggi = 1x m
Volume bak penampung = Panjang x Lebar x Tinggi 990,9149
m
3
= 2x x 2x x 1x 990,9149
m
3
= 4x
3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 61
X = 6,2805 m
Panjang = 2x m = 2 x 6,2805 = 12,5609 m
Lebar = 2x m = 2 x 6,2805 = 12,5609 m
Tinggi = 1x m = 1 x 6,2805 = 6,2805m
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung air dari cooling tower untuk pendingin
Bentuk : Persegi panjang terbuka
Kapasitas : 990,9149 m
3
Lebar : 12,5609 m
Tinggi : 6,2805 m
Panjang : 12,5609 m
Bahan : Beton
Jumlah : 1 buah
VIII.3. Listrik
Penggunaan listrik untuk pabrik vinil asetat yang direncanakan ini dibagi menjadi dua bagian :
1. Tenaga listrik untuk keperluan unit proses dan unit pengolahan air.
2. tenaga listrik untuk penerangan.
Penyediaan tenaga listrik yang diperlukan untuk pengoperasian pabrik digunakan unit pembangkit tenaga listrik yaitu genset dengan bahan baker diesel oil.
Adapun perincian kebutuhan listrik untuk pabrik dapat dilihat dari table dibawah ini :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 62
Kebutuhan listrik untuk proses dan unit pengolahan air : No.
Nama Alat Jumlah
Power hp Unit Proses
1. Compresor Butana
2 0,6
2. Compresor Udara
2 35,2
3. Pompa dari HE ke flash drum
1 3,4
4. Pompa dari HE ke destilasi
1 1,2
5. Pompa ke storage tank larutan formiat
1 0,3
6. Pompa reboiler ke storage tank acetic acid
1 1,5
Sub total 42,2
Unit Pengolahan Air
1. Boiler 1
316,8 2.
Pompa air sungai 1
6,0 3. Pompa
koagulasi 1
6,2 4. Pengaduk
koagulasi 1
0,2 5. Pengaduk
flokulasi 1
0,01 6.
Pompa sand filter 1
6,2 7.
Pompa bak penampung air sanitasi 1
3,9 8.
Pompa Kation exchanger 1
1,4 9.
Pompa bak penampung air pendingin 1
5,1
Sub total 348,8
Total 388
Jadi kebutuhan tenaga listrik untuk keperluan unit proses dan unit pengolahan air
adalah 383,1 hp = 388 x 745,6 Watt = 289300,256 Watt
= 289,3001 kW ≈ 289 kW
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 63
Kebutuhan listrik untuk penerangan pabrik dihitung berdasarkan kuat penerangan tiap-tiap lokasi. Dengan menggunakan lumenm
2
, dimana 1 foot candle = 10076 lumenm
2
dan 1 lumen = 0,0015 watt Perry
6 ed
,1984 No. Bangunan Luas
m
2
Foot Candle Lumenm
2
01. Pos keamanan
27 3
30228 02. Tempat
parkir 1000
100 1007600 03. Kantor
umum 600
60 604560
04. Kantin 200
20 201520
05. Poliklinik 50
5 50380
06. Masjid 200
20 201520
07. Unit PMK
50 5
50380 08. Bengkel
200 20
201520 09. Gudang
200 20
201520 10.
Kantor bagian proses 500
50 503800
11. Ruang control
200 20
201520 12. Laboratorium
200 20
201520 13.
Area penyimpanan bahan baku 1500
150 1511400
14. Area penyimpanan produk
1000 100
1007600 15. Daerah
proses 3000
300 3022800 16. Daerah
utilitas 600
60 604560
17. Unit pengolahan air
1500 150
1511400 18. Mess
900 90
906840 19. Sarana
olah raga
400 40
403040 20.
Daerah perluasan proses 1000
100 1007600
21. Daerah perluasan pabrik
3000 300
3022800 22.
Jalan dan halaman 3628
363 3657588
18955 1896
19104096
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 64
Untuk penerangan pos keamanan, tempat parkir, gudang, daerah proses, daerah utilitas, daerah bahan baku, unit pengolahan air, mess, sarana olah raga,
daerah perluasan pabrik, daerah perluasan proses, digunakan lampu mercuri 250 watt. Untuk lampu mercuri 250 watt mempunyai lumen output 166666,6667
lumen Perry
6 ed
, 1984 No.
Bangunan Lumen m
2
01. Pos keamanan
30228 02. Tempat
parkir 1007600
09. Gudang 201520
15. Daerah proses
3022800 16. Daerah
utilitas 604560
17. Unt pengolahan air
1511400 18. Mess
906840 19. Sarana
olah raga
403040 20.
Daerah perluasan proses 1007600
21. Daerah perluasan pabrik
3022800 11718388
Jadi, jumlah lampu mercuri = 11718388 166666,6667
= 70,3 dipakai 71 lampu mercuri Untuk penerangan daerah lainnya digunakan lampu TL 40 watt. Untuk
lampu TL 40 watt mempunyai lumen output 26666,6667 lumenPerry
6 ed
, 1984 .
Lumen daerah lain = 19104096 – 11718388
= 7385708 Jadi jumlah lampu TL = 7385708 26666,6667
= 276,964 dipakai 277 lampu TL Kebutuhan listrik untuk penerangan :
= 71 x 250 + 277 x 40 = 28830 watt, dipakai 29 kW
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 65
Kebutuhan listrik untuk AC, computer dan lainnya diperkpirakan = 12 kW. Total kebutuhan listrik per jam = 289 + 29 + 12 = 330 kW
Untuk menjamin kelancaran dalam penyediaan ditambah 10 dari total kebutuhan, sehingga kebutuhan listrik = 1,1 x 330 kW
= 363 kWh
VIII.4.1 Generator set
Direncanakan digunakan : Generator Portable Set Penempatannya mudah
Effisiensi generator set = 80
Kapasitas generator set total = 363 kWh 80 =
454 kWh
1 kW = 56,87 Btumenit Tenaga generator
= 454 x 56,87 = 25804,7625 Btumenit Heating value minyak bakar = 19065,69 Btulb Perry 6
ed
.1984 Kebutuhan bahan bakar untuk generator per jam
= 25804,7625 Btumenit 19065,69 Btulb =
1,3535 lbjam
= 1,3535 x 60 x 0,454 = 36,8684 kgjam Jadi dalam perencanaan ini, harus disediakan generator pembangkit tenaga listrik
yang dapat menghasilkan daya listrik yang sesuai . Dengan kebutuhan bahan bakar solar sebesar
= 36,8684 kgjam Berat jenis bahan bakar
= 0,86 kgliter Maka kebutuhan bahan bakar = 36,8684 kgjam 0,86 kgliter
= 42,8702
literjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 66
Spesifikasi :
Fungsi : Pembangkit tenaga listrik
Kapasitas : 454 kWh
Power faktor : 80
Bahan bakar : Minyak diesel
Jumlah bahan bakar : 42,8702 literjam Jumlah
: 2 buah 1 cadangan VIII.4.2 Tangki Penyimpanan Bahan Bakar
Fungsi : Menyimpan bahan bakar
Kebutuhan baha bakar untuk generator per jam = 36,9 kgjam = 81,3497 lbjam Kebutuhan bahan bakar untuk boiler per jam = 782,6052 lbjam
Total minyak diesel = 863,9549 lbjam
Densitas minyak diesel = 54 lbft
3
Kapasitas per jam = 863,9549 lbjam 54 lbft
3
= 15,9992
ft
3
jam =
1486,3705 liter
1 ft
3
= 92,9023 liter Direncanakan penyimpanan bahan bakar selama 1 bulan :
Volume bahan = 15,9992 ft
3
jam x 7,48 x 720 jam =
86165,2915 gallon
= 86165,2915 x 0,0238 = 2050,7339 barrel 1 gallon = 0,0238 barrel
Dari Brownell tabel 3-3 hal.43 diambil kapasitas tangki = 4000 barrel
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Utilitas
Pra rencana acetic acid
VIII- 67
Barrel dengan jenis vessel berdasarkan API standard
12-D
100,101
Spesifikasi
Fungsi : Menyimpan bahan bakar
Tipe : Standard Vessel API standard
12-D
100,101 Kapasitas
: 2051 barrel Jumlah
: 2
buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Lokasi dan tata letak pabrik
Pra rencana acetic acid IX- 1
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK