Tegangan yang disebabkan oleh bending moment equivalent Menentukan Volume Cairan Tekanan desain

hi = 603,093 BtuJam.ft 2 . o F N Re = vi = 0,287 ms h io Koefisien Transfer Panas dalam Jacket hi o = hi x IDOD = 603,093 X 5 5,063 = 595,648 BtuJam.ft 2 . o F pers. 12-30 McCabe Dimana D = De K = Konduktivitas termal air pendingin Volume jaket = = 9331.015,958 = 0,919 m 3 = 32,443 ft 3 V total = - 32,442 = Dj = 5,816 ft . . 2 v D 14 , 3 1 8 , 023 , w b pr re nu N N k D h N 2 j 0,000076xD xsf 2 2 j D x 4 π j xZ 2 xDj 4 π 2 s D 0,000076xO xsf 2 2 s OD x 4 π j xZ 2 s xOD 4 π 2 j 0,000076xD x0,167 2 2 j D x 4 π x5 2 xDj 4 π 2 ,063 0,000076x5 x0,167 2 2 5,063 x 4 π x5 2 x5,063 4 π D = De = reaktor reaktor baru OD OD D 2 2 = 5,063 063 , 5 816 , 5 2 2 = 1,618 ft = 0,493 m = 19,421 in Npr = = 0,335 1,69x10 0,736 -4 x = 3,71x10 -4 14 , 3 1 8 , 023 , w Npr Nre k De hio 3 1 4 - 8 , 3,71x10 023 , 0,335 618 , 1 648 , 595 Nre N Re = 63.282.657,567 N Re = vo = 103,955 ft 3 Jam = 0,029 ft 3 s

e. Menghitung Clean Overall Coefficient, Uc

U C = o io o io

h h

h h

= 648 , 595 093 , 603 648 , 595 093 , 603 = 299,6737 Btuhr.ft 2 . o F

f. Menghitung Design Overall Coefficient, U

D k cp D N re Rd = 0,001 hr.ft 2 . o Fbtu Tabel 8. Kern, 1965 Ud 1 = Rd Uc 1 = 001 , 299,6737 1 = 0,004 Ud = 230,576 Btuhr.ft 2 . o F

g. Menghitung Tebal dan Lebar Jaket

Lebar jaket = 0,5 Dj – Dt = 0,5 5,816 ft – 5,063 ft = 0,377 ft = 0,115 m = 11,478 cm Material = Carbon Steel SA 283 Grade C Alasan = Sesuai digunakan untuk tekanan tinggi dan diameter besar. f = 12.650 psi C = 0,25 in E = 0,85 r j = 2,908 ft = 34,894in Tebal jaket tj = = 0,298 in digunakan tebal standar 38 in Tabel 9.6. Spesifikasi RE –20 Alat Reaktor Kode RE-201 Fungsi Tempat mereaksikan Asam Asetat dan Metanol dengan menggunakan katalis Asam Sulfat Jenis Continuous Stirred Tank Reactor CSTR Bahan Konstruksi SA 167 Grade 11 type 316 Kapasitas 2,864 m 3 Dimesi OD 1,543 m H total 2,402 m Tebal shell 0,375 in Tebal head 0,28 in Tebal Jacket 0,375 m Jenis Impeller Six flat blade turbin Jumlah Impeller 1 buah Power 3,15 Hp Overall heat-transfer 230,576 Btujam.ft 2 . o F Coefficient Neutralizer NE-101 Fungsi : Menetralkan H 2 SO 4 dengan NaOH pada campuran hasil keluaran Reaktor sebagai umpan ke Dekanter. Tipe Alat : Tangki silinder berpengaduk Bahan Konstruksi : Stainless steel SA-167 Grade 11 tipe 316. Gambar.C.12.1. Tangki Silinder Berpengaduk Campuran Hasil Netralisasi NaOH Cair

a. Persamaan reaksi

Reaksi penetralan asam sulfat dengan natrium hidroksida H 2 SO 4 aq + 2 NaOH aq Na 2 SO 4 aq + 2 H 2 O l Asam Sulfat Natrium Hidroksida Natrium Sulfat Air

b. Desain Mekanis

Tabel.C.12.1. Hasil perhitungan densitas campuran bahan. Komponen F i kgjam wi massa ρ i kg m³ w i ρ i Asam Asetat 241.8388 0.0545 1027.44898 6 5.30923E-05 Propanol 241.8388 0.0545 788.230293 5 6.92052E-05 Propil Asetat 3326.3834 0.7503 866.387675 5 0.000866015 H 2 SO 4 4.3971 0.0010 1814.45281 5.46617E-07 Air 613.7119 0.1384 1013.63813 2 0.000136567 NaOH Air dari NaOH 3.5894 0.0008 1913.95612 4.2302E-07 Total 4433,3748 1.0000 0,001126209 Densitas campuran ρ mix = i i w 1 ρ mix = 0,0011 1 ρ mix = 887,9344 kgm³ = 55,4301 lbft 3 Menentukan laju alir volumetrik F v = mix i F F v = 887,9344 4433,3748 F v = 4,99291 m 3 jam Keterangan: ρ mix = densitas campuran kg m³ F i = laju alir massa kgjam F v = laju alir massa m³ jam c. Perancangan Bejana Netralizer

1. Menentukan Volume Cairan

Waktu tinggal : 10 menit Arthur Chan, 2004 = o cairan V V Dimana V o = F v , maka: V cairan = F v × V cairan = 6,99291 m 3 jam × 0,1667 jam V cairan = 0,832151 m 3 = 29,3528 ft 3 Keterangan: = waktu tinggal jam V cairan = volume cairan dalam netralizer m 3 V o = F v = laju alir massa m 3 jam Maka volume cairan Over design factor : 20 Peter and Timmerhaus, 4rd ed. pp.37 V desain = 1,2 x V L = 1,2 x 0,83215 m 3 = 0,99858 m 3 = 35,22333 ft 3 V netralizer = V L , shell + V dh,b + V sf,b V L , shell = volume cairan dalam shell = 4 H D L 2 i V dh = volume dish head dalam satuan ft 3 dan D i , diameter shell bagian dalam satuan inchi Eq.5.11 daat dituliskan = 0,000049D i 3 B Y, Pers 5:88 V sf = volume straight flange = 4 sf D 2 i sehingga, V L = 4 H D L 2 i + 0,00004912D i 3 + 4 sf D 2 i sf = 2 in = 0,1667 ft Diambil H L = D i Mc Cabe, 1985; Geonkoplis,1994; Walas,1988; Brownell, p43, 1959 30.6934 ft 3 = 4 D 3 i + 0,00004912D i 3 + 4 1667 , 2 i D D i = 3,0757 ft = 0,9375 m = 36,9086 in H L = 3,0757 ft = 0,9375 m = 36,9086 in

2. Tekanan desain

P operasi = 1 atm = 14,6959 psi P hid. = 144 h g g . L c mix ρ mix = 887,9344 kg m 3 = 55,4301 lbft 3 Keterangan : g = Percepatan gravitasi = 32,174 fts 2 g c = Faktor konversi percepatan gravitasi = 32,1740 g m .cmg f .s 2 P hid. = 144 3,0757 x 1 x 55,4301 3 ft ft lb = 1,1839 lbin 2 = 1,1839 psi Tekanan desain 5 -10 diatas tekanan kerja normal Couldson, vol.6, 1983, pp.637 Tekanan desain diambil 10 diatasnya. P design = 1,1 P operating + P hid. = 1,1 14,6959 psi + 1,1839 psi = 17,46782 psi

3. Ketebalan Dinding Bejana

Ketebalan dinding shell : C p E f r p t d i d s . 6 , . . Brownell, 1959, pers.13.1:254 dengan : t s : ketebalan dinding shell, in p d : tekanan desain, psi d i : diameter shell bagian dalam , in f : nilai tegangan material, psi Brownell, 1959, App. D, p 335 digunakan material SA-167 Grade11 Type 316, f = 18.750 psi pada 104 °F E : efisiensi sambungan, dengan radiograp spot : 0,80 Jenis sambungan las : single-butt weld dengan backing stripe Brownell, 1959 .Tabel 13.2 C : korosi yang diizinkan corrosion allowance = 0,125 in r i = D i 2 = 36,9086 in 2 = 18,4543 in t s = in psi psi in psi 125 , 17,4678 x 6 , 80 , x 18750 4543 , 18 x 17,4678 = 0,1465 in 0,1875 in Digunakan tebal dinding standar: t s = 316 in = 0,1875 in Ketebalan torisherical head C p 2 . E f 2 W r p t d c d d Brownell, 1959 pers.7.77 l c r r 3 4 1 W Brownell, 1959 pers.7.76 Keterangan : W : stress-intensification factor for torispherical dish r c : crown radius = dish radius, in r i : knuckle radius = inside corner radius, in OD = ID + 2 t s = 36,9086 in + 2 x 0,1875 in = 37,2836 in Dari tabel 5.7 Brownell dan Young, untuk OD 40 in diperoleh r= 40 in dan r icr = 2,5 W = 5 , 2 40 3 4 1 = 1,750 t d = in psi psi x in psi 125 , 17,4678 x 2 , 80 , x 18750 2 750 , 1 x 40 x 17,4678 = 0,1658 in digunakan tebal head standar = 316 in = 0,1875 ft Dari Tabel 5.8 Brownell and Young, 1959 diperoleh sf = 1 2 1 - 2 in. Digunakan straight flange s f = 2 in Brownell Young, table 5.8:93

4. Tinggi Bejana

Tinggi shell, Hs = 3,0757 ft Tinggi dish, dihitung dengan dimensi berikut: OD ID A B icr b = tinngi dish a t r OA sf C Gambar 12.2. Hubungan dimensi untuk flanged and dish heads Brownell and Young, Tab. 5.8:87 ` AB = icr 2 ID = 5 , 2 2 36,9086 in in = 15,9543 in BC = r – i cr = 40 in - 2,5 in = 37,5 b = 2 2 AB BC r = 40 in 2 2 15,9543 5 , 37 = 6,0631 in tinggi dish ; H D = OA = t d + b + s f = 0,1685 in + 6,0631 in + 2 in = 8,2289 in Tinggi total Netralizer =2xtinggi tutup H D +tinggi shell H s 1,3 0,75 D Z I I = 2 x 8,2289 in + 36,9086 in = 53,3680 in

5. Desain Sistem Pengaduk

D I B a f f l e B a f f l e Z I H t I J D t D d W Gambar 12.3. Basis perancangan tangki berpengaduk

a. Dimensi Pengaduk

Digunakan impeler dengan jenis :Disc six flat -blade open turbin dengan geomerti: Genkoplies, table 3.4-1 Brown, 1950 Brown, 1950 12 J D t Wallas, 1990 8 W D I Geankoplis, 1993 3 1 D D t I J 0,15 0,1 C Geankoplis, 1993 I I D 0,2 t Brown, 1950 J 0,5 t b Brown, 1950 I D 2 1 1 Offset Wallas, 1990 J 6 1 2 Offset Wallas, 1990 D d = 23 D I Geankoplis, 1993 Keterangan : D I = Diameter impeller, m D t = Diameter tangki, m Z I = Tinggi impeller dari dasar tangki, m J = Lebar baffle, m W = Lebar impeller, m C = Clearence atau gap antara baffle dengan dinding, m D d = Diameter batang penyangga impeller, m t I = Tebal impeller, m t b = Tebal baffle, m Offset 1 = Jarak baffle dari dasar tangki, m Offset 2 = Jarak baffle dari permukaan cairan, m Jadi, dimensi pengaduk adalah : D I = 13 36,9086 in = 12,3029 in = 0,3125 m Z I = 1,3 12,3029 in = 15,9937 in = 0,4062 m J = 112 36,9086 in = 3,0757 in = 0,0781 m W = 18 12,3029 in = 1,5379 in = 0,0391 m C = 0,15 3,0757 in = 0,4614 in = 0,0117 m t I = 0,2 12,3029 in = 2,4606 in = 0,0625 m t b = 0,5 3,0757 in = 1,5379 in = 0,0391 m Offset 1= 12 12,3029 in = 6,1514 in = 0,1562 m Offset 2= 16 3,0757 in = 0,5126 in = 0,0130 m D d = 23 12,3029 in = 8,2019 in = 0,2083 m