PERENCANAAN ALAT UTAMA PABRIK MONOCALCIUM PHOSPHATE DARI PHOSPHATE ROCK DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES TVA.

VI - 1 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR R - 210 Fungsi : Mereaksikan Phosphate rock dan asam sulfat Type : Conical vertical dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin. Operasi : continuous Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm Tekanan atmospheric Suhu operasi = 105 o C Waktu reaksi = 30 menit Kondisi feed : 1. Feed phosphate rock dari gudang F-100 : Rate bahan masuk = 7125.4763 kgjam = 15711,6752 lbjam s.g. phosphate rock = 3,2 Perry edisi 7 ρ bahan = 3,2 x 62,43 = 199,776 lbcuft densitas air = 62,43 lbcuft Rate volumetrik = densitas massa rate = cuft lb jam lb 199,776 15711,6752 = 78,6465 cuftjam Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 2 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate

2. Feed sulfuric acid dari tangki F-120 : Komponen Berat

kg Fraksi berat Ρ grcc [Perry 7 ed ;T.2-1] H 2 SO 4 3238.7000 0,7000 1,834 H 2 O 1388,0143 0,3000 1,000 4626.7143 1,0000 Rate massa sulfuric acid = 4626.7143 kgjam = 10201.9050 lbjam ρ campuran = 43 , 62 komponen berat fraksi 1 × ρ ∑ = 91.5826 lbcuft Rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 91,5826 10201,9050 = 111,3956 cuftjam

3. Air Proses

Rate air masuk = 655,1553 kgjam = 1444,6174 lbjam Densitas air = 62,437 lbcuft Rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb 62,437 1444,6174 = 23,1372 cuftjam Tahap – tahap Perencanaan 1. Perencanaan Dimensi Reaktor

2. Perencanaan Sistem Pengaduk 3. Perencanaan Sistem Pemanas

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR

Total rate volumetric bahan masuk : Rate volumetrik = rate phosphate rock + rate sulfuric acid + rate air proses = 78,6465 + 111,3956 + 23,1372 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 3 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate = 213,1798 cuftjam ρ campuran = 151,5372,1 lbcuft Waktu reaksi = 30 menit = 0,5 jam Volume bahan = rate volumetrik x waktu reaksi = 213,1798 cuftjam x 0,5 jam = 106,5922 cuft Asumsi volume bahan mengisi 80 volume tangki dan digunakan 1 buah tangki. Volume tangki = 106,5992 80 = 133,2403 cuft Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya Dari persamaan Hess 4 - 17 h = 2 tan M D − α Dimana: D = Diameter Conis, ft M = 12” = 1 ft Tan α = Sudut conis 60 o Maka tinggi conis : H = 2 1 60 tan − D = 0,8860 D-1 ft Volume conis = π 12 . D 2 .H 133,2403 = 3,1412 . D 2 . 0,8860 D-1 574,7163 = D 3 – D 2 Dengan menggunakan trial error diperoleh Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 4 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate D = 8,6612 ft digunakan diameter 9 ft Jadi tinggi cone H = 0,886 D-1 = 6,787 ft digunakan tinggi 7 ft Penentuan tebal shell : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk Conical : t min = C fECos D P + × α 2 [Brownell Young] dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi D = Diameter tangki ; in 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 Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell Young,T.13-1] P operasi = 14,7 psi P hydrostatis = 144 H x ρ = 144 7 5372 , 151 × = 7,3664 psi P design = P operasi + P hydrostatis = 14,7 + 7,3664 = 22,0664 psi t min = 125 , 60 cos 8 , 12650 2 108 0664 , 22 + × x x x = 0,3605 in digunakan t = 38 in Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 5 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate Dimensi tutup atas, standard dished : Untuk D = 108 in didapat rc = 72 in , icr = 4 38 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 Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell Young,T.13-1] P design = 22,0664 psi t h = 0664 , 22 1 , 8 , 12650 90 0664 , 22 885 , × − × × × + 0,125 = 0,2987 in , digunakan t = 516 in h = rc - 4 2 2 D rc − = 1,5 ft Volume dished = 1,05 x h 2 3 rc – h = 49,6125 cuft Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 6 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

Type : Vertical screw Orbiting type Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jumlah dan kekentalan bahan yang masuk Dari Perry edisi 7 diperoleh spesifikasi : Daya motor : 5 hp Kecepatan putar : Screw = 64,4 rpm Orbit = 2,2 rpm

3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 105 o C Q = 1121739,1115 kkaljam = 282696348, 6643 Btujam Suhu masuk rata-rata = 55 o C = 131 o F Suhu keluar produk = 105 o C = 221 o F Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 7 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate ∆T = 221 – 131 = 90 o F Kebutuhan media = 14956,5215 kgjam = 32979,1299 lbjam Densitas air = 62,43 lbcuft Rate volumetrik = cuft lb jam lb bahan bahan rate ρ = 528,1985 cuftjam = 0,146 cuftdt Asumsi kecepatan aliran = 3 ftdt [Kern, T.12, hal. 845] Luas penampang = dt ft dt cuft aliran tan kecepa volumetrik rate = 0,146 3 = 0,0943 ft 2 Luas penampang = π4 D 2 2 - D 1 2 dengan : D 2 = diameter dalam jaket D 1 = diameter luar bejana = Diameter bejana + 2 x tebal = 9 + 2 38 in ≈ 0,375 ft = 9,750 ft Luas penampang = π4 D 2 2 - D 1 2 0,094 = π4 D 2 2 – 9,75 2 D 2 = 9,756 ft Spasi = 2 D D 1 2 − = 2 9,750 9,756 − = 0,003 ft = 0,025 in ≈ 316 in Penentuan tebal jaket : Tebal jaket 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 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 8 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate 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 Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell Young,T.13-1] P design = 22 psi R = ½ D = ½ x 9,756 ft = 58,54 in t min = 22 6 , 8 , 12650 54 , 58 22 × − × × + 0,125 = 0,2452 in , digunakan t = 14 in Perhitungan Tinggi Jaket : U D = 30 Kern, Tabel 8 A = t U Q D ∆ × = 90 30 375809,28 × = 139,188 ft 2 A conis = 0,785 D + m 2 2 d 785 , m D h 4 + − + Hesse : pers. 4-19 m = 12 in = 1 ft Hesse : 85 h : tinggi conical = 7 ft d : Inside Diameter Jaket = 9 ft D : Outside Diameter Jaket = OD + 2 x tebal jaket = 9,750 ft A conis = 0,785 D + m 2 2 d 785 , m D h 4 + − + = 62,126 ft 2 A jaket = A shell + A conis 139,188= π . 9,75 . h + 62,126 Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VI - 9 Perencanaan Alat Utama Pabrik Monocalcium Phosphate h jaket = 2,5 ft Tinggi tangki = 7 ft Spesifikasi : Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan asam sulfat Type : Conical vertical dilengkapi pengaduk, dan jaket. Operasi : Continuous Dimensi Shell : Diameter Shell , inside : 9 ft Tinggi Shell : 7 ft Tebal Shell : 38 in Dimensi tutup : Tebal tutup dished : 516 in Tinggi Tutup atas : 1,5 ft Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Brownell : 253 Jumlah rekator : 2 buah sistem continuous Sistem Pemanas Diameter jaket : 9,756 ft Tinggi jaket : 2,5 ft Jaket spacing : 316 in Tebal Jaket : 316 in Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. VII - 1 Instrumentasi Keselamatan Kerja Pabrik Monocalcium Phosphate

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA