Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
10.3 Analisa Aspek Ekonomi
Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan -
Profit Margin PM Merupakan persentase yang menunjukkan perbandingan antara keuntungan
sebelum pajak penghasilan dengan total penjualan. PM
= 80,86 -
Break Event Point BEP Merupakan titik keseimbangan antara penerimaan dan pengeluaran.
BEP = 19,09
- Return on Investment ROI
Merupakan pengembalian modal tiap tahun. ROI
= 20,13 -
Pay Out Time POT Merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa pabrik
beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun. POT = 4,97 tahun
- Return on Network RON
Return on network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri.
RON = 14,37 -
Internal Rate of Return IRR Merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga
pertahunnya dari semua pengeluaran yang dilakukan mulai dari tahap awal pendirian sampai pada usaha itu sendiri. Kelayakan tercapai bila IRR lebih
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
besar dibandingkan tingkat suku bunga yang dipakai dalam pengembalian pinjaman ke bank. IRR pada perhitungan menunjukkan 36,012 sedangkan
bunga pinjaman bank sebesar 20 , berarti pabrik pembuatan bioetanol ini layak didirikan.
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
BAB XI KESIMPULAN
Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol dari Molase dengan kapasitas 96.000 tontahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Kapasitas rancangan pabrik bioetanol direncanakan 96.000 tontahun.
2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas PT.
3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah organisasi sistem garis dengan
jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 150 orang. 4.
Luas tanah yang dibutuhkan adalah 26.000 m
2
5. Analisa Ekonomi :
Modal Investasi : Rp 11.977.498.490.222,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 812.242.002.888,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp. 4.258.649.885.931,- Laba Bersih per tahun
: Rp 2.410.608.572.740,- Profit Margin
: 80,86 Break Event Point
: 19,09 Return of Investment
: 20,13 Pay Out Time
: 4,97tahun Return on Network
: 14,37
Internal Rate of Return : 36,012
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan bioetanol ini layak untuk didirikan.
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim1. 2009 Harian Analisa Anonim2. 2009. PT. Dipa Pharmalab Intersain
Bank Indonesia. 2009. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. BPS. 2006. Data Impor Indonesia. Badan Pusat Statistik.
Brownell, L.E Young,1959, “Process Equipment design, willey Eastern, Ltd New Delhi
Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit Liberty.
Metcalf dan Eddy, 1984. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi.
Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi.
Perry, Jhon H. Ed. 1999. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook. Edisi Ketujuh, McGraw-Hill Book Company, New York.
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and Economics for Chemical Engineer. 5th Edition. International Edition.
Mc.Graw-Hill. Singapore. Mc.Graw-Hill. Singapore.
Rahman, Ansori. 1992. Teknologi Fermentasi. Cetakan I, Penerbit Arcan. Jakarta Reklaitis, G.V., 1983. Introduction to Material and Energy Balance. McGraw-Hill
Book Company, New York. Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. PT. Indeks Gramedia. Jakarta.
Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPn BM. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Sandler, Henry J., 1987. Practical Process Enginering. Mcgrow-Hill Book Company.
New York
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Smith, J.M., Van Ness, H.C.. 2001. Chemical Engineering Thermodynamics. Edisi Keenam, McGraw-Hill Book Company, New York.
Waluyo. 2000. Perubahan Perundangan-undangan Perpajakn Era Reformasi. Penerbit Salemba Empat. Jakarta.
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas produksi : 96000 tontahun
Basis Perhitungan : 1 jam operasi
Satuan : kg
Komposisi molase Glukosa
= 21,7 Sukrosa
= 34,19 Air
= 26,49 Abu
= 17,62 F
= 45667,8 kg Neraca Massa komponen;
Glukosa = 0,217 x 45667,8 = 9909,9126 kg
Sukrosa = 0,3419 x 45667,8 = 15613,8208
kg Air
= 0,2649 x 45667,8 = 12097,4002 kg
Abu = 0,1762 x 45667,8
= 8046,6664 kg
1. Sreening SC-01
Fungsi : Untuk memisahkan abu dari dalam bahan baku sebelum diproses lebih lanjut
2 4
3
Neraca Massa Total F
2
= F
3
+ F
4
F
2
= 45667,8 kg SC-01
Glukosa Sukrosa
Air Abu
Abu Glukosa
Sukrosa Air
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Neraca Massa komponen; F
3
= F
2 Abu
= 8046,6664 kg
Jumlah air yang terikut dalam abu diabaikan karena perbandingnanya kecil sekali F
4
= F
2
– F
3
= 45667,8 – 8046,6664 = 37621,1336 kg
F
4 Glukosa
= F
2 Glukosa
= 9909,9126 kg F
4 Sukrosa
= F
2 Sukrosa
= 15613,8208 kg F
4 Air
= F
2 Air
= 12097,4002 kg
Tabel LA-1 Neraca Massa Pada Screening SC-01 Komponen Masuk; F
2
Kg Keluar; Kg
F
3
F
4
Glukosa 9909,9126
9909,9126 Sukrosa
15613,8208 15613,8208
Air 12097,4002
12097,4002 Abu
8046,6664 8046,6664 Subtotal
45667,8000 8046,6664 37621,1336
Total 45667,8000
45667,8000
2. Reaktor R-01
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air untuk menghasilkan glukosa
5 4
6
Neraca Massa Total F
4
+ F
5
= F
6
R-01 12
o
Brix
Glukosa Air
Glukosa Sukrosa
Air
Air
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
F
4
= 37621,1336 kg
Neraca Massa komponen; F
5
= F
5 Air
Brix
o
: Suatu skala hidrometer untuk larutan gula yang menunjukkan persen berat gula dalam larutan Merriem Webters; 1999
Pada Reaktor ini diharapkan kekentalan gula 12
o
Brix, itu artinya kadar gula sukrosa 12 dalam larutan air, sehingga:
12 =
x air
sukrosa Glukosa
Sukrosa +
+ +
Dimana x; adalah air yang ditambahkan = F
5
Maka harga x dapat dacari; 0,12
= x
12097,4002 15613,8208
9909,9126 15613,8208
+ +
+ x
= 92494,0397 kg = F
5
Sukrosa yang masuk dikonversi dulu menjadi glukosa dengan proses hidrolisa sebagai berikut,
½ C
12
H
22
O
11
+ ½ H
2
O C
6
H
12
O
6
Sukrosa glukosa
• Reaksi berjalan sempurna dengan konversi 100 karena air berlebih
• Laju alir sukrosa masuk F
8 sukrosa
= 15613,8208 kg •
Berat melekul BM sukrosa = 342 kg
• Berat melekul BM gluko sa
= 180 kgkmol N
4 sukrosa
=
342 15613,8208
= 45,6544 kmol Laju reaksi,r
= 45,6544 kmol F
Glukosa
= 2 x 45,6544 x 180 = 16435,6008 kg
Total glukosa ; F
4 glukosa
+ F
reaksi glukosa
= 9909,9126 +16435,6008 = 26345,5134 kg
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
F
6 Glukosa
= F
4 glukosa
+ F
reaksi glukosa
= 9909,9126 + 16435,6008 = 26345,5134 kg
6 Sukrosa
= F
4 Sukrosa
- r x BM
sukrosa
= 15613,8208 – 45,6544 342 = 0 F
6 Air
= F
4 Air
+ F
5 Air
- r BM
air
= 12097,400200 + 92494,0397 - 45,6544 x 18 = 103769,6607 kg
Tabel LA-3 Neraca Massa Pada Reaktor R-01 Komponen
Masuk; Kg Keluar; F
6
Kg
F
4
F
5
Glukosa 9909,9126
26345,51340 Sukrosa
15613,8208 -
Air 12097,4002 92494,0397
103769,6607 Subtotal
38442,9136 92494,0397 130115,1741
Total 130115,1741
130115,1741 3. Fermentor F-01
Fungsi ; Untuk memproduksi etanol dengan bantuan Sacaromyces Cereviciae
9 10
8 11
Alur 9; F
9
• pH larutan dipertahankan antara 4 – 6 dengan penambahan H
2
SO
4
• Diambil pH rata – rata 5
• Untuk pH 5, maka molaritas larutan 10
-5
F-01
Glukosa Air
H
2
SO
4
Sacharomyces C
Etanol Glukosa
Air H
2
SO
4
Sacharomyces CO
2
NH
4 2
SO
4
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Banyaknya H
2
SO
4
yang ditambahkan tiap jam dapat dicari dengan rumus; M
=
x Mr
x
p 1000
Nana Sutresna, 2000 Dimana;
M = molaritas larutan
= 10
-5
kmolm
3
x = banyaknya H
2
SO
4;
kg Mr
= berat melekul H
2
SO
4
= 98 kgkmol P
= banyaknya pelarut; kg = 130115,1741 kg
Sehingga; 10
-5
= x
kmol kg
x 98
1 130115,174
1000
x = 0,1283 kg
Alur 10; F
10
• Untuk menghasilkan etanol harus dimasukan mikroba
Sacharomyces Cerevisiae •
Sacharomyces Cerevisiae yang diperlukan untuk konversi •
glukosa jadi etanol = 5 kgm
3
bahan masuk Perry,1999
Tabel LA-3 Komposisi bahan yang masuk alur 8 Komponen
Masuk; F
8
Kgjam Densitas
kgm
3
Laju alir volum m
3
jam
Glukosa 26345,51340
1544 17,0632
Air 103769,6607
999,5 103,8216
Total 130115,1741
120,8848
Banyaknya Sacharomyces Cerevisiae yang diperlukan =
5 kgm
3
x 120,8848 m
3
jam =
604,4239 kgjam Supaya Sacharomyces Cerevisiae tetap bertahan selama 30 jam didalam
larutan maka diperlukan makanan yaitu NH
4 2
SO
4
, banyaknya amonium sulfat yang dibutuhkan bisa dicari dengan menggunakan rumus:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
-dLdt =
dt
dP Yp
1 Ansori Rahman,1992
Dimana; L = Jumlah NH
4 2
SO
4
yang dikonsumsi; kg t = waktu inkubasi; 30 jam
Yp = Produk Yield kg etanolkg substrat; 10 P = Glukosa dalam larutan; 26345,51340 kgjam
Jika t
awal
= 0,1 maka; -dLdt =
− −
30 26345,5134
1 ,
1
= 8781,8378 kg 30 jam
Glukosa dalam larutan diubah menjadi etanol dengan reaksi; C
6
H
12
O
6 Sacharomyces Cerevisiae
2 C
2
H
5
OH + 2CO
2
Gukosa etanol
• Konversi reaksi 97
Ansori Rahman; 1992 •
Laju alir glukosa = 26345,5134 kg
• Berat melekul BM etanol
= 46 kgkmol •
Berat melekul BM CO
2
= 44 kgkmol N
glukosa
=
180 26345,5134
= 146,3640 kmol Laju reaksi; r
= glukosa
Koefisien konversi
x N
=
1 0,97
x 146,3640
= 141,9730 kmol Neraca Massa komponen;
F
11 glukosa
= N
masuk
- r = 146,3640 – 141,9730 = 4,391 kmol
= 4,391 x 180 kgkmol
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 790,38 kg F
11 etanol
= N
masuk
+ 2r = 0 + 2141,9730 = 283,946 kmol
= 283,946 x 46 kgkmol = 13061,516 kg
F
11 CO2
= N
masuk
+ 2r = 0 + 2141,9730 = 283,946 kmol
= 283,946 x 44 kgkmol = 12493,624 kg
F
11 air
= 103769,6607 kg
Tabel LA-4 Neraca Massa Pada Fermentor F-01 Komponen
Masuk; F Kg Keluar; F
11
Kg F
8
F
9
F
10
Glukosa 26345,51340
790,3800 Etanol
13061,5160 Scharomyces
604,4239 604,4239
H
2
SO
4
0,1283 0,1283
Air 103769,6607
103769,6607 CO
2
12493,62400 Subtotal
130115,1741 0,1283 604,4239 130723,8440
Total 130723,8440
130723,8440
Persen etanol yang diperoleh =
130723,844 13061,5160
x 100 = 9,99 memenuhi
4. Filter Fp-01
Fungsi : Untuk memisahkan Sacharomyces dari produk etanol
CO
2
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
12 14
13
Neraca Massa Total = F
12
= F
13
+ F
14
F
12
= 130723,8440 kgjam
Efesiensi Filter = 98
Neraca Massa komponen; Laju alir Alur 13; F
13
F
13 etanol
= 2 F
12 etanol
= 0,02 x 13061,516 = 261,2303 kg F
13 Glukosa
= 2F
12 Glukosa
= 0,02 x 790,38 = 15,8076
kg F
13 Sacharomyces
= F
12 Sacharomyces
= 604,4239 kg
F
13 H2SO4
= 2F
12 H2SO4
= 0,02 x 0,1283 = 0,0026
kg F
13 Air
= 2F
12 Air
= 0,02 x 103769,6607 = 2075,3932 kg
Semua CO
2
menguap saat pemisahan CO
2
= 12493,624 kg Laju alir alur 14; F
14
F
14 etanol
= 13061,516 - 261,2303 = 12800,2857 kg
F
14 Glukosa
= 790,38 - 15,8076
= 774,5724 kg F
14 H2SO4
= 0,1283 - 0,0026 = 0,1257
kg F
14 Air
= 103769,6607 - 2075,3932 = 101694,2675
kg
Tabel LA-5 Neraca Massa Pada Filter Fp-01 Komponen
Masuk; F
12
Kg KeluarKgjam
F
13
CO
2
F
14
Glukosa 790,3800
15,8076 774,5724
Fp-01
Etanol Glukosa
Air H
2
SO
4
Etanol Glukosa
Air H
2
SO
4
Sacharomyces CO
2
Etanol Glukosa
Air H
2
SO
4
Sacharomyces
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Etanol 13061,5160
261,2303 12800,28570
Scharomyces 604,4239
604,4239 H
2
SO
4
0,1283 0,0000
0,1283 Air
103769,6607 2075,3932
101694,2675 CO
2
12493,62400 12493,62400
Subtotal 130723,8440 15454,5927 12493,62400 115269,2513
Total 130723,8440
130723,8440
LA.6 MENARA DISTILASI MD-101
V-1 FC
PC 15
17
K-101
R-101
KD
Neraca Massa Total = F
15
= F
16
+ F
17
F
15
= 115269,2513 kg F
17
Persen etanol = 96 F
17 etanol
= 12800,2857 kg F
17 air
=
96 4
x 12800,2857 kg = 533,3452 kg
Neraca Massa komponen; F
16 Glukosa
= F
15 Glukosa
= 774,5724 kg F
16 H2SO4
= F
15 H2SO4
= 0,1257 kg
F
15
F
16
Glukosa Etanol
Air
Glukosa Air
Etanol Air
F
17
Vd
Ld Vb
Lb D
B
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
F
16 Air
= F
15 Air
– F
17 air
= 101694,2675 - 533,3452 = 101160,9223 kg
Tabel LA-6 Neraca Massa Pada Menara Destilasi MD-01 Komponen
Masuk; F
15
Kg Keluar Kg
F
16
F
17
Glukosa 774,5724
774,5724 Etanol
12800,28570 12800,28570
H
2
SO
4
0,1283 0,1283
Air 101694,2675 101160,9223
533,3452 Subtotal
115269,2513 101935,6213 13333,6300
Total 115269,2513
115269,2513
Perhitungan ratio refluks dengan metode Underwood : Tabel LA.7 Data tekanan uap Pa
glukosa Pa
A 2,54410E+02
B -3,14230E+04
C 0,00000E-01
D -3,10060E+01
E 6,24170E-18
Reklaitis, 1983 Persamaan tekanan uap :
Untuk etanol dan H
2
O : ln Pa = A – BC+T Reklaitis, 1983
Untuk glukosa : lnP = A + BT + C ln T + DT
E
Neraca massa molar pada menara destilasi
Tabel LA.8 Neraca massa molar pada menara destilasi dapat dilihat pada tabel berikut :
Laju Komp
Umpan alur 15 Destilat alur 17
Bottom alur 16 F kg
N kmol Xi
F kg N kmol
yi F kg
N kmol Xi
Etanol 12800,28570
278,2671 0,0470
12800,2857 278,2671
0,9038 H
2
O 101694,2675
5649,6815 0,9524
533,3452 29,6303
0,0962 101160,9223
5620,0512 0,9992
Glukosa 774,5724
4,3032 0,0007
774,5724 4,3032
0,0008 115269,2513
5932,2518 1
13333,6309 307,8974
1 101935,6213
5624,3544 1
Etanol KPa
H
2
O KPa
A 16,1952
16,5362 B
3423,53 3985,44
C -55,7152
-38,9974
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Titik didih umpan masuk : Titik didih umpan masuk : dew point
Dew point destilat : T
= 354,14
o
K P
= 100 KPa
Komponen Yi
Pa KPa ki
yiki i
Etanol 0,9038
112,527504 1,12527504
0,8031021 2,3012745
H
2
O 0,0962
48,897905 0,48897905
0,1969191 1
1 1,0000212
Syarat xi =
ki yi
= 1 Oleh karena
ki yi
mendekati 1, maka dew point destilat adalah 354,14
o
K. Bubble point bottom :
T =
370,23
o
K P
= 100 KPa
Komponen Xi
Pa KPa Ki
ki.xi i
H
2
O 0,9992
90,382529 0,90382529
0,9008427 1
Glukosa 0,0008
138,529732 1,38529732
0,0026321 0,6524414
1 0,9063081
Syarat yi = ki.xi = 1 Oleh karena ki.xi mendekati 1 maka bubble point bottom adalah 370,23
o
K. •
Refluks minimum destilat R
DM
R
DM
+ 1 =
Φ −
i xdi
i α
α . ; 1 – q =
Φ −
i xfi
i α
α . Geankoplis, 1997
Umpan masuk adalah cairan pada titik didihnya maka q = 1
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Sehingga : Φ
− i
xfi i
α α .
= 0 Suhu yang digunakan pada perhitungan adalah suhu relatif,
T =
2
bubble dew
T T
−
=
2 23
, 370
14 ,
354 +
= 362,185
o
K Trial nilai :
= 2,17705
Oleh karena Φ
− i
xfi i
α α .
= 0, maka = 2,17705 Menghitung Rd :
Tabel LA-9 Data untuk menghitung Rd
Komponen Xid=yid
Pa362,185 KPa
ki i
Φ −
i xdi
i α
α .
Etanol 0,9038
152,078981 1,52078981
2,2700458 22,0619361
H
2
O 0,0962
66,9937948 0,66993748
1 2,34826095
1 24,4101971
R
DM
+ 1 = Φ
− i
xdi i
α α .
R
DM
+ 1 = 24,4101971 R
DM
= 24,4101971– 1 = 23,4101971 R
D
= 1,5 . R
M
= 1,5 . 23,4101971= 35,1153
Neraca disekitar kondensor pada menara destilasi: Data :
R
D
= 35,1153
Ket: Vd = uap destilat Ld = liquid destilat
F = Feed umpan
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
D = Destilat B = Bottom
Komposisi pada tiap alur Vd, Ld, F adalah sama. Rd = Ld D Geankoplis, 1997
D = N
17
= 307,8974 Ld = 35,1153 · 307,8974
= 10811,9096 kg Vd = Ld + D
= 10811,9096 + 307,8974 = 11119,8070 kg
Neraca Komponen Alur Ld : Tabel LA.10 Neraca komponen alur Ld dapat dilihat pada tabel berikut
Komponen Xi
N kmol
F kg
Etanol 0,9038
278,2671 12800,2857
H2O 0,0962
29,6303 533,3452
1
307,8974
13333,6309
Neraca disekitar reboiler pada menara destilasi: Keterangan : Lb
: Liquid bottom
Vb :
Vapour bottom B
: bottom
Komposisi pada tiap alur Lb, Vb, B adalah sama. Lb = Ld + qF
Geankoplis, 1997 Lb = Ld + F
15
Lb = 10811,9096 + 115269,2513 kg = 126081,1609 kg
Vb = Vd =11119,8070 kg
Neraca komponen F Lb : Lb
= 126081,1609 kg
Lb
air
= 101160,9223 kg
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Lb
glukosa
= 774,5724 kg
Neraca komponen Vb : Vb
= 13333,6300 kg
Vb
Air
= 533,3452 kg
Vb
etanol
= 12800,28570 kg
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
Basis Perhitungan : 1 jam operasi
Satuan : kkaljam
Temperatur referensi ; 25
o
C = 298K
Perhitungan Kapasitas Panas Cp 1. Glukosa; C
6
H
12
O
6
; ; 0,275 kkalkg
o
C Perry, 2004
2. Sukrosa; C
12
H
22
O
11
; 0,301 kkalkg
o
C 3 Etanol; C
2
H
5
OH Untuk etanol, air dan CO
2
menggunakan rumus; A + BT + CT
2
+ DT
3
Untuk Cp
etanol;
-3,2513x10
2
+ 4,1378x10 T – 1,40307x10
-2
T
2
+ 1,70354x10
-5
T
4
Reklaitis,1983
∫
T Tr
CpdT
=
∫
T Tr
-3,2513x10
2
T-T
r
+ 2
4,1378x10 T
2
-T
r 2
- 3
1,40307x10
-2
T
3
-T
r 3
+
4 1,70354x10
-5
T
4
-T
r 4
4 Air; H
2
O Untuk Cp
Air
1,8296x10
1
+ 4,7211x10
-1
T – 1,3387x10
-3
T
2
+ 1,3142x10
-6
T
4
Reklaitis,1983
∫
T Tr
CpdT =
∫
T Tr
1,8296x10
1
T-T
r
+ 2
4,7211x10
-1
T
2
-T
r 2
- 3
1,3387x10
3 −
T
3
-T
r 3
+
4 1,3142x10
-6
T
4
-T
r 4
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
5 Karbon dioksida; CO
2
Untuk Cp
CO2
1,0417x10
1
+ 1,15955x10 T – 7,2313x10
-3
T
2
+ 1,55019x10
-5
T
4
Reklaitis,1983
∫
T Tr
CpdT
=
∫
T Tr
1,0417x10
1
T-T
r
+ 2
1,15955x10 T
2
-T
r 2
- 3
7,2313x10
3 −
T
3
-T
r 3
+
4 1,55019x10
-5
T
4
-T
r 4
T = Temperatur operasi
T
r
= Temperatur referensi
1. Reaktor R-01
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air untuk menghasilkan glukosa
5 4
6
A. Panas Masuk pada 30
o
C
Panas masuk pada alur 4, Q
4
=
∑
4 masuk
NCpdT Reklaitis,1983
Q
4 total
= Q
4 sukrosa
+ Q
4 glukosa
+ Q
4 air
Q
4 sukrosa
= F
4 sukrosa
x Cp
sukrosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 8208
, 15613
x 0,301 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 23498,8003 kkaljam
Q
4 glukosa
= F
4 glukosa
x Cp
glukosa
dT R-01
12
o
Brix
Glukosa Air
T=30
o
C Glukosa
Sukrosa Air
Air T=30
o
C
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
=
∫
30 25
Kgjam 9126
, 9909
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 13626,1298 kkaljam
Q
4 air
= N
4 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol K = 89,6422 kkalmol K = 89642,2 kkalkmol K
Q
4 air
= Kgkmol
18 Kgjam
4002 ,
12097 x 89642,2 kkalkmol K
= 60246531,5700 kkaljam Q
4 total
= 23498,8003 + 13626,1298 + 60246531,5700 = 60283656,4600 kkaljam
Tabel LB-1 Perhitungan panas masuk; Q
4
pada R-01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Sukrosa 15613,8208
342 45,6544
- 23498,8003
glukosa 9909,9126
180 55,0551
- 13626,1298
Air 12097,4002
18 672,0778
89642,2 60246531,5700
Total 60283656,4600
Q
5 air
= N
5 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol K = 89,6422 kkalmol K = 89642,2 kkalkmol K
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Q
5 air
= Kgkmol
18 Kgjam
92494,0397 x 89642,2 kkalkmol K
= 460631622,5000 kkaljam
B. Panas Reaksi pada 30
o
C ½ C
12
H
22
O
11
+ ½ H
2
O C
6
H
12
O
6
Sukrosa air
glukosa Laju reaksi;r = 45,6544 kmoljam
Lampiran A Diketahui
∆
Hf
25 o
C
:
∆
Hf C
6
H
12
O
6
= -188,76 kkalmol
∆
Hf H
2
O = -57,80 kkalmol
∆
Hf C
12
H
22
O
11
= -351 kkalmol
∆
HR
25 o
C
= 2
∆
Hf C
6
H
12
O
6
-
∆
Hf C
12
H
22
O
11
+
∆
Hf H
2
O = 2 -188,76 – [ -351 + -57,80]
= 31,28 kkamol = 31280 kkalkmol
∆
HR
25 o
C
x r = 31280 kkalkmol x 45,6544 kmoljam = 1428069,6320 kkaljam
∆
HR
30 o
C
=
∆
HR
25 o
C
x r +
∑
i produk
NCpdT -
∑
i reak
NCpdT
tan
= 1428069,6320 kkaljam + F
glukosa
x Cp
glukosa
dT – [F
sukrosa
x Cp
sukrosa
dT + N
air
x Cp
air
dT] = 1428069,6320 kkaljam +
kgjam 16435,6008
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C - [ kaljam
15613,8208 x 0,301 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C + 45,6544 x 89642,2 kkalkmol]
= 1428069,6320 kkaljam + [22598,9511 – {23498,8003 + 4092560,8560}]
= -2665391,073 kkaljam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
C. Panas Keluar pada 30
o
C
Panas keluar pada alur 6, Q
6
=
∑
6 keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
6 total
= Q
6 glukosa
+ Q
6 air
Q
6 glukosa
= F
6 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 5134
, 26345
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 36225,0809 kkaljam
Q
6 air
= N
6 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol = 89,6422 kkalmol = 89642,2 kkalkmol
Q
6 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 89642,2 kkalkmol = 516785593,2000 kkaljam
Q
6 total
= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkaljam
dQdT = Q
keluar
- Q
masuk
-
∆
HR
30 o
C
= 516821818,3 – {60283656,4600 + 460631622,5000}- {-2665391,073 = - 6758851,819 kkaljam
Agar temperatur keluar pada R-01 menjadi 30
o
C maka perlu ditambahkan air pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30
o
C; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40
o
C dari perhitungan sebelumnya diperoleh
∫
303 298
CpdT
= 89,6422 kkalmol K Cp
air
= K
298 303
K kkalmol
89,6422 −
= 18 kkalmol
= 18000 kkalkmol = kgkmol
18 kkalkmol
18000 = 1000 kkalkg
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m = 303
313 9
6758851,81 −
air
Cp =
10 1000
9 6758851,81
x
= 675,8852 kgjam
Tabel LB-2 Perhitungan panas keluar; Q
6
pada R-01 Kompone
n F
kgjam BM
kgkmol N
kmoljam CpdT;
kkalmol Q; kkaljam
Glukosa 26345,5134
180 146,3640
- 36225,0809
Air 103769,660
7 18 5764,9812
89642,2 516785593,200
Total 516821818,300
Tabel LB-3 Neraca panas pada R-01 Komponen
Panas masuk kkaljam
Panas Keluar kkaljam
Sukrosa 23498,8003
Glukosa 13626,1298
36225,0809 Air
60246531,5700 516785593,2000 Subtotal
60283656,4600 516821818,3000
∆
HR
30 o
C
2665391,0730
Air pendingin 6758851,8190
Total 60283656,4600
60283656,4600
2. Tangki Sterilisasi ST-01
Fungsi: Untuk mensterilkan bahan baku dari mikrobia – mikrobia yang terikut kedalam umpan.
6 7
ST- 01
Steam 130
C
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
A. Panas masuk pada 30
o
C
Panas masuk pada alur 6, Q
6
=
∑
6 masuk
NCpdT Reklaitis,1983
Q
6 total
= Q
6 glukosa
+ Q
6 air
Q
6 glukosa
= F
6 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 5134
, 26345
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 36225,0809 kkaljam
Q
6 air
= N
6 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol = 89,6422 kkalmol = 89642,2 kkalkmol
Q
6 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 89642,2 kkalkmol = 516785593,2000 kkaljam
Q
6 total
= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkaljam
Tabel LB-4 Perhitungan panas masuk; Q
6
pada ST-01
T
6
= 30 C
F
6
Glukosa Sukrosa
Air T
7
= 75 C
F
7
Glukosa Sukrosa
Air kondensat
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Komponen F
kgjam BM
kgkmol N
kmoljam CpdT;
kkalmol Q; kkaljam
Glukosa 26345,51340
180 146,3640
- 36225,0809
Air 103769,6607
18 5764,9812
89642,2 516785593,2000
Total 516821818,3000
B. Panas Keluar pada 75
o
C
Panas keluar pada alur 7, Q
7
=
∑
7 keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
7 total
= Q
7 glukosa
+ Q
7 air
Q
7 glukosa
= F
7 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
75 25
Kgjam 5134
, 26345
x 0,275 kkalkg
o
C x 75 – 25
o
C = 362250,8203 kkaljam
Q
7 air
= N
7 air
x Cp
air
dT
∫
348 298
CpdT
=
∫
348 298
1,8296x10
1
348-298 + 2
4,7211x10
-1
348
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
348
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
348
4
-298
4
= 3769,7484 kJmol K = 901,8537 kkalmol K = 901853,7 kkalkmol K
Q
7 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 901853,7 kkalkmol K = 5199169626,0000 kkaljam
Q
7 total
= 362250,8203 + 5199169626,0000 = 5199531877 kkaljam
Tabel LB-5 Perhitungan panas keluar; Q
7
pada ST- 01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Glukosa 26345,51340
180 146,3640
- 362250,8203
Air 103769,6607
18 5764,9812
901853,69 5199169626,0000
Total 5199531877,0000
Agar temperatur pada ST-01 menjadi 75
o
C maka perlu ditambahkan steam, steam yang digunakan pada 130
o
C; 270,13 Kpa dari steam tabel diperoleh panas laten steam
λ =2173,6 kJkg = 520 kkalkg
Reklaitis,1983 Jumlah steam yang dibutuhkan; m =
λ
6 7
Q Q
−
=
520 3
516821818, 5199531877
−
=
520 4682710059
= 9005211,651 kgjam
Tabel LB-6 Neraca panas pada ST- 01 Komponen
Panas masuk kkaljam
Panas Keluar kkaljam
Glukosa 36225,0809
362250,8203 Air
516785593,2000 5199169626,0000 Subtotal
516821818,3000 5199531877,0000 Steam
4682710059,0000
Total 5199531877,0000 5199531877,0000
3. Cooler C-01
Fungsi: Untuk mendinginkan bahan baku sebelum difermentasi
7 8
A. Panas masuk pada 75
o
C C- 01
T
7
= 75 C
F
7
Glukosa Air
T
8
= 30 C
F
8
Glukosa Air
Air pendingin 30
C
Pendingin bekas 40
o
C
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Panas masuk pada alur 7, Q
7
=
∑
7 masuk
NCpdT Reklaitis,1983
Q
7 total
= Q
7 glukosa
+ Q
7 air
Q
7 glukosa
= F
7 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
75 25
Kgjam 5134
, 26345
x 0,275 kkalkg
o
C x 75 – 25
o
C = 362250,8203 kkaljam
Q
7 air
= N
7 air
x Cp
air
dT
∫
348 298
CpdT
=
∫
348 298
1,8296x10
1
348-298 + 2
4,7211x10
-1
348
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
348
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
348
4
-298
4
= 3769,7484 kJmol K = 901,8537 kkalmol K = 901853,7 kkalkmol K
Q
7 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 901853,7 kkalkmol K = 5199169626,0000 kkaljam
Q
7 total
= 362250,8203 + 5199169626,0000 = 5199531877 kkaljam
Tabel LB-7 Perhitungan panas masuk; Q
7
pada C- 01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Glukosa 26345,51340
180 146,3640
- 362250,8203
Air 103769,6607
18 5764,9812
901853,69 5199169626,0000
Total 5199531877,0000
B. Panas keluar pada 30
o
C
Panas keluar alur 8, Q
8
=
∑
8 keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
8 total
= Q
8 glukosa
+ Q
8 air
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Q
8 glukosa
= F
8 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 5134
, 26345
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 36225,0809 kkaljam
Q
8 air
= N
6 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol = 89,6422 kkalmol = 89642,2 kkalkmol
Q
8 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 89642,2 kkalkmol = 516785593,2000 kkaljam
Q
8 total
= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkaljam
Tabel LB-8 Perhitungan panas keluar; Q
8
pada C-01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Glukosa 26345,51340
180 146,3640
- 36225,0809
Air 103769,6607
18 5764,9812
89642,2 516785593,2000
Total 516821818,3000
Agar temperatur keluar pada C-01 menjadi 30
o
C maka perlu ditambahkan air pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30
o
C; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40
o
C dari perhitungan sebelumnya diperoleh
∫
303 298
CpdT
= 89,6422 kkalmol K Cp
air
= K
298 303
K kkalmol
89,6422 −
= 18 kkalmol
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 18000 kkalkmol = kgkmol
18 kkalkmol
18000 = 1000 kkalkg
Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m =
7 8
303 313
− −
air
Cp Q
Q
=
10 1000
,0000 5199531877
- 3000
516821818, x
=
10 1000
4682710059 -
x
= 468271,0059 kgjam
Tabel LB-8 Neraca panas pada C- 01 Komponen
Panas masuk kkaljam
Panas Keluar kkaljam
Glukosa 362250,8203
36225,0809 Air
5199169626,0000 516785593,2000
Subtotal 5199531877,0000
516821818,3000 Pendingin
4682710059,0000 Total
5199531877,0000 5199531877,0000
4. Fermentor F-01
Fungsi ; Untuk memproduksi etanol dengan bantuan Sacaromyces Cereviciae
8 11
Catatan:
Pada fermentor terjadi reaksi pembentukan etanol dari glukosa dengan adanya Sacharomyces Cerevisiae, sehingga harus dihitung panas reaksi walaupun temperatur
masuk sama dengan temperatur keluar 30
o
C, untuk itu bahan – bahan yang tidak F-01
T
8
= 30
o
C Glukosa
Air T
11
= 30
o
C Etanol
Glukosa Air
CO
2
Air Pendingin 30
C
Pendingin bekas 40
C
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
terlibat dalam reaksi seperti asam sulfat, amonium sulfat tidak dihitung panasnya karena dianggap tidak terjadi perubahan panas.
A. Panas Masuk pada 30
o
C
Panas masuk pada alur 8, Q
8
=
∑
8 masuk
NCpdT Reklaitis,1983
Q
8 total
= Q
8 glukosa
+ Q
8 air
Q
8 glukosa
= F
8 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 5134
, 26345
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 36225,0809 kkaljam
Q
8 air
= N
6 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol = 89,6422 kkalmol = 89642,2 kkalkmol
Q
8 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 89642,2 kkalkmol = 516785593,2000 kkaljam
Q
8 total
= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkaljam
Tabel LB-8 Perhitungan panas masuk; Q
8
pada F-01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Glukosa 26345,51340
180 146,3640
- 36225,0809
Air 103769,6607
18 5764,9812
89642,2 516785593,2000
Total 516821818,3000
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
B. Panas Keluar
Panas keluar pada alur 11, Q
11
=
∑
11 keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
11 total
= Q
11 glukosa
+ Q
11 air
+ Q
11 etanol
+ Q
11 CO2
Q
11 glukosa
= F
11 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 790,38
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25
o
C = 1086,7725 kkaljam
Q
11 air
= N
11 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol = 89,6422 kkalmol = 89642,2 kkalkmol
Q
11 air
= Kgkmol
18 Kgjam
7 103769,660
x 89642,2 kkalkmol = 516785593,2000 kkaljam
Q
11 etanol
= N
etanol
Cp
etanol
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
-3,2513x10
2
303-298 + 2
4,1378x10 303
2
-298
2
- 3
1,40307x10
-2
303
3
-298
3
+ 4
1,70354x10
-5
303
4
-298
4
= 567,8268 kJmol = 135843,7 kkalkmol Q
etanol
= 283,9460 kmoljam x 135843,7 kkalkmol = 271687,4000 kkaljam
Q
11 CO2
= N
CO2
Cp
CO2
dT
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,0417x10
1
303-298 + 2
1,15955x10 303
2
-298
2
- 3
7,2313x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,55019x10
-5
303
4
-298
4
= 632,6759 kJmol =151357,9 kkalkmol Q
11 CO2
= 283,9460 kmoljam x 151357,9 kkalkmol = 42977470,2700 kkaljam
Q
11 total
= 1086,7725 + 516785593,2000 + 271687,4000 + 42977470,2700 = 560035837,6 kkaljam
Tabel LB-10 Perhitungan panas keluar; Q
11
pada F-01 Kompone
n F
kgjam BM
kgkmol N
kmoljam CpdT;
kkalmol Q; kkaljam
Glukosa 790,3800
180 4,3910
- 1086,7725
Etanol 13061,5160
46 283,94600 135,8437
271687,4000 Air
103769,660 7
18 5764,9812 89,6422
516785593,200 CO
2
12493,6240 44 283,94600
151,3579 42977470,2700
Total 560035837,600
C. Panas Reaksi
C
6
H
12
O
6 Sacharomyces Cerevisiae
2 C
2
H
5
OH + 2CO
2
Gukosa etanol
Laju reaksi;r = 141,9730 kmoljam Lampiran A
Diketahui
∆
Hf
25 o
C
:
∆
Hf C
6
H
12
O
6
= -188,76 kkalmol
∆
Hf C
2
H
5
OH = -56,12 kkalmol
∆
Hf CO
2
= -94,05 kkalmol
∆
HR
25 o
C
= 2
∆
Hf CO
2
+ 2
∆
Hf C
2
H
5
OH -
∆
Hf C
6
H
12
O
6
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 2 -94,05 + -56,12} - -188,76 = 111,58 kkamol = 111580 kkalkmol
∆
HR
25 o
C
x r = 111580 kkalkmol x 141,9730 kmoljam = 15841347,3400 kkaljam
∆
HR
30 o
C
=
∆
HR
25 o
C
x r +
∑
i produk
NCpdT -
∑
i reak
NCpdT
tan
= 15841347,3400 kkaljam + [N
CO2
x Cp
CO2
dT + Netanol x Cp
etanol
dT] – F
glukosa
x CpglukosadT = 15841347,3400 kkaljam+ [283,9460 x 151357,9 kkalkmol +
283,9460 x 135843,7 kkalkmol – 25555,14 x 0,275 30-25] = 97355954,53 kkaljam
dQdT = Q
keluar
- Q
masuk
-
∆
HR
30 o
C
= 560035837,6 - 516821818,3 - 97355954,53 = -54141935,23 kkaljam
Agar temperatur keluar pada F-01 menjadi 30
o
C maka perlu ditambahkan air pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30
o
C; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40
o
C Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m =
303 313
−
air
Cp dT
dQ
=
10 1000
3 54141935,2
x
= 5414,1935 kgjam
Tabel LB-11 Neraca panas pada F- 01 Komponen
Panas masuk kkaljam
Panas Keluar kkaljam
Glukosa 36225,0809
1086,7725 Etanol
271687,4000 Air
516785593,2000 516785593,2000 CO
2
42977470,2700 Subtotal
516821818,3000 560035837,6000
∆
HR
30 o
C
97355954,5300 Pendingin
54141935,2300 Total
614177772,8000 614177772,8000
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
5. Heater H-01
Fungsi: Untuk memanaskan etanol sebelum didestilasi
14 15
A. Panas masuk pada 30
o
C
Panas masuk pada alur 14, Q
14
=
∑
14 masuk
NCpdT Reklaitis,1983
Q
14 total
= Q
14 glukosa
+ Q
14 etanol
+ Q
14 air
Q
14 glukosa
= F
14 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
30 25
Kgjam 774,5724
x 0,275 kkalkg
o
C x 30 – 25 K = 1065,0371 kkaljam
Q
14 air
= N
14 air
x Cp
air
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol = 89,6422 kkalmol = 89642,2 kkalkmol
H-01
F
14
= 30 C
Etanol Glukosa
Air F
15
= 70
o
C Etanol
Glukosa Air
Steam 130
o
C
kondensate
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Q
14 air
= Kgkmol
18 Kgjam
5 101694,267
x 89642,2 kkalkmol = 506449879,0000 kkaljam
Q
14 etanol
= N
etanol
Cp
etanol
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
-3,2513x10
2
303-298 + 2
4,1378x10 303
2
-298
2
- 3
1,40307x10
-2
303
3
-298
3
+ 4
1,70354x10
-5
303
4
-298
4
= 567,8268 kJmol = 135843,7 kkalkmol Q
etanol
= 46
12800,2857 kmoljam x 135843,7 kkalkmol
= 37800829,7900 kkaljam Q
14 total
= 1065,0371 + 506449879,0000 + 37800829,7900 = 544251773,8000 kkaljam
Tabel LB-12 Perhitungan panas masuk; Q
14
pada H-01 Kompone
n F
kgjam BM
kgkmol N
kmoljam CpdT;
kkalmol Q; kkaljam
Glukosa 774,5724
180 4,3032
- 1065,0371
Etanol 112,1140
46 278,2671
135843,7 37800829,7900
Air 5
101694,267 18 5649,6815
89642,2 506449879,000
Total 544251773,800
B. Panas Keluar pada temeperatur 70
o
C = 343 K
Panas keluar pada alur 15, Q
15
=
∑
15 keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
15 total
= Q
15 glukosa
+ Q
15 etanol
+ Q
15 air
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Q
15 glukosa
= F
15 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
70 25
Kgjam 774,5724
x 0,275 kkalkg
o
C x 70 – 25 K = 9585,3335 kkaljam
Q
15 air
= N
15 air
x Cp
air
dT
∫
343 298
CpdT
=
∫
343 298
1,8296x10
1
343-298 + 2
4,7211x10
-1
343
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
343
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
343
4
-298
4
= 3390,6990 kJmol = 811,1720 kkalmol = 811172 kkalkmol
Q
15 air
= Kgkmol
18 Kgjam
5 101694,267
x 811172 kkalkmol = 4582863442,0000 kkaljam
Q
15 etanol
= N
etanol
Cp
etanol
dT
∫
343 298
CpdT
=
∫
343 298
-3,2513x10
2
343-298 + 2
4,1378x10 343
2
-298
2
- 3
1,40307x10
-2
343
3
-298
3
+ 4
1,70354x10
-5
343
4
-298
4
= 5446,3936 kJmol = 1302965 kkalkmol Q
15 etanol
=
46 12800,2857
kmoljam x 1302965 kkalkmol = 362572292,0000 kkaljam
Q
15 total
= 9585,3335 + 4582863442,0000 + 362572292,0000 = 4945445319 kkaljam
Tabel LB-13 Perhitungan panas keluar; Q
15
pada H-01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Glukosa 774,5724
180 4,3032
- 9585,3335
Etanol 12800,2857
46 278,2671
1302965 362572292,0000
Air 5
101694,267 18
5649,6815 811172 4582863442,0000
Total 4945445319,0000
Agar temperatur pada H-01 menjadi 70
o
C maka perlu ditambahkan steam, steam yang digunakan pada 130
o
C; 270,13 Kpa dari steam tabel diperoleh panas laten steam
λ =2173,6 kJkg = 520 kkalkg
Reklaitis,1983 Jumlah steam yang dibutuhkan; m =
λ
14 15
Q Q
−
=
520 8000
544251773, 4945445319
−
= 520
4401193546 = 8463833,7 kgjam
Tabel LB-14 Neraca panas pada H- 01 Komponen
Panas masuk kkaljam
Panas Keluar kkaljam
Glukosa 1065,0371
9585,3335 Etanol
37800829,7900 362572292,0000
Air 506449879,0000 4582863442,0000
Subtotal 544251773,8000 4945445319,0000
Steam 4401193546,0000
Total 4945445319,0000 4945445319,0000
LA.6 MENARA DISTILASI MD-01
Vd
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
V-1 FC
PC 15
17
K-101
R-101
KD
Neraca Massa Total = F
15
= F
16
+ F
17
A. Panas masuk pada 70
o
C
Panas masuk pada alur 15, Q
15
=
∑
15 masuk
NCpdT Reklaitis,1983
Q
15 total
= Q
15 glukosa
+ Q
15 etanol
+ Q
15 air
Q
15 glukosa
= F
15 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
70 25
Kgjam 774,5724
x 0,275 kkalkg
o
C x 70 – 25 K = 9585,3335 kkaljam
Q
15 air
= N
15 air
x Cp
air
dT
∫
343 298
CpdT
=
∫
343 298
1,8296x10
1
343-298 + 2
4,7211x10
-1
343
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
343
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
343
4
-298
4
= 3390,6990 kJmol = 811,1720 kkalmol = 811172 kkalkmol
Q
15 air
= Kgkmol
18 Kgjam
5 101694,267
x 811172 kkalkmol F
15
F
16
Glukosa Etanol
Air
Glukosa Air
Etanol Air
F
17
Ld Vb
Lb D
B
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 4582863442,0000 kkaljam Q
15 etanol
= N
etanol
Cp
etanol
dT
∫
343 298
CpdT
=
∫
343 298
-3,2513x10
2
343-298 + 2
4,1378x10 343
2
-298
2
- 3
1,40307x10
-2
343
3
-298
3
+ 4
1,70354x10
-5
343
4
-298
4
= 5446,3936 kJmol = 1302965 kkalkmol Q
15 etanol
=
46 12800,2857
kmoljam x 1302965 kkalkmol = 362572292,0000 kkaljam
Q
15 total
= 9585,3335 + 4582863442,0000 + 362572292,0000 = 4945445319 kkaljam
Tabel LB-14 Perhitungan panas keluar; Q
15
pada H-01 Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Glukosa 774,5724
180 4,3032
- 9585,3335
Etanol 12800,2857
46 278,2671
1302965 362572292,0000
Air 5
101694,267 18
5649,6815 811172 4582863442,0000
Total 4945445319,0000
B. Panas Keluar pada temeperatur 80
o
C = 353 K •
Kondensor
Panas bahan masuk Vd kondensor pada 80
o
C, Q
vd
=
∑
vd keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
Vd air
= N
Vd air
x Cp
air
dT
∫
353 298
CpdT
=
∫
353 298
1,8296x10
1
353-298 + 2
4,7211x10
-1
353
2
-
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
353
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
353
4
-298
4
= 4149,2443 kJmol = 992.6422 kkalmol = 992642,2 kkalkmol
Q
Vd air
= Kgkmol
18 Kgjam
533,3452 x 992642,2 kkalkmol
= 29412275,1500 kkaljam Q
Vd etanol
= N
etanol
Cp
etanol
dT
∫
353 298
CpdT
=
∫
353 298
-3,2513x10
2
353-298 + 2
4,1378x10 353
2
-298
2
- 3
1,40307x10
-2
353
3
-298
3
+ 4
1,70354x10
-5
353
4
-298
4
= 6782,6433 kJmol = 1622641,9 kkalkmol Q
Vd etanol
=
46 12800,2857
kmoljam x 1622641,9 kkalkmol = 451527824,1000 kkaljam
Q
Vd total
= 29412275,1500 + 451527824,1000 = 480940099,3000 kkaljam
Tabel LB-16 Perhitungan panas Masuk kondensor; Vd Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Etanol 12800,2857
46 278,2671
1622641,9 451527824,1000 Air
533,3452 18
29,6303 992642,2
29412275,1500
Total 480940099,3000
•
Panas Keluar D Kondensor pada temeperatur 30
o
C = 303 K Q
D
=
∑
Ld keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
D air
= N
Ld air
x Cp
air
dT
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
1,8296x10
1
303-298 + 2
4,7211x10
-1
303
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
303
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
303
4
-298
4
= 374,7045 kJmol K = 89,6422 kkalmol K = 89642,2 kkalkmol
Q
D air
= Kgkmol
18 Kgjam
533,3452 x 89642,2 kkalkmol
= 13280626,3900 kkaljam Q
D etanol
= N
etanol
Cp
etanol
dT
∫
303 298
CpdT
=
∫
303 298
-3,2513x10
2
303-298 + 2
4,1378x10 303
2
-298
2
- 3
1,40307x10
-2
303
3
-298
3
+ 4
1,70354x10
-5
303
4
-298
4
= 567,8268 kJmol = 135843,7 kkalkmol Q
D etanol
=
46 12800,2857
kmoljam x 135843,7 kkalkmol = 189004162,3000 kkaljam
Q
D total
= 13280626,3900 + 189004162,3000 = 202284788,7000 kkaljam
Tabel LB-17 Perhitungan panas keluar kondensor D Komponen
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Etanol 12800,2857
46 278,2671
135843,7 189004162,3000 Air
533,3452 18
29,6303 89642,2
13280626,3900
Total 202284788,7000
Menghitung kebutuhan air pendingin: Q
= Q
D
- Q
Vd
= 202284788,7000 - 480940099,3000 kkaljam = -278655310,6 kkaljam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Agar temperatur keluar pada Kondensor menjadi 30
o
C maka perlu ditambahkan air pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30
o
C; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40
o
C Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m =
303 313
−
air
Cp dT
dQ
=
10 1000
6 278655310,
x
= 27865,5311 kgjam •
Reboiler
Panas keluar pada alur 16, Q
16
=
∑
16 keluar
NCpdT Reklaitis,1983
Q
16 total
= Q
16 glukosa
+ Q
16 etanol
Q
16 glukosa
= N
16 glukosa
x Cp
glukosa
dT =
∫
80 25
Kgjam 774,5724
x 0,275 kkalkg
o
C x 80 – 25
o
C = 11715,4076 kkaljam
Q
16 air
= N
16 air
x Cp
air
dT
∫
353 298
CpdT
=
∫
353 298
1,8296x10
1
343-298 + 2
4,7211x10
-1
353
2
-
298
2
- 3
1,3387x10
3 −
353
3
-298
3
+ 4
1,3142x10
-6
353
4
-298
4
= 4149,2443 kJmol = 992,6422 kkalmol = 992642,2 kkalkmol
Q
16 air
= Kgkmol
18 Kgjam
9223 ,
01160 1
x 992642,2 kkalkmol = 5578700026,0000 kkaljam
Q
16 total
= 11715,4076 + 5578700026,0000 = 5578711741
kkaljam
Tabel LB-17 Perhitungan panas keluar; Q
16
pada MD-01
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kompone n
F kgjam
BM kgkmol
N kmoljam
CpdT; kkalmol
Q; kkaljam
Glukosa 774,5724
180 4,3032
- 11715,4076
Air 9223
, 01160
1 18 5620,0512
992642,2 5578700026,000
Total 5578711741,000
Total panas keluar = Q
16
+ Q
vd
= 5578711741
+
480940099,3000 = 6059651840 kkaljam
Agar temperatur pada MD-01 menjadi 80
o
C maka perlu ditambahkan steam, steam yang digunakan pada 130
o
C; 270,13 Kpa dari steam tabel diperoleh panas laten steam λ =2173,6 kJkg = 520 kkalkg
Reklaitis,1983 Jumlah steam yang dibutuhkan; m =
λ
15 16
Q Q
Q
vd
− +
=
520 4945445319
6059651840 −
=
520 1114206521
= 2142704,849 kgjam
Tabel LB-18 Neraca panas pada MD - 01 Komponen
Panas masuk Kkaljam
Panas Keluar kkaljam
Q
16
Q
vd
Glukosa 9585,3335
11715,4076 Etanol
362572292,0000 451527824,1000
Air 4582863442,0000
5578700026,0000 29412275,1500
Subtotal 4945445319,0000
5578711741,0000 480940099,3000
Steam 1114206521,0000
Pendingin 278655310,6000
Total 6059651840,0000
6059651840,0000
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
LAMPIRAN C
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 1. Tangki Penampung Molase T-101
Fungsi : Menampung molase sebelum dipompakan ke SC-101
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar.
Jumlah : 2 tangki
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Tabel LC-1 Komposisi T-101
Komponen F; kgjam
Densitas;kgm
3
V; m
3
jam
Glukosa 9909,9126
1544,00 6,4183
Sukrosa 15613,8208
1588,00 9,8324
Air 12097,4002
998,23 12,1188
Abu 8046,6664
720,00 11,1759
Total 45667,8000
39,5454
Densitas;
ρ =
39,5454 45667,8000
= 1154,817 kgm
3
= 71,9312 lbft
3
Karena 2 tangki; F =
2 45667,8000
= 22833,9 kgjam Kebutuhan perancangan = 7 hari
Faktor keamanann = 20 Perhitungan:
Volume tangki; Vt =
3
817 ,
1154 24
7 22833,9
2 ,
1 m
kg hari
jam x
hari x
jam kg
x = 3986,178 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Volume tangki; Vt =
Hs Dt
2
4 1 π
3986,178 m
3
=
Dt Dt
2 ,
1 14
, 3
4 1
2
Diameter tangki; Dt = 16,1702 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
16,1702
= 8,0851 m = 323,4032 in
Tinggi tangki; Hs = 1.2 x 16,1702 m = 19,4042 m = 63,6653 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
63,6653 71,9312
3
− ft
ft lb
= 46,0026 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 46,0026 Psi = 55,2031 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
55,2031 6
, 0,8
x psi
18.750 in
4032 ,
323 Psi
55,2031 +
− = 1,2928 in = 1 ½ in
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 16,1702 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 19,4042 m •
Tebal silinder; ts = 1 ½ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Faktor korosi
= 0,01 intahun •
Volume tangki = 3986,178 m
3
2. Pompa Molase P-101
Fungsi : Untuk mengalirkan molase dari T-01 ke SC-01
Tipe : Pompa rotary
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 45667,8000 kgjam = 27,9081 lbdetik
Densitas ; ρ
= 1154,817 kgm
3
= 71,9312 lbft
3
Viskositas, µ sukrosa 34,19= 3,559 cp
= 2,392 x 10
-3
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 71,9312
lbdetik 27,9081
= 0,388 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 0,388
0,45
71,9312
0,13
= 4,44 in Dipilih pipa 6 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 6,625 in
Diameter dalam; ID = 6,065 in = 0,5054 ft
Luas penampang; A = 28,9 in
2
= 0,2007 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,2007
detik ft
0,388 = 1,9332 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
2,392 det
1,9332 0,5054
lbft 71,9312
3 -
3
ik ft
ftx x
= 29381,5372 2100 aliran turbulen
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
f = 0,025 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 65 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,5054 = 6,5702 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,5054 = 30,324 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,5054 = 13,6458 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,5054 ft = 25,7754 ft L
∑ = 141,3154 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
5054 ,
det .
. 174
, 32
2 141,3154
ftdetik 1,9332
025 ,
4
2 2
= 0,8393 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 65 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Sehingga persamaan Bernauli menjadi; Wf =
F gc
g Z
∑ +
∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 65 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,8393 ft lbflbm = 65,8393 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,388 ft
3
detik x 71,9312 lbft
3
x 65,8393 ft lbflbm = 1837,5291lb ftdetik550 = 3,3409 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
3,3409 = 4,1762 HP = 4¼ HP
3. Screening SC-101 Fungsi
: Untuk menyaring abu dari molase Bentuk
: Silinder Vertikal yang dalamnya dipasang penyaring Jumlah
: 1 buah Bahan konstruksi
: Carbon steel Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 45667,8 kgjam
Densitas ; ρ
= 1155,0679 kgm
3
= 71,9469 lbft
3
Viskositas, µ sukrosa 41,5 = 6,6189 cp
= 4,45 x 10
-3
lbmft detik Perry,1999
Kebutuhan perancangan = ¼ jam Faktor keamanann = 20
Perhitungan:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Volume tangki; Vt =
3
817 ,
1154 4
1 45667,8
2 ,
1 m
kg jam
x jam
kg x
= 11,8636 m
3
Mesh: Suatu bukaan dalam suatu jaringan yang biasanya digunakan untuk
merancang bukaan ayakan dalam bentuk jumlah bukaaninci
Dalam hal ini ayakan terdiri 1 mesh = 1 inci = 0,025 m Luas ayakan; A
= 025
, m
11,8636
3
= 474,545 m
2
= 2
m 474,545
3
= 237,2725 m
2
A = ¼
π D
2
237,2725 m
2
= 0,785D
2
D = 17,3856 m
Jari – jari tangki, R =
2 m
17,3856
= 8,6928 m = 347,711 in
HD = 1,2
Tinggi tangki; Hs = 1.2 x 17,3856 m
= 20,8627 m = 57,042 ft Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
57,042 71,9312
3
− ft
ft lb
= 42,6942 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 42,6942 Psi = 51,2331 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
51,2331 6
, 0,8
x psi
18.750 in
7111 ,
347 Psi
51,2331 +
− = 1,3825 in = 1 ½ in
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 17,3856 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 20,8627 m •
Tebal silinder; ts = 1 ½ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
4. Pompa Screening P-102
Fungsi : Untuk mengalirkan molase dari SC-101 ke R-101
Tipe : Pompa rotary
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 38442,9136 kgjam = 23,4929 lbdetik
Densitas ; ρ
= 1327,8068 kgm
3
= 82,7064 lbft
3
Viskositas, µ sukrosa 41,5 = 6,6189 cp
= 4,45 x 10
-3
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 82,7064
lbdetik 23,4929
= 0,2841 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
ID
op
= 3,9 0,2841
0,45
82,7064
0,13
= 3,9298 in Dipilih pipa 4 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 4,5 in
Diameter dalam; ID = 4,026 in = 0,3355 ft
Luas penampang; A = 12,7 in
2
= 0,0882 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,0882
detik ft
0,2841 = 3,2211 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
4,45 det
2211 ,
3 0,3355
lbft 82,7064
3 -
3
ik ft
ftx x
= 20085,1851 2100 aliran turbulen f = 0,026
Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 60 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,3355 = 4,3615 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,3355 = 20,13 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,3355 = 9,0585 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,3355 ft = 17,1105 ft L
∑ = 110,6605 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
3355 ,
det .
. 174
, 32
2 110,6605
ftdetik 3,2211
0261 ,
4
2 2
= 5,5523 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 60 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 60 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 5,5523 ft lbflbm = 65,5523 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,2841 ft
3
detik x 82,7064 lbft
3
x 65,5523 ft lbflbm = 1540,2750 lb ftdetik550 = 2,8005 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
0,5567 = 3,5 HP = 3½ HP
5. Pompa Air P-103
Fungsi : Untuk mengalirkan air ke R-01
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 92494,0397 kgjam = 56,5241 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 62,1778
lbdetik 56,5241
= 0,9091 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 0,9091
0,45
62,1778
0,13
= 6,3916 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
0,9091 = 2,6184 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
2,6184 6651
, lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
ftx x
= 201266,7181 2100 aliran turbulen f = 0,015
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 10 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 110,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 110,4301
ftdetik 6184
, 2
015 ,
4
2 2
= 1,0614 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆Z = 10 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 10 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 1,0614 ft lbflbm
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 11,0614 ft lbflbm Daya pompa; P = Q x
ρ x Wf = 0,9090
ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 11,0614 ft lbflbm = 625,1875 lb ftdetik550 = 1,1367 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
1,1367 = 1,4209 HP = 1 ½ HP
6. Reaktor R-101
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air
untuk menghasilkan glukosa Bentuk
: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Steinless Steel
Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Tabel LC-2 Komposisi pada R-01
Komponen F; kgjam
Densitas;kgm
3
V; m
3
jam
Glukosa 9909,9126
1544,00 6,4183
Sukrosa 15613,8208
1588,00 9,8324
Air 12097,4002
998,23 12,1189
Total 38442,9136
27,5696
Densitas; ρ
= 5696
, 27
38442,9136 = 1075,1573 kgm
3
= 66,9694 lbft
3
Reaksi yang terjadi: ½ C
12
H
22
O
11
+ ½ H
2
O C
6
H
12
O
6
A B F
Ao
= 342
15613,8208 = 45,6544 kmoljam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
C
A0
= 5696
, 27
45,6544 = 1,656 kmolm
3
Dari persamaan koefisien reaksi diperoleh C
A0
= C
B0
-r
A
= waktu
x laru
Volume terurai
yang A
mol tan
persamaan 3, Levenspiel 1984
= xjam
jam m
5696 ,
27 kmoljam
45,6544
3
= 1,656 kmolm
3
jam Menghitung volume Netralizer
V = F
A0 A
A
r X
− ∆
Levenspiel, 1984 V = 45,6544 kmoljam
jam m
kmol
3
656 ,
1 1
= 27,5691 m
3
Bahan – bahan yang tidak bereaksi juga harus diperhitungkan volumenya Glukosa awal = 9909,9126 kgjam
Air = 104591,4399– 45,6544 18 = 105413,2191 kgjam
Total = 9909,9126 + 105413,2191 = 115323,1317 kgjam
Volume bahan yang tidak bereaksi; =
jam x1
kgm 1075,1573
kgjam 7
115323,131
3
= 107,2616 m
3
Volume total = 27,5691 m
3
+ 107,2616 m
3
= 134,8307 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
134,8307 m
3
= Dt
Dt
2
14 ,
3 4
1 134,8307 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 5,5577 m = 18,2348 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
5,5577
= 2,7789 m = 111,154 in
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tinggi tangki; Hs = 5,5577 m
= 18,2348 ft Tinggi elipsoidal; He = 2
4 1
x 5,5577 = 2,7789 m
Tinggi tangki total; H
T
= 5,5577 m + 2,7789 m = 8,3366m = 27,3524 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
ft 18,2348
66,9694
3
− ft
lb = 22,7153 Psi
Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd
= 1,2 x 22,7153 Psi = 27,2584 Psi Tebal silinder, ts
= nc
P SE
R x
P +
− 6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in x
tahun x
x 01
, 10
Psi 27,2584
6 ,
0,8 x
psi 18.750
in 154
, 11
1 Psi
27,2584 +
− = 0,3022 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 18,2348 ft = 5,4704 ft
W = lebar pengaduk
= 15 x 5,4704 ft = 1,0941 ft
L = panjang daun pengaduk
= ¼ x 5,4704 ft = 1,3676 ft
E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 18,2348 ft
= 4,5587 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 66,9694
5,4704 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 116,8 HP Efesiensi motor 80;
P =
0,8 116,8
= 146 HP
Penentuan coil jaket pendingin Bahan koil yang digunakan Copper OD
= 12 in Temperatur masuk umpan C-01; T
1
= 30
o
C = 86
o
F Temperatur umpan keluar C-01; T
2
= 30
o
C = 86
o
F Temperatur pendingin masuk; t
1
= 29
o
C = 84,2
o
F Temperatur pendingin keluar; t
2
= 40
o
C = 104
o
F
2
t ∆ = 104 - 86 = 18
o
F
1
t ∆ = 86 – 84,2 = 1,8
o
F
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010. 1
2 1
2
ln t
t t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
8 ,
1 18
ln 8
, 1
18 −
= LMTD
= 8,57
o
F
Dari neraca panas Q = 6758851,819 kkaljam = 26820840,55 Btujam
U
D
fluida panas heavy organic, fluida dingin air = 5 – 75 tabel 8 Kern, 1965
Diambil U
D
= 75 , maka Luas perpindahan panas yang dibutuhkan
A = t
x U
Q
D
∆ =
8,57 75
5 26820840,5
x = 41728,26 ft
2
Untuk tube 1½ in luas permukaan perpindahan panasft = 0,3925 ft
2
Luas perpindahan panas per lilitan = 3,14 x 0,3925 x 18,6625 ft tinggi shell = 23,0006 ft
2
lilitan Jumlah lilitan secara keseluruhan = 41728,26 ft
2
23,0006 = 1814 lilitan
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 5,5577 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 8,3366m •
Tebal silinder; ts = ½ in
Bahan konstruksi = Carbon steel
• Faktor korosi
= 0,01 intahun •
Diameter pengaduk = 5,4704 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Daya motor
= 146 HP •
Tipe pengaduk = propeler
7. Pompa Reaktor P-104
Fungsi : Untuk mengalirkan produk R-101 ke ST-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 130115,1741 kgjam = 79,5148 lbdetik
Densitas ; ρ
= 1075,1573 kgm
3
= 66,9694 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 66,9694
lbdetik 79,5148
= 1,1873 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,1873
0,45
66,9694
0,13
= 7,277 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
1,1873 = 3,4196 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
3,4196 6651
, lbft
66,9694
4 -
3
ik ft
ftx x
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 283114,3166 2100 aliran turbulen f = 0,014
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 40 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 140,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 140,4301
ftdetik 3,4196
014 ,
4
2 2
= 2,1487 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 40 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 40 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 2,1487 ft lbflbm = 42,1487 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,1873 ft
3
detik x 66,9694 lbft
3
x 42,1487 ft lbflbm = 3351,3598 lb ftdetik550 = 6,0933 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
6,0933 = 7,616 HP = 7 ¾ HP
8. Tangki Sterilisasi ST-101
Fungsi : Memanaskan umpan untuk mensterilkan dari mikroba - mikroba
Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar tutup elipsoidal.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 75
o
C
Tekanan = 2 atm
Laju alir bahan masuk;F = 130115,1741 kgjam
Densitas;
ρ = 1075,1843 kgm
3
= 66,9711 lbft
3
Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanann = 20
Perhitungan: Volume tangki; Vt
=
3
1843 ,
1075 1
1 130115,174
2 ,
1 m
kg jam
x jam
kg x
= 145,2199 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Volume tangki; Vt =
Hs Dt
2
4 1 π
145,2199 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
145,2199 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 5,688 m = 18,6625 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
5,688
= 2,844 m = 113,76 in
Tinggi tangki; Hs = 5,688 m
= 18,6625 ft Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 5,688 m = 1,422 m Tinggi tangki total; H
T
= 5,688 m + 1,422 m = 7,11 m = 23,3279 ft Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 2 atm = 29,4 psi
Ph = 29,4 Psi +
144 1
ft 18,6625
66,9711
3
− ft
lb = 37,6144 Psi
Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd
= 1,2 x 37,6144 Psi = 45,1373 Psi Tebal silinder, ts
= nc
P SE
R x
P +
− 6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in x
tahun x
x 01
, 10
Psi 45,1373
6 ,
0,8 x
psi 18.750
in 76
, 113
Psi 45,1373
+ −
= 0,4425 in Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; 4
, 4
1 ,
5 1
, 3
, =
= =
= E
D Da
L Da
W Dt
Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 18,6625 ft
= 5,5988 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 5,5988 ft
= 1,1198 ft L
= panjang daun pengaduk = ¼ x 5,5988 ft
= 1,3997 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 18,6625 ft = 4,6656 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 66,9711
5,5988 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 131,170 HP Efesiensi motor 80;
P =
0,8 131,170
= 163,96 Hp = 164 HP Penentuan coil jaket pemanas
Bahan koil yang digunakan Copper OD = 12 in
Temperatur masuk umpan ST-01 = 30
o
C = 86
o
F
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Temperatur umpan keluar ST-01 = 75
o
C = 167
o
F Temperatur steam masuk
= 130
o
C = 266
o
F
2
t ∆ = 266 – 167 = 99
o
F
1
t ∆ = 266– 86 = 180
o
F
1 2
1 2
ln t
t t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
180 99
ln 180
99 −
= LMTD
= 135,4968
o
F
Dari neraca panas Q = 4682710059 kkaljam = 1,858 x10
10
Btujam U
D
fluida dingin heavy organic, fluida panas steam = 6 – 60 tabel 8 Kern, 1965
Diambil U
D
= 60 , maka Luas perpindahan panas yang dibutuhkan
A = t
x U
Q
D
∆ =
135,4968 60
x10 1,858
10
x = 2285681,94 ft
2
Untuk tube ½ in luas permukaan perpindahan panasft = 0,1309 ft
2
Luas perpindahan panas per lilitan = 3,14 x 0,1309 x 18,6625 ft tinggi shell = 7,6708 ft
2
lilitan Jumlah lilitan secara keseluruhan = 2285681,94 7,6708 = 297972 lilitan
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 5,688 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 7,11 m •
Tebal silinder; ts = ½ in
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
• Diameter pengaduk
= 5,5988 ftt •
Daya motor = 164 HP
• Tipe pengaduk
= propeler
9. Pompa Tangki Sterilisasi P-105
Fungsi : Untuk mengalirkan produk ST-101 ke C-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 75
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 130115,1741 kgjam = 79,5148 lbdetik
Densitas ; ρ
= 1075,1573 kgm
3
= 66,9694 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 66,9694
lbdetik 79,5148
= 1,1873 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,1873
0,45
66,9694
0,13
= 7,277 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
1,1873 = 3,4196 ftdetik
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
3,4196 6651
, lbft
66,9694
4 -
3
ik ft
ftx x
= 283114,3166 2100 aliran turbulen f = 0,014
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 40 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 140,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 140,4301
ftdetik 3,4196
014 ,
4
2 2
= 2,1487 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 40 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 40 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 2,1487 ft lbflbm = 42,1487 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,1873 ft
3
detik x 66,9694 lbft
3
x 42,1487 ft lbflbm = 3314,8634 lb ftdetik550 = 6,0270 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
6,0270 = 7,533 HP = 7 ¾ HP
10. Cooler C-101
Fungsi : Mendinginkan umpan sebelum dimasukkan ke F-101
Jenis : Double pipe heat exchanger
Dipakai : Pipa 2
× 1 ¼ in IPS, 15 ft hairpin
- Fluida panas
Laju alir fluida panas = 130115,1741 kgjam = 286852,8038
Temperatur awal T
1
= 75 °C = 167 °F
Temperatur akhir T
2
= 30 °C = 86 °F
- Fluida dingin
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Laju alir fluida dingin = 468271,0059 kgjam = 1032350,213 lb
m
jam Temperatur awal t
1
= 29 °C = 84m2 °F
Temperatur akhir t
2
= 40 °C = 104 °F
Panas yang diserap Q = 4682710059 kkaljam = 1,858 x10
10
Btujam 1
∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin
Selisih
T
1
=
167 °F
Temperatur yang lebih tinggi t
2
=
104 °F
∆t
1
= 63 °F
T
2
=
86 °F
Temperatur yang lebih rendah t
1
=
84,2 °F
∆t
2
= 1,8 °F
T
1
– T
2
= 81 °F
Selisih t
2
– t
1
= 19,8 °F
∆t
2
– ∆t
1
= -61,2 °F
1 2
1 2
ln t
t t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
8 ,
1 63
ln 8
, 1
63 −
= LMTD
= 17,213
o
F
2 T
c
dan t
c
= +
= +
= 2
86 167
2 T
T T
2 1
c
126,5 °F
= +
= +
= 2
2 ,
84 104
2 t
t t
2 1
c
94,1 °F
Fluida dingin : anulus, air pendingin
3 Flow area tube
ft 1723
, 12
2,067 2
D =
=
Tabel 11, Kern, 1965
ft 1383
, 12
1,66 1
D =
=
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
2 0083
, 4
2 1383
, 2
1723 ,
4 2
1 D
2 2
D a
a ft
= −
= −
=
π π
Diameter ekivalen = D
a
= 0761
, 1383
, 2
1383 ,
2 1723
, 1
D 2
1 D
2 2
D =
− =
− ft
4 Kecepatan massa
a a
W a
G =
2 ft
jam m
lb 566
, 124379543
0,0083 3
1032350,21 a
G ⋅
= =
5 Pada t
c
= 94,1 °F, dari gambar 15 diperoleh µ = 0,5 cP Kern, 1965
µ = 0, 5 cP = 0, 5 × 2,42 = 1,2096 lb
m
ft. jam a
G e
D Re
a
× =
9356 ,
7825134 1,2096
566 ,
124379543 0761
, a
Re =
× =
6 Dari gambar 24 diperoleh J
H
= 40 Kern, 1965
7 Pada t
c
= 94,1 °F, diperoleh dari Gambar 3 c = 1,1 Btulb
m
. F Kern, 1965
Dari tabel 5 diperoleh k = 0,4 Btujamft
2
Fft Kern, 1965
1,4927 3
1 0,4
2096 ,
1 1
, 1
3 1
=
× =
⋅
k c
µ
8 Dari pers 6.15b h
=
14 ,
w 3
1 k
c e
D k
H J
µ µ
µ
⋅ Kern, 1965
= 1
4927 ,
1 0761
, 4
, 40
× ×
×
= 313,6469 Btujamft
2
F
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Fluida panas : inner pipe, liquid organic
3 ′ D =
ft 0,115
12 1,38 =
2
ft 0,0104
4 2
D p
a =
=
π
4 ′ Kecepatan massa dengan mengguanakan persamaan 7.2 Kern, 1965
p a
w p
G =
2 ft
jam m
lb 031
, 27582002
0,0104 8
286852,803 p
G ⋅
= =
5 ′ Pada t
c
= 126,5 °F, dari Gambar 14 diperoleh µ = 0,6 cP = 1,4515 lb
m
ft
2
⋅jam
p DG
p Re
= Kern, 1965
9421 ,
11430 1,4515
6 144274,392
0,1150 p
Re =
× =
6 ′ Taksir J
H
dari Gambar 28, Kern, diperoleh J
H
= 42 Kern, 1965 7
′ Pada t
c
= 126,5 °F, c = 0,03 Btulb
m
F k = 0,6 Btujamft
2
Fft
4171 ,
3 1
0,6 4515
, 1
03 ,
3 1
=
×
=
⋅ k
c
µ
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
8 ′ Persamaan 6.15a h
i
=
14 ,
w 3
1 k
c D
k H
J
µ
µ
µ ⋅
Kern, 1965
h
i
= 1
4171 ,
1150 ,
6 ,
42 ×
× ×
= 91,4031
9 ′ Persamaan 6.5
Kern, 1965 h
i0
= h
i
9857 ,
75 66
, 1
38 ,
1 4031
, 91
= ×
= OD
ID Btujamft
2
F
9 Clean Overall coefficient, U
C
F .
ft .
Btujam 1671
, 61
6469 ,
313 9857
, 75
6469 ,
313 9857
, 75
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° =
+ ×
= +
× =
10 U
D
R
d
ketentuan = 0,002
002 ,
61,1671 1
R U
1 U
1
D C
D
+ =
+ =
jamft
2
FBtu U
D
= 54,4999 Btujamft
2
F
11 Luas permukaan yang diperlukan
Q = t
A U
D
∆ ×
× A =
7584 ,
242 7596
, 9
4999 ,
54 6
129122,484 t
U Q
D
= ×
= ∆
×
ft
2
Panjang yang diperlukan = 0653
, 558
435 ,
7584 ,
242 =
lin ft Berarti diperlukan 19 pipa hairpin 15 ft yang disusun seri.
12 Luas sebenarnya = 19 x 2 x 15 x 0,917 = 247,95 ft
2
, maka : U
D
= 53,3588
4426 ,
88 95
, 247
6 129122,484
t A
Q =
× =
∆ ×
Btujamft
2
F
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
R
D
= 0,0024
53,3588 1,1671
6 53,3588
1,1671 6
U U
U U
D C
D C
= ×
− =
× −
jamft
2
FBtu
Pressure drop Fluida dingin : anulus, air pendingin
1 D
e ’
= D
2
– D
1
= 0,1723 – 0,1383 ft = 0,0339 ft Re
a ’
= 2211
, 4675
1,2096 6
166729,640 0,0339
G D
a e
= ×
= ×
µ Persamaan 3.47b f = 0,0035 +
0,0111 42
, 2211
, 4675
0,264 =
Kern, 1965 s = 0,9861
, = 0,9861 × 62,5 = 61,613
2 F
a
=
0339 ,
2 6313
, 61
8 10
. 18
, 4
2 19
15 2
2 6406
, 166729
0111 ,
4 D
g 2
L 4fG
e 2
2 a
× ×
× ×
× ×
× ×
=
ρ = 6,5268 ft
3 V =
0,7515 6313
, 61
3600 6
166729,640 3600
G
a
= ×
=
ρ fps
F
i
= 19 0,1666
2 ,
32 2
7515 ,
19 2
2 2
=
×
× =
× g
V ft
∆P
a
=
2,8648 144
6313 ,
61 0,1666
6,5268 =
× +
psi ∆P
a
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas : inner pipe, liquid organic
1 ′ Untuk Re
p
= 11430,9421 f = 0,0035 +
0,0087 42
, 9421
, 11430
0,264 =
s = 0,8295 , = 0,8295
× 62,5 = 51,8438
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
2 ′
F
p
=
1150 ,
2 8438
, 51
8 10
. 18
, 4
2 19
15 2
2 3926
, 144274
0087 ,
4 D
g 2
L 4fG
e 2
2 a
× ×
× ×
× ×
× ×
=
ρ = 1,6005 ft
3 ′ ∆P
p
=
0,5672 144
1625 ,
49 6005
, 1
= ×
psi ∆P
p
yang diperbolehkan = 10 psi
11. Pompa Cooler P-106
Fungsi : Untuk mengalirkan produk C-101 ke F-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 130115,1741 kgjam = 79,5148 lbdetik
Karena ada 6 unit maka =
6 5148
, 79
= 13,2525 ibdetik Densitas ;
ρ = 1075,1573 kgm
3
= 66,9694 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 66,9694
lbdetik 13,2525
= 0,1978 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 0,1978
0,45
66,9694
0,13
= 6,7291 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
0.1978 = 0,5697 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
0,5697 6651
, lbft
66,9694
4 -
3
ik ft
ftx x
= 47165,85 2100 aliran turbulen f = 0,014
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 30 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 130,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 130,4301
ftdetik 3,4196
014 ,
4
2 2
= 1,9956ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 30 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 30 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 1,9956 ft lbflbm = 31,9956 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,1978 ft
3
detik x 66,9694 lbft
3
x 31,9956 ft lbflbm = 423,8325 lb ftdetik550 = 0,770 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
0,770 = 0,9632 HP = 1 HP
12. Fermentor F-101
Fungsi : Tempat berlangsungnya fermentasi.
Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar tutup elipsoidal.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Laju alir bahan masuk; F = 139501,5641 kgjam
Densitas;
ρ =
1104.379
kgm
3
= 68,7896 lbft
3
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kebutuhan perancangan = 30 jam Faktor keamanann = 20
Perhitungan: Volume tangki; Vt
=
3
1104.379 30
kgjam 1
139501,564 2
, 1
m kg
jam x
x
= 4547,4029 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1,4 Perry,1999
Volume tangki; Vt =
Hs Dt
2
4 1
π
4547,4029 m
3
= Dt
Dt 4
, 1
14 ,
3 4
1
2
Diameter tangki; Dt = 16,0497 m = 52,6591 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
16,0497
= 8,0249 m = 320,994 in
Tinggi tangki; Hs = 1,4 x 16,0497 m
= 22,4696 m = 73,7227 ft Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 16,0497 m = 4,0124 m
Tinggi tangki total; H
T
= 22,4696 m + 4,0124 m = 26,482 m
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
ft 73,7227
68,7896
3
− ft
lb = 49,44 Psi
Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd
= 1,2 x 49,44 Psi = 59,328 Psi Tebal silinder, ts
= nc
P SE
R x
P +
− 6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in x
tahun x
x 01
, 10
Psi 59,328
6 ,
0,8 x
psi 18.750
in 994
, 320
Psi 59,328
+ −
= 1,3726 in Digunakan silinder dengan ketebalan 1½ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah multi blade impeller Perry,1999
dengan ketentuan;
24 ,
, 095
, ,
4 ,
= =
= D
E Da
W Dt
Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,4 x 52,6591 ft = 21,0636 ft
W = lebar pengaduk
= 0,095 x 21,0636 ft = 2,001 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = 0,24 x 52,6591 ft = 12,6382 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 68,7896
21,0636 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 101545 HP
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Efesiensi motor 80; P
= 0,8
101545 = 126931 HP
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 22,4696 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 26,482 m •
Tebal silinder; ts = 1½ in
Bahan konstruksi = Carbon steel
• Faktor korosi
= 0,01 intahun •
Diameter pengaduk = 21,0636 ft •
Daya motor = 126931 HP
• Tipe pengaduk
= multi blade impeller
13. Pompa Fermentor P-107
Fungsi : Untuk mengalirkan produk F-01 ke T-02
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 139501,5641 kgjam = 85,2510 lbdetik
Densitas ; ρ
=
1104.379
kgm
3
= 68,7896 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 68,7896
lbdetik 85,2510
= 1,2393 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,2393
0,45
68,7896
0,13
= 7,445 in
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD
= 8,625 in Diameter dalam; ID
= 7,981 in = 0,6651 ft Luas penampang; A
= 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
1,2393 = 3,5694 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
3,5694 0,6651
lbft 68,9896
4 -
3
ik ft
ftx x
= 303544,7148 2100 aliran turbulen f = 0,014
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 25 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 125,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
x 6651
, det
. .
174 ,
32 2
ft 125,4301
ftdetik 5694
, 3
014 ,
4
2 2
= 2,0910 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 25 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 25 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 2,0910 ft lbflbm = 27,0910ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,2393 ft
3
detik x 68,7896 lbft
3
x 27,0910 ft lbflbm = 2288,2122 lb ftdetik550 = 4,16 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
4,16 = 5,2 HP = 5 ¼ HP
14. Tangki Penampung Etanol T-102 Fungsi
: Menampung etanol sementara Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar. Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Data: Kondisi penampungan : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Laju alir bahan masuk = 139501,5641 kgjam
Densitas ; ρ
=
1104.379
kgm
3
= 68,7896 lbft
3
Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanann = 20
Perhitungan: Volume tangki; Vt
=
3
379 ,
1104 1
1 139501,564
2 ,
1 m
kg jam
x jam
kg x
= 151,58 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
151,58 m
3
= Dt
Dt 2
, 1
14 ,
3 4
1
2
Diameter tangki; Dt = 5,4382 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
5,4382
= 2,7191 m = 108,764 in
Tinggi elipsoidal;He = ¼ 5,4382 = 1,3596 m
Tinggi tangki; Hs = 1.2 x 5,4382 m
= 6,5268 m = 21,4112 ft
Tinggi tangki; H
T
= 5,4382 + 1,3596 = 6,7978 m
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 2 atm = 29,4 psi
Ph = 29,4 Psi +
144 1
21,4112 68,7896
3
− ft
ft lb
= 39,1505 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 39,1505 Psi = 46,9807 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
46,9807 6
, 0,8
x psi
18.750 in
764 ,
08 1
Psi 46,9807
+ −
= 0,44 in = ½ in Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 5,4382 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 6,7978 m •
Tebal silinder; ts = ½ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
15. Pompa Tangki etanol P-108
Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari T-102 ke Fp-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 139501,5641 kgjam = 85,2510 lbdetik
Densitas ; ρ
=
1104.379
kgm
3
= 68,7896 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 68,7896
lbdetik 85,2510
= 1,2393 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
ID
op
= 3,9 1,2393
0,45
68,7896
0,13
= 7,445 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
1,2393 = 3,5694 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
3,5694 0,6651
lbft 68,9896
4 -
3
ik ft
ftx x
= 303544,7148 2100 aliran turbulen f = 0,014
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 25 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 125,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
x 6651
, det
. .
174 ,
32 2
ft 125,4301
ftdetik 5694
, 3
014 ,
4
2 2
= 2,0910 ft lbflbm
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tinggi pemompaan ∆Z
= 20 ft
Dari persamaan Bernauli; ∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 20 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 2,0910 ft lbflbm = 22,0910ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,2393 ft
3
detik x 68,7896 lbft
3
x 22,0910 ft lbflbm = 1861,9574lb ftdetik550 = 3,3853 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
3,3853 = 4,23 HP = 4 ¼ HP
16. Filter Press Fp-101
Fungsi : Untuk memisahkan Sacaromycess dari produk etanol Jenis : Plate and Frame Filter Press
Kondisi Operasi
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Suhu : 30
C Tekanan
: 45 psia Diketahui:
Laju alir umpan = 130723,844 kgjam
Laju alir cake = 15454,5927 kgjam
Laju alir filtrat = 115269,2513 kgjam
Densitas filtrat; ρ = 971,9368 kgm
3
Densitas cake;
s
ρ = 1440 kgm
3
Menghitung fraksi massa cake dalam umpan; W W =
130723,844 15454,5927
= 0,11822
Volume cake hasil penyaringan; V V =
1440 15454,5927
= 10,7324 m
3
Diasumsi: tebal cake pada filter; L = 100 cm = 1 m
Porositas partikel pada cake; ε = 0,303
Maka luas penyaringan efektif ; A adalah: LA 1 -
ε
s
ρ = ρ V + ε LA
W W
− 1
1 A 1- 0,303 1440 = 15454,5927 10,7324 + 0,303 1 A
− 0,11822
1 0,11822
A = 173410,3441 m
2
Faktor keamanan = 20
Luas penyaringan efektif; A = 173410,3441 x 1,2 = 208092,41 m
2
Direncanakan setiap plate memiliki luas 400 m
2
Sehingga jumlah plate yang diperlukan =
400 208092,41
= 520 plate
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
17. Pompa Filter Press P-109
Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari Fp-101 ke H-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 115269,2513 kgjam = 70,4423 lbdetik
Densitas ; ρ
= 971,9368 kgm
3
= 60,54 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 60,54
lbdetik 70,4423
= 1,1636 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,1636
0,45
60,54
0,13
= 7,1176 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
1,1636 = 3,3514 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
3,3514 6651
, lbft
60,54
4 -
3
ik ft
ftx x
= 250825,1524 2100 aliran turbulen f = 0,015
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Panjang pipa lurus L
1
= 10 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 110,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 4301
, 10
1 etik
3,3514ftd 015
, 4
2 2
= 1,7389 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 10 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 10 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 1,7389 ft lbflbm = 11,7389 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,1636 ft
3
detik x 60,54 lbft
3
x 11,7389 ft lbflbm = 826,9376 lb ftdetik550 = 1,504 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
1,504 = 1,8794 HP = 2 HP
18. Pompa Filter Press P-110
Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari Fp-101 ke Bp-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 15454,5927 kgjam = 9,4444 lbdetik
Densitas ; ρ
= 1440 kgm
3
= 89,6947 lbft
3
Perry,1999 Viskositas,
µ = 30 cp
= 2,02 x 10
-2
lbmft detik Kern,1984
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 89,6947
lbdetik 9,4444
= 0,1053 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 0,1053
0,45
89,6947
0,13
= 2,541 in Dipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Diameter Luar; OD = 3,5 in
Diameter dalam; ID = 3,068 in = 0,2557 ft
Luas penampang; A = 7,38 in
2
= 0,0513 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,0513
detik ft
0,1053 = 2,0526 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
2,02 det
2,0526 2557
, lbft
89,6947
2 -
3
ik ft
ftx x
= 2330,5432 2100 aliran turbulen f = 0,028
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 7 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,2557 = 3,3241 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,2557 = 6,9039 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,2557 ft = 13,0407 ft L
∑ = 30,6107 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
2557 ,
det .
. 174
, 32
2 30,6107
ftdetik 0536
, 2
0,028 4
2 2
= 0,8789 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 7 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 7 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,8789 ft lbflbm = 7,8789 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,1053 ft
3
detik x 89,6947 lbft
3
x 7,8789 ft lbflbm = 74,4153 lb ftdetik550 = 0,135 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
0,1353 = 0,16 HP = ¼ HP
19. Bak Penampung BP-101
Fungsi : Untuk menampung hasil samping dari Fp-101
Bentuk : Prisma segi empat beraturan
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 15454,5927 kgjam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Densitas ; ρ
= 1440 kgm
3
= 89,6947 lbft
3
Perry,1999 Faktor keamanan; Fk = 20
Volume bak; Vb =
3
1440 jamhari
24 x
hari 7
x kgjam
15454,5927 x
1.2 m
kg = 2163,6430 m
3
Luas bak = PLT;
Dimana; P
= Panjang bak = 2 lebar bak; L = tinggi bak T 2163,6430 m
3
= 2LLL = 2L
3
L = 10,2632 m
P = 2 x 10,2632 m = 20,5265 m
T = 10,2632 m
Luas bak; A = 20,5265 m x 10,2632 m = 210 m
2
20. Heater HE-101
Fungsi :Memanaskan etanol sebelum dialirkan ke MD-101 Jenis : Shell and tube exchanger
Digunakan : 1-4 Shell and exchanger, 18 BWG, ¾ in tube segi tiga pith 1516
Fluida panas steam
Laju alir steam masuk = 8463833,7 kgjam = 18620434,14 lbjam
Temperatur steam masuk T
1
= 130
o
C = 266
o
F Temperatur steam keluar T
2
= 130
o
C = 266
o
F Fluida dingin campuran etanol
Laju alir bahan masuk = 115269,2513 kgjam = 253592,3529 lbjam
Temperatur fluida masuk; t
1
= 30
o
C = 86
o
F
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Temperatur fluida keluar; t
2
= 70
o
C = 158
o
F
2
t ∆ = 266 – 158
= 108
o
F
1
t ∆ = 266 – 86
= 180
o
F
1 2
1 2
ln t
t t
t LMTD
∆ ∆
∆ −
∆ =
180 108
ln 180
108 −
= LMTD
= 141
o
F
Dari neraca panas Q = 4401193546 kkaljam = 1,75 x 10
10
Btujam Diambil 10 unit heater
U
D
fluida dingin etanol, fluida panas steam = 200 – 700 tabel 8 Kern, 1965
Diambil U
D
= 500 , maka Luas perpindahan panas yang dibutuhkan
A = t
x U
Q
D
∆ =
141 500
10 x
1,75
10
x =
= 248227 ft
2
Diambil panjang silinder 110 ft Luas permukaan luar untuk tube OD ¾ in a” = 0,1963 ft
2
ft Tabel 10 Kern, 1965 Jumlah tube =
ll
Lxa A
= 1963
, 110
248227 x
= 11496 buah Diambil 10 unit heater, sehingga jumlah tube per heater = 1149610 =1149,6
a Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat = 1258 tube ID shell 39 in,ID shell 39
in,BWG 18, at’ 0,334 in b
Koreksi U
D
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
A = L x Nt x a” A = 110 x 11496 x 0,1963 = 248233 ft
2
U
D
=
t Ax
Q ∆
= 141
248233 10
x 1,75
10
x = 499,99
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Fluida panas steam; tube 4 Flow area = at =
xP Ntxat
144 at’ = 0,334 in
2
tabel 10 at =
4 144
334 ,
1258 x
x = 0,7295 ft
2
5. Kecepatan massa Gt =
at w
Pers 7.2, Kern 1965
Gt = 7295
, 4
18620434,1 = 25524926,85 lbjam ft
2
6. Bilangan Reynold µ = 0,013 cp = 0,03146 lbmft
2
jam Gambar 15, Kern 1965
ID = 0,652 in = 0,0543 ft tabel 10 kern, 1965
Ret = µ
Gt x
ID Ret =
03146 ,
5 25524926,8
0543 ,
x = 44056056,2
9. Kondensasi steam hio = 1500 Btujam ft
2
F
Fluida dingin udara; shell 4’ Flow area shell as
as = PT
x B
x C
x Ds
144 Pers 7-1,Kern, 1965
Ds = Diameter shell = 39 in B = Buffle spacing = 7 in
PT = tube pitch = 1516 C’ = 38
As = 16
15 144
7 8
3 39
x x
x = 0,758 ft
2 5’
Gs = as
w Gs =
758 ,
9 253592,352
= 334554,5555 lbjam ft
2
6’ Bilangan Reynold µ = 0,8 cp = 1,936 lbmft
2
jam Gambar 15, Kern 1965
Dari gambar 28, Kern 1965; ¾ in, 1516 PT De = 1,08 in= 0,09 ft
Res = µ
Gs x
De Res =
936 ,
1 5
334554,555 09
, x
=15553 7’ JH = 70 Gambar 24, Kern 1965
8’ Cp = 15,6603 Btulbm
o
F K = 0,0087 Kern 1965
3 1
k c
µ =
3 1
0087 ,
936 ,
1 6603
, 15
x = 15,156
9’ x
De k
x JH
s ho =
φ
3 1
k c
µ
= 100 x 156
, 15
09 ,
0087 ,
x = 146,508
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Koefisien bersih keseluruhan; U
C
=
hio ho
hoxhio +
= 1500
146,508 1500
146,508 +
x = 133,4716
Koefisien kotor Rd =
C D
C D
xU U
U U
−
= 133,4716
998 ,
499 133,4716
998 ,
499 x
− = 0,005
Untuk Rd = 0,003 diterima
21. Pompa Heater P-111
Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari H-101 ke MD-101
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 115269,2513 kgjam = 70,4423 lbdetik
Densitas ; ρ
= 971,9368 kgm
3
= 60,54 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Perry,1999
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 60,54
lbdetik 70,4423
= 1,1636 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,1636
0,45
60,54
0,13
= 7,1176 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,3472
detik ft
1,1636 = 3,3514 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
5,38 det
3,3514 6651
, lbft
60,54
4 -
3
ik ft
ftx x
= 250825,1524 2100 aliran turbulen f = 0,015
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 10 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 110,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 4301
, 10
1 etik
3,3514ftd 015
, 4
2 2
= 1,7389 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 10 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 10 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 1,7389 ft lbflbm = 11,7389 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,1636 ft
3
detik x 60,54 lbft
3
x 11,7389 ft lbflbm = 826,9376 lb ftdetik550 = 1,504 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
1,504 = 1,8794 HP = 2 HP
22. Menara Destilasi MD-101
Fungsi : Untuk mendestilasi etanol hingga 96
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 80
o
C.1atm Laju alir bahan masuk
= 115269,2513 kgjam Densitas ;
ρ = 971,9368 kgm
3
= 60,54 lbft
3
Menghitung diameter dan tinggi menara Laju alir destilat
= 13333,6309 kgjam Densitas ;
ρ
destilat
= 49,5527 lbft
3
Untuk etanol – air = 60 tray Tabel 13-7, Perry,1999
Dipakai tray spacing = 6 in ; KV = 0,12 Ibft
2
menit
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kecepatan destilat maksimum; Vmak = KV
3 1
ρ = 0,12 lbft
2
menit 49,5527 lbft
3 13
= 0,441 ftmenit Tinggi kolom; H
= jumlah tray x tray spacing = 60 x 0,15 m = 9 m = 29,529 ft = 30 ft
Waktu destilasi,t =
ftmenit 0,441
ft 29,529
= 66,9592 menit = 1,116 jam
Volume kolom =
kgm3 971,9368
jam 1,116
x kgjam
3 115269,251
x 1,2
= 158,8257 m
3
Vt = ¼
π D
2
H 158,8257 m
3
= ¼ 3,14D
2
9 D
= 4,74 m diambil ½ meter R
=
2 74
, 4
= 2,371 m = 94,84 in
Dimana Po = Tekanan awal 2 atm = 29,4 psi
Ph = 29,4 Psi +
144 1
30 60,54
3
− ft
ft lb
= 41,5921 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 41,5921 Psi = 49,9105 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
49,9105 6
, 0,8
x psi
18.750 in
84 ,
94 Psi
49,9105 +
−
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 0,416 in Diambil ½ in
23. Pompa Etanol P-112
Fungsi : Untuk mengalirkan etanol dari MD-01 ke T-03
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 13333,6309 kgjam = 8,148 lbdetik
Densitas ; ρ
= 795,5409 kgm
3
= 49,5527 lbft
3
Viskositas, µ
= 1,1 cp = 7,394 x 10
-4
lbmft detik Kern,1965
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 49,5527
lbdetik 8,148
= 0,1644 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 0,1644
0,45
49,5527
0,13
= 2,875 in
Dipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950 Diameter Luar; OD
= 3,5 in Diameter dalam; ID
= 3,068 in = 0,2557 ft Luas penampang; A
= 7,38 in
2
= 0,0513 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,0513
detik ft
0,1644 = 3,205 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
7,394 det
205 ,
3 0,2557
lbft 49,5527
4 -
3
ik ft
ftx x
= 54917 2100 aliran turbulen
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
f = 0,021 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 10 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,2557 = 3,3241 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,2557 = 15,342 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,2557 = 6,9039 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,2557 ft = 13,0407 ft L
∑ = 48,6107 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
2557 ,
det .
. 174
, 32
2 6107
, 48
ftdetik 205
, 3
021 ,
4
2 2
= 2,549 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 20 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 20 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 2,5491 ft lbflbm = 22,5491 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,1644 ft
3
detik x 49,5527 lbft
3
x 22,5491 ft lbflbm = 183,696 lb ftdetik550 = 0,334 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
0,334 = 0,417 HP = ½ HP
24. Tangki Penyimpan etanol T-103
Fungsi : Menyimpan etanol selama satu minggu
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30
o
C
Tekanan = 1 atm
Laju alir bahan; F = 13333,6309 kgjam
Densitas;
ρ = 795,5409 kgm
3
= 49,5527 lbft
3
Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor keamanann = 20
Perhitungan: Volume tangki; Vt
=
3
5409 ,
795 24
7 kgjam
13333,6309 2
, 1
m kg
hari jam
x hari
x x
= 3379 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
3379 m
3
=
Dt Dt
2 ,
1 14
, 3
4 1
2
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Diameter tangki; Dt = 15,3 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
15,3
= 7,652 m = 306 in
Tinggi tangki; Hs = 1.2 x 15,3 m
= 18,36 m = 60,2392 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
60,2392 49,5527
3
− ft
ft lb
= 35,085 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 35,085 Psi = 42,1022 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
42,1022 6
, 0,8
x psi
18.750 in
306 Psi
42,1022 +
− = ½ in
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 15,3 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 18,36 m •
Tebal silinder; ts = ½ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
25. Pompa Bottom Produk P-113
Fungsi : Untuk mengalirkan produk bawah MD-101 keRB-
102 Tipe
: Pompa sentrifugal
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 80
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 101935,4947 kgjam = 62,2939 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,4 cp = 2,69 x 10
-4
lbmft detik Kern,1965
Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3
lbft 62,1778
lbdetik 62,2939
= 1 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1
0,45
62,1778
0,13
= 6,67 in Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 8,625 in
Diameter dalam; ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Luas penampang; A = 50 in
2
= 0,3472 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 0,6651
detik ft
1 = 1,504 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det x10
2,69 det
1,504 6651
, lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 231216,27 2100 aliran turbulen
f = 0,022 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 7 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft L
∑ = 107,4301 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6651 ,
det .
. 174
, 32
2 107,4301
ftdetik 1,504
022 ,
4
2 2
= 0,4823 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆Z = 7 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 7 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,4823 ft lbflbm = 7,4823 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 1 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 7,4823 ft lbflbm = 465,2329 lb ftdetik550 = 0.8458 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
0,8458 = 1,057 HP = 1 ¼ HP
26. Bak Penampung BP-102
Fungsi : Untuk menampung hasil samping dari MD-101
Bentuk : Prisma segi empat beraturan
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 80
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 101935,4947 kgjam
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
Perry,1999 Faktor keamanan; Fk
= 20 Volume bak; Vb
=
3
23 ,
998 jamhari
24 x
hari 7
x kgjam
7 101935,494
x 1.2
m kg
= 20586,63 m
3
Luas bak = PLT;
Dimana; P
= Panjang bak = 2 lebar bak; L = tinggi bak T 20586,63 m
3
= 2LLL = 2L
3
L = 21,75 m
P = 2 x 21,75 m = 43,493 m
T = 21,75 m
Luas bak; A = 21,75 m x 43,493 m = 946 m
2
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI UTILITAS
1. Pompa Air Sungai PU-01
Fungsi : Untuk mengalirkan air dari sungai dari screening
ke bak penampung Tipe
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 4 buah Bahan konnstruksi
: Carbon steel Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3984956,796 kgjam = 2435,25 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2435,25
= 39,1659 ft
3
detik Dibuat 4 buah pompa
= 39,16594 = 9,7915 Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,7915
0,45
62,1778
0,13
= 18,626 in Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,7915 = 4,8454 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,8454
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 895981 2100 aliran turbulen
f = 0,015 Sandler,1987
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 10 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 1 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 1 x 30 x 1,6042 ft = 48,126 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 228,1082 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
228,1082 ftdetik
4,8454 015
, 4
2 2
= 3,1128 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 80 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 80 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 3,4421 ft lbflbm = 83,4421 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 9,7915 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 83,4421 ft lbflbm = 50800,7 lb ftdetik550 = 92,365 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
92,365 = 115 HP
2. Bak Penampung BPU
Fungsi : Untuk menampung air sungai sementara
Jumlah : 4 buah
Bentuk : Prisma segi empat beraturan
Bahan konnstruksi : Beton
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3984956,796 kgjam
Densitas campuran; ρ
camp
= 998,23 kgm
3
Kebutuhan = 1 hari
Faktor keamanan = 20
Volume bak penampung =
3
23 ,
998 24
kgjam 6
3984956,79 2
, 1
m kg
jam x
x = 114970,25 m
3
Dibuat 4 buah bak = 114970,25 m
3
4 = 28742,56
Direncanakan, Panjang, P = 2 x lebar bak, l = tinggi bak, t
Volume bak = 2l x l x l
28742,56 m
3
= 2l
3
Lebar bak, l = 24,3 m
Panjang bak, P = 2 x 24,3 = 48,61 m
Tinggi bak, t = 24,3 m
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Luas bak, A = 24,3 x 48,6 = 1181 m
2
3. Pompa Bak Penampung PU-02
Fungsi : Untuk mengalirkan air dari bak penampung ke CL
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 4 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3984956,796 kgjam = 2435,25 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2435,25
= 39,1659 ft
3
detik Dibuat 4 buah pompa
= 39,16594 = 9,7915 Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,7915
0,45
62,1778
0,13
= 18,626 in Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,7915 = 4,8454 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,8454
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 895981 2100 aliran turbulen
f = 0,015 Sandler,1987
Kelengkapan pipa:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Panjang pipa lurus L
1
= 75 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 317,2342 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
317,2342 ftdetik
4,8454 015
, 4
2 2
= 4,3290 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 70 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 70 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 4,3290 ft lbflbm
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 74,3290 ft lbflbm Daya pompa; P = Q x
ρ x Wf = 9,7915 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 74,3290 ft lbflbm = 45252,602 lb ftdetik550 = 82,2774 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
70,2258 = 102 HP
4. Tangki Pelarutan Alumuniun Sulfat TPU-101
Fungsi :
Tempat pelarutan aluminium sulfat Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 199,25 kgjam
Densitas alum 30; ρ
= 1363 kgm
3
= 84,8986 lbft
3
Kebutuhan = 7 hari
Faktor keamanan = 20
Volume tangki =
3
1363 3
, 7
24 kgjam
199,25 2
, 1
m kg
x hari
x hari
jam x
x
= 98,236 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
98,236 m
3
= 14
, 3
4 1
2
Dt Dt
98,236 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 5 m = 16,405 ft Jari – jari tangki, R
= 2
m 5
= 2,5 m = 100 in Tinggi tangki; Hs
= 5 m = 16,405 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tinggi elipsoidal; He = 4
1 x 5 m = 1,25 m
Tinggi tangki total; H
T
= 5 m + 1,25 m = 6,25 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
16,405 84,8986
3
− ft
ft lb
= 23,7824 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 23,7824 Psi = 28,5389 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
28,5389 6
, 0,8
x psi
18.750 in
100 Psi
28,5389 +
− = 0,29 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 16,405 ft
= 4,9215 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 4,9215 ft
= 0,9843 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
L = panjang daun pengaduk
= ¼ x 4,9215 ft = 1,2304 ft
E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 16,405 ft
= 4,1013 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 8986
, 84
4,9215 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 87,269 HP Efesiensi motor 80;
P =
0,8 87,269
= 109 Hp Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 5 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 6,25 m •
Tebal silinder; ts = ½ in
Bahan konstruksi = Carbon steel
• Faktor korosi
= 0,01 intahun •
Diameter pengaduk = 4,9215 ft •
Daya motor = 109 HP
• Tipe pengaduk
= propeler
5. Pompa Larutan Alumunium Sulfat PU-103
Fungsi : Untuk mengalirkan larutan alum ke CL
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Perhitungan: Laju alir bahan masuk
= 199,25 kgjam = 0,1218 lbdetik
Densitas campuran; ρ
= 1363 kgm
3
= 84,8986 lbft
3
Viskositas, µ
= 6,72 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 84,8986
lbdetik 0,1218
=1,43 x10
-3
ft
3
det Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Peter Timmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,43 x10
-3 0,45
84,8986
0,13
= 0,36 in Dipilih pipa ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 0,840 in
Diameter dalam; ID = 0,622 in = 0,0518 ft
Luas penampang; A = 0,304 in
2
= 0,002 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
3
ft 0,002
detik ft
x10 1,43
−
= 0,715 ftdetik Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 6,72
det 0,715
0518 ,
lbft 84,8986
4 -
3
ik ft
ftx x
= 4679 2100 aliran turbulen f
= 0,023 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 10 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,0518 = 0,6734 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,0518 = 3,108 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,0518 = 1,3986 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,0518 ft = 2,6418 ft + L
∑ = 17,8218 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Faktor kerugian karena kehilangan energi; F
∑ F
∑ = gcD
L fv
2 4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
0518 ,
det .
. 174
, 32
2 17,8218
ftdetik 0,715
0,023 4
2 2
= 0,25 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆Z = 20 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 20 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,25ft lbflbm = 20,25 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,43 x10
-3
ft
3
detik x 84,8986 lbft
3
x 20,25 ft lbflbm = 2,4586lb ftdetik550 = 4,4 x10
-3
HP Efesiensi pompa = 80
Daya pompa; P = 0,8
HP 10
4 ,
4
3 −
x = 5,6 x10
-3
HP = 110 HP
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
6. Tangki Pelarutan Soda Abu TPU-102
Fungsi :
Tempat pelarutan Natrium Karbonat Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 107,5938 kgjam
Densitas soda abu 30; ρ = 1327 kgm
3
= 82,6562 lbft
3
Kebutuhan = 7 hari
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
1327 3
, 7
24 107,5938
2 ,
1 m
kg x
hari x
hari jam
x jam
kg x
= 54,4861 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
54,4861 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
54,4861 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 4,1091 m = 13,4819 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
4,1091
= 2,0545 m = 82,182 in
Tinggi tangki; Hs = 4,1091 m
= 13,4819 ft Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 4,1091 m = 1,0273 m
Tinggi tangki total; H
T
= 4,1091 m + 1,0273 m = 5,1364 m
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + 144
1 −
Hs ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
13,4819 82,6562
3
− ft
ft lb
= 21,8646 Psi
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd
= 1,2 x 21,8646 Psi = 26,2375 Psi Tebal silinder, ts
= nc
P SE
R x
P +
− 6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in x
tahun x
x 01
, 10
Psi 26,2375
6 ,
0,8 x
psi 18.750
in 82,182
Psi 26,2375
+ −
= 0,244 in Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 13,4819 ft
= 4,0446 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 4,0446 ft
= 0,8089 ft L
= panjang daun pengaduk = ¼ x 4,0446 ft
= 1,0111 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 13,4819 ft = 3,3705 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 6562
, 82
4,0446 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 31,8512 HP Efesiensi motor 80;
P =
0,8 31,8512
= 39,8140 Hp = 40 HP Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 4,1091 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 5,1364 m •
Tebal silinder; ts = ¼ in
Bahan konstruksi = Carbon steel
• Faktor korosi
= 0,01 intahun •
Diameter pengaduk = 4,0446 ft •
Daya motor = 40 HP
• Tipe pengaduk
= propeler
7. Pompa Larutan Soda Abu PU-104
Fungsi : Untuk mengalirkan soda abu ke CL
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 107,5938 kgjam
= 6,58x10X10
-2
lbdetik Densitas campuran;
ρ = 1327 kgm
3
= 82,6562 lbft
3
Viskositas, µ
= 3,69 x 10
-4
lbmft detik
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Laju alir volumetrik; Q = ρ F
=
3 2
- -
lbft 82,6562
lbdetik 10
x 6,58
= 7,95 x10
-4
ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 7,95 x10
-4 0,45
82,6562
0,13
= 0,27 in Dipilih pipa ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 0,840 in
Diameter dalam; ID = 0,622 in = 0,0518 ft
Luas penampang; A = 0,304 in
2
= 0,002 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
-4
ft 0,002
detik ft
x10 7,95
= 0,3975 ftdetik Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 3,69
det 0,3975
0518 ,
lbft 82,6562
4 -
3
ik ft
ftx x
= 4612,28 2100 aliran turbulen f
= 0,024 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 70 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,0518 = 0,6734 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,0518 = 3,108 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,0518 = 1,3986 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,0518 ft = 2,6418 ft + L
∑ = 67,8218 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
0518 ,
det .
. 174
, 32
2 67,8218
ftdetik 0,3975
0,024 4
2 2
= 0,3086 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 60 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 60 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,3086 ft lbflbm = 60,3086 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 7,95 x10
-4
ft
3
detik x 82,6562 lbft
3
x 60,3086 ft lbflbm = 3,962lb ftdetik550 = 7,205 x 10
-3
HP Efesiensi pompa = 80
Daya pompa; P = 0,8
HP x10
7,18
-3
= 9,09 x10
-3
HP = 110 HP
8. Tangki Klarifier CL
Fungsi :
Tempat pembentukan koagulan Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah bentuk
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
konis dan tutup datar dan menggunakan pengaduk Bahan
: Carbon steel Brownell Young,1959
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 3984956,796 kgjam
Densitas; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,189 lbft
3
Laju alir volumetrik air =
kgm 998,23
kgjam 6
3984956,79
3
= 3992,023 m
3
jam Laju alir alum masuk
= 199,25 kgjam Densitas alum 30;
ρ = 1363 kgm
3
Laju alir volumetrik alum =
kgm 1363
kgjam 199,25
3
= 0,1462 m
3
jam Laju alir soda abu masuk
= 107,5938 kgjam Densitas soda abu 30;
ρ = 1327 kgm
3
Laju alir volumetrik soda abu = kgm
1327 kgjam
107,5938
3
= 0,081 m
3
jam Total bahan masuk
= 3984956,796 + 199,25 + 107,5938 kgjam = 3985263,64 kgjam
Laju volumetrik total = 3992,023 + 0,1462 + 0,081m
3
jam = 3992,2502 m
3
jam Densitas campuran;
ρ
camp
= jam
m 3992,2502
kgjam 3985263,64
3
= 998,25 kgm
3
= 62,179 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
25 ,
998 1
3985263,64 2
, 1
m kg
jam x
jam kg
x = 4790,7 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Volume tangki; Vt =
Hs Dt
2
4 1 π
4790,7 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
4790,76 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 18,2691 m = 59,9409 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
18,2691
= 9,1346 m = 365,382 in
Tinggi tangki; Hs = 18,2691 m
= 59,9409 ft Panjang sudut kerucut =
o
R 30
cos =
866 ,
9,1346 = 10,548 m
Tinggi Konis; H
C
=
2 2
1346 ,
9 10,548
− = 5,2745 m
Tinggi tangki total; H
T
= 18,2691 m + 5,2745 m = 23,5436 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
59,9409 62,179
3
− ft
ft lb
= 40,1506 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 40,1506 Psi = 48,1807 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
48,1807 6
, 0,8
x psi
18.750 in
365,382 Psi
48,1807 +
−
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 1,276 in Digunakan silinder dengan ketebalan 1,5 in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 59,9409 ft
= 17,9823 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 17,9823 ft
= 3,5965 ft L
= panjang daun pengaduk = ¼ x 17,9823 ft
= 4,4956 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 59,9409 ft = 14,9852 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 0,32 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 179
, 62
17,9823 1
32 ,
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 2114 HP Efesiensi motor 80;
P =
0,8 2114
= 1,5341 Hp = 2642 HP
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 18,2691 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 23,5436 m
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Tebal silinder; ts
= 1,5 in •
Bahan konstruksi = Carbon steel
• Faktor korosi
= 0,01 intahun •
Diameter pengaduk = 17,9823 ft •
Daya motor = 2642 HP
• Tipe pengaduk
= propeler
9. Tangki Sand Filter SF
Fungsi :
Tempat penyaringan air menggunakan pasir Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup elipsoidal
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi:
30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 3984956,796 kgjam
Densitas; ρ
= 998,2507 kgm
3
= 62,179 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
2507 ,
998 1
6 3984956,79
2 ,
1 m
kg jam
x jam
kg x
= 4790,3279 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
4790,3279 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
4790,3279 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 18,2686 m = 59,939 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
18,2686
= 9,1343 m = 365,372 in
Tinggi tangki; Hs = 18,2686 m
= 59,939 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tinggi elipsoidal.He = 2 ¼ 18,2686 = 9,1343 m
Tinggi tangki total; H
T
= 18,2686 m + 9,1343 m = 27,4029 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
59,939 62,179
3
− ft
ft lb
= 40,1498 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 40,1498 Psi = 48,1797 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
48,1797 6
, 0,8
x psi
18.750 in
365,372 Psi
48,1797 +
− = 1,275 in
Digunakan silinder dengan ketebalan 1,5 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 18,2686 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 27,4029 m •
Tebal silinder; ts = 1,5 in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
11. Pompa Tangki Sand Filtter PU-105
Fungsi : Mengalirkan air dari Sand Filter ke menara air
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3984956,796 kgjam = 2435,25 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,8 cp = 5,38 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2435,25
= 39,1659 ft
3
detik Dibuat 4 buah pompa
= 39,16594 = 9,7915 Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,7915
0,45
62,1778
0,13
= 18,626 in Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,7915 = 4,8454 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,8454
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 895981 2100 aliran turbulen
f = 0,015 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 90 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27 L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 342,2342 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
342,2342 ftdetik
4,8454 015
, 4
2 2
= 4,6702 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 85 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 85 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 4,6702 ft lbflbm = 89,6702 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 9,7915 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 89,6702 ft lbflbm = 54592,483 lb ftdetik550 = 99,259 HP
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
70,2258 = 124 HP
12. Menara Air MA
Fungsi :
Menampung air sementara sebelum didistribusikan Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar yang diletakkan diatas menara tinggi 10 m
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3984956,796 kgjam
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
23 ,
998 6
6 3984956,79
2 ,
1 m
kg jam
x jam
kg x
= 4790,3279 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
4790,3279 m
3
= Dt
Dt
2
14 ,
3 4
1 4790,3279 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 18,2686 m = 59,939 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
18,2686 = 9,1343 m
= 365,372 in Tinggi tangki; Hs
= 18,2686 m = 59,939 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Ph = 14,7 Psi +
144 1
59,939 62,179
3
− ft
ft lb
= 40,1498 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 40,1498 Psi = 48,1797 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
48,1797 6
, 0,8
x psi
18.750 in
365,372 Psi
48,1797 +
− = 1,275 in
Digunakan silinder dengan ketebalan 1,5 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 18,2686 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 18,2686 m •
Tebal silinder; ts = 1,5 in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
13. Tangki Pelarutan Natrium Klorida TPU-06
Fungsi :
Tempat pelarutan Natrium Klorida Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 19,867 kgjam
Densitas NaCl 50; ρ
= 1575 kgm
3
= 98,1036 lbft
3
Kebutuhan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
1575 5
, 24
30 kgjam
19,867 2
, 1
m kg
x hari
jam harix
x x
= 21,7969 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
21,7969 m
3
= Dt
Dt
2
14 ,
3 4
1 21,7969 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 3,0278 m = 9,934 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
3,0278 = 1,5139 m
= 60,556 in Tinggi tangki; Hs
= 3,0278 m = 9,934 ft
Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 3,0278 m = 0,7570 m Tinggi tangki total; H
T
= 3,0278 m + 0,7570 m = 3,7848 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
9,934 1036
, 8
9
3
− ft
ft lb
= 20,7865 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 20,7865 Psi = 24,9438 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
24,9438 6
, 0,8
x psi
18.750 in
60,556 Psi
24,9438 +
− = 0,2 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 9,934 ft
= 2,9802 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 2,9802 ft
= 0,5960 ft L
= panjang daun pengaduk = ¼ x 2,9802 ft
= 0,7451 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 9,934 ft = 2,4835 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 0,32 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 1036
, 98
2,9802 1
32 ,
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 0,4171 HP Efesiensi motor 80;
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
P =
0,8 0,4171
= 0,52 Hp = ¾ Hp Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 3,0278 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 3,7848 m •
Tebal silinder; ts = ¼ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
• Diameter pengaduk = 2,9802 ft
• Daya motor
= ¾ HP •
Tipe pengaduk = propeler
14. Pompa Larutan Natrium klorida PU-10
Fungsi : Untuk mengalirkan natium klorida ke Cation
Exchanger Tipe
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 buah Bahan konnstruksi
: Carbon steel Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 19,867 kgjam
= 0,0121 lbdet Densitas bahan;
ρ = 1575 kgm
3
= 98,1036 lbft
3
Viskositas, µ
= 4,1775 x 10
-3
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 98,1063
lbdetik 0,0121
= 1,23x10
-4
ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 1,23x10
-4 0,45
98,10631
0,13
= 0,123 in Dipilih pipa ¼ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 0,4051 in
Diameter dalam; ID = 0,269 in = 0,0224 ft
Luas penampang; A = 0,058 in
2
= 0,0004 ft
2
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kecepatan laju alir; v =
2 3
-4
ft 0,0004
detik ft
1,23x10 = 0,3075 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 4,1775
det 0,3075
0224 ,
lbft 98,1063
3 -
3
ik ft
ftx x
= 161,761 2100 aliran laminer f
= 64N
Re
Sandler,1987 = 64161,761 = 0,3956
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 85 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,0224 = 0,2912 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,0224 = 1,344 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,0224 = 0,6048 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,0224 ft = 1,1424 ft + L
∑ = 88,3824 ft
Faktor kerugian karena kehilangan energi; F
∑ F
∑ = gcD
L fv
2 4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
0224 ,
det .
. 174
, 32
2 88,3824
ftdetik 0,3075
0,3956 4
2 2
= 8,3588 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 80 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Foust,1980
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 80 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 8,3588 ft lbflbm = 88,3588 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 1,23x10
-4
ft
3
detik x 98,1036 lbft
3
x 88,3588 ft lbflbm = 1,0661b ftdetik550 = 1,93 x10
-4
HP Efesiensi pompa = 80
Daya pompa; P = 0,8
HP x10
2,5
4 −
= 2,4 x10
-4
HP = 110 HP
15. Cation Exchanger CE
Fungsi :
Tempat penghilangan kesadahan kation Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup elipsoidal
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm
Perhitungan: Laju alir air masuk
= 3765456,038 kgjam Densitas;
ρ = 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
23 ,
998 1
kgjam 8
3765456,03 2
, 1
m kg
jam x
x = 4526,5593 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
= Hs
Dt
2
4 1 π
4526,5593 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
4526,5593 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 17,927 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
17,927
= 8,9635 m = 358,54 in
Tinggi tangki; Hs = 17,927 m = 58,8185 ft
Tinggi elipsoidal; He = 2 x
4 1
x 17,927 m = 8,9635 m Tinggi tangki total; H
T
= 17,927 m + 8,9635 m = 26,8905 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
58,8185 1778
, 8
9
3
− ft
ft lb
= 54,12 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 54,12 Psi = 64,944 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
ts = tahun
in x
tahun x
x 01
, 10
Psi 64,944
6 ,
0,8 x
psi 18.750
in 358,54
Psi 64,944
+ −
= 1,65 in Digunakan silinder dengan ketebalan 1 ¾ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 17,927 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 26,8905 m •
Tebal silinder; ts = 1 ¾ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
16. Pompa Cation Exchanger PU-11
Fungsi : Mengalirkan air dari CE ke Anion Exchanger
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 4 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3765456,038 kgjam = 2301,11 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 1,005 cp = 6,756 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2301,11
= 37,0085 ft
3
detik Digunakan 4 buah pompa,Q = 37,00854 = 9,2521 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,2521
0,45
62,1778
0,13
= 18,157 Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,2521 = 4,5784 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,5784
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 848845 2100 aliran turbulen
f = 0,016 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 80 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 332,2342 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
332,2342 ftdetik
4,5784 016
, 4
2 2
= 4,3177 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 75 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 75ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 4,3177 ft lbflbm = 79,3177 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 9,2521 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 79,3177 ft lbflbm = 45629,527 lb ftdetik550 = 82,9627 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
82,9627 = 103 HP
17. Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida TPU-107
Fungsi :
Tempat pelarutan Natrium Hidroksida Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 9,3852 kgjam
Densitas NaOH = 1518 kgm
3
= 94,5532 lbft
3
Kebutuhan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Volume tangki; Vt =
3
1518 24
30 kgjam
9,3852 2
, 1
m kg
hari jam
x hari
x x
= 5,3418 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
5,3418 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
5,3418 m
3
= 0,7850 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 2 m = 6,562 ft Jari – jari tangki, R
=
2 2
= 1 m = 40 in Tinggi tangki; Hs
= 2 m = 6,562 ft Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 2 m = 0,5 m Tinggi tangki total; H
T
= 2 m + 0,5 m = 2,5 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
6,562 5532
, 94
3
− ft
ft lb
= 18,352 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 18,352 Psi = 22,0225 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
22,0225 6
, 0,8
x psi
18.750 in
40 Psi
22,0225 +
−
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 0,1632 in Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis
pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 6,562 ft
= 1,9686 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 1,9686 ft
= 0,3937 ft L
= panjang daun pengaduk = ¼ x 1,9686 ft
= 0,4922 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 6,562 ft = 1,6405 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Sehingga daya; P =
550 det
174 ,
32 5532
, 94
1,9686 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 0,9953 HP Efesiensi motor 80;
P =
0,8 0,9953
= 1,24 Hp = 1 ¼ HP Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 2 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 2,5 m •
Tebal silinder; ts = ¼ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Diameter pengaduk = 1,9686 ft
• Daya motor
= 1 ¼ HP •
Tipe pengaduk = propeler
18. Pompa Larutan Natrium Hidroksida PU-112
Fungsi : Untuk mengalirkan natium hidroksida ke Anion
Exchanger Tipe
: Pompa injeksi Jumlah
: 1 buah Bahan konnstruksi
: Carbon steel Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 9,3852 kgjam
= 5,73 x10
-3
lbdet Densitas bahan;
ρ = 1518 kgm
3
= 94,5532 lbft
3
Viskositas, µ
= 0,64 cp = 4,302 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q = ρ
F =
3 -3
lbft 94,5532
lbdetik x10
5,73 = 6,07 x10
5 −
ft
3
det Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 6,07x10
5 −
0,45
94,5532
0,13
= 0,089 in Dipilih pipa ¼ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 0,4051 in
Diameter dalam; ID = 0,269 in = 0,0224 ft
Luas penampang; A = 0,058 in
2
= 0,0004 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
-5
ft 0,0004
detik ft
x10 6,07
= 0,152 ftdetik Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 4,302
det 0,152
0224 ,
lbft 94,5532
4 -
3
ik ft
ftx x
= 748,337 2100 aliran laminer f
= 64N
Re
Sandler,1987
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 64748,337 = 0,0855 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 80 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,0224 = 0,2912 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 0,0224 = 1,344 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,0224 = 0,6048 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,0224 ft = 1,1424 ft + L
∑ = 83,3824 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
0224 ,
det .
. 174
, 32
2 83,3824
ftdetik 0,152
0,0855 4
2 2
= 0,459 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 60 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 60 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,459 ft lbflbm = 60,459 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 6,07x10
-5
ft
3
detik x 94,5532 lbft
3
x 60,459 ft lbflbm = 0,347 lb ftdetik550 = 6,3x10
-4
HP Efesiensi pompa = 80
Daya pompa; P = 0,8
HP 6,3x10
4 −
= 7,8 x10
-4
HP = 110 HP
19. Anion Exchanger AE
Fungsi :
Tempat penghilangan kesadahan Anion Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup elipsoidal
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 3765456,038 kgjam
Densitas; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
23 ,
998 1
kgjam 8
3765456,03 2
, 1
m kg
jam x
x
= 4526,5593 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
4526,5593 m
3
=
Dt Dt
2
14 ,
3 4
1
4526,5593 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 17,927 m
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Jari – jari tangki, R =
2 m
17,927 = 8,9635 m
= 358,54 in Tinggi tangki; Hs
= 17,927 m = 58,8185 ft Tinggi elipsoidal; He = 2 x
4 1
x 17,927 m = 8,9635 m Tinggi tangki total; H
T
= 17,927 m + 8,9635 m = 26,8905 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
58,8185 1778
, 8
9
3
− ft
ft lb
= 54,12 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 54,12 Psi = 64,944 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
64,944 6
, 0,8
x psi
18.750 in
358,54 Psi
64,944 +
− = 1,65 in
Digunakan silinder dengan ketebalan 1 ¾ in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 17,927 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 26,8905 m •
Tebal silinder; ts = 1 ¾ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
20. Pompa Anion Exchanger PU-13
Fungsi : Mengalirkan air dari AE ke Penampungan air
proses Tipe
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 buah Bahan konnstruksi
: Carbon steel Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3765456,038 kgjam = 2301,11 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 1,005 cp = 6,756 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2301,11
= 37,0085 ft
3
detik Digunakan 4 buah pompa,Q = 37,00854 = 9,2521 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,2521
0,45
62,1778
0,13
= 18,157 Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,2521 = 4,5784 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,5784
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 848845 2100 aliran turbulen
f = 0,016 Sandler,1987
Kelengkapan pipa:
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Panjang pipa lurus L
1
= 90 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 332,2342 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
332,2342 ftdetik
4,5784 016
, 4
2 2
= 4,3177 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 80 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 80 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 4,3177 ft lbflbm
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 84,3177 ft lbflbm Daya pompa; P = Q x
ρ x Wf = 9,2521 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 84,3177 ft lbflbm = 48505,903 lb ftdetik550 = 88,1925 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
88,1925 = 110 HP
21. Pompa Air Umpan Ketel PU-15
Fungsi : Mengalirkan air umpan ketel ke Deaerator
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 4 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3765456,038 kgjam = 2301,11 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 1,005 cp = 6,756 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2301,11
= 37,0085 ft
3
detik Digunakan 4 buah pompa,Q = 37,00854 = 9,2521 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,2521
0,45
62,1778
0,13
= 18,157 Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,2521 = 4,5784 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,5784
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x = 848845 2100 aliran turbulen
f = 0,016 Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 75 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 328,2342 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
328,2342 ftdetik
4,5784 016
, 4
2 2
= 4,2657 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 60 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 60 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 4,2657 ft lbflbm = 63,278 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 9,2521 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 64,2657 ft lbflbm = 36970,492 lb ftdetik550 = 67,2190 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
66,1859 = 84 HP
23. Deaerator DA
Fungsi :
Menghilangkan gas dalam air umpan ketel Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki silinder horizontal, tutup elipsoidal Bahan
: Carbon steel Brownell Young,1959
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 3765456,038 kgjam
Densitas; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
23 ,
998 1
kgjam 8
3765456,03 2
, 1
m kg
jam x
x
= 4526,5593 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
= Hs
Dt
2
4 1 π
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
4526,5593 m
3
= Dt
Dt
2
14 ,
3 4
1 4526,5593 m
3
= 0,785 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 17,927 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
17,927
= 8,9635 m = 358,54 in
Tinggi tangki; Hs = 17,927 m = 58,8185 ft
Panjang elipsoidal; He = 2 x
4 1
x 17,927 m = 8,9635 m Panjang tangki total; H
T
= 17,927 m + 8,9635 m = 26,8905 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
58,8185 1778
, 8
9
3
− ft
ft lb
= 54,12 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 54,12 Psi = 64,944 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
64,944 6
, 0,8
x psi
18.750 in
358,54 Psi
64,944 +
− = 1,65 in
Digunakan silinder dengan ketebalan 1 ¾ in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 17,927 m
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
• Panjang Tangki; H
T
= 26,8905 m •
Tebal silinder; ts = 1 ¾ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
23. Pompa Daerator PU-14
Fungsi : Mengalirkan air dari Deaerator ke ketel Uap KU
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 3765456,038 kgjam = 2301,11 lbdetik
Densitas ; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,1778 lbft
3
Viskositas, µ
= 1,005 cp = 6,756 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
= ρ F
=
3
lbft 62,1778
lbdetik 2301,11
= 37,0085 ft
3
detik Digunakan 4 buah pompa,Q = 37,00854 = 9,2521 ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 9,2521
0,45
62,1778
0,13
= 18,157 Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 20 in
Diameter dalam; ID = 19,25 in = 1,6042 ft
Luas penampang; A = 291 in
2
= 2,0208 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
A Q
=
2 3
ft 2,0208
detik ft
9,2521 = 4,5784 ftdetik
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 5,38
det 4,5784
6042 ,
1 lbft
62,1778
4 -
3
ik ft
x ft
x
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 848845 2100 aliran turbulen f = 0,016
Sandler,1987
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 70 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 1,6042ft = 81,8142 ft + L
∑ = 322,2342 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
6042 ,
1 det
. .
174 ,
32 2
322,2342 ftdetik
4,5784 016
, 4
2 2
= 4,1606 ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 60 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 60 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 4,1606 ft lbflbm = 64,1606 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 9,2521 ft
3
detik x 62,1778 lbft
3
x 64,1606 ft lbflbm = 36910,007 lb ftdetik550 = 67,109 HP
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 HP
66,1859 = 84 HP
25. Ketel Uap KU
Fungsi : Untuk menghasilkan steam untuk keperluan proses
Jumlah : 1 buah
Jenis : Fire tube boiler
Perhitungan Uap yang digunakan = 130
o
C Panas laten;
λ = 520 kkalkg Reklaitis, 1983
= 2063,4921 Btukg Kebutuhan uap;W
= 23534100,24 kgjam = 51775020,53 Ibmjam Daya ketel uap; P
= 3
, 970
5 ,
34 x WxH
= 3
, 970
5 ,
34 4921
, 2063
3 51775020,5
x x
= 3191522 Hp Luas permukaan ;A = Hpx 10
= 3191522 x 10 = 31915220 HP
Diambil; L
= 20 ft D
= 3 in ,a
= 0,917 ft
2
ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Jumlah tube; Nt =
917 ,
20 31915220
x = 1740197 tube
26. Tangki Penampungan Air Pendingin Bekas TPU-03
Fungsi :
Menampung air pendingin bekas sementara Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 40
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 474361,0846 kgjam
Densitas; ρ pada 40
C = 992,215 kgm
3
= 61,8031 lbft
3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
215 ,
992 1
6 474361,084
2 ,
1 m
kg jam
x jam
kg x
= 573,7 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
573,7 m
3
=
Dt Dt
3 4
14 ,
3 4
1
2
573,77 m
3
= 0,942 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 8,475 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
8,475
= 4,2373 m = 169,49 in
Tinggi tangki; Hs = 1,2 x 8,475 m
= 10,17 m = 33,3678 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
33,3678 61,8031
3
− ft
ft lb
= 28,5919 Psi
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Faktor keamanan ; Fk = 20 Tekanan disain; Pd
= 1,2 x 28,5919 Psi = 34,3103 Psi Tebal silinder, ts
= nc
P SE
R x
P +
− 6 ,
Dimana; P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts = tahun
in x
tahun x
x 01
, 10
Psi 34,3103
6 ,
0,8 x
psi 18.750
in 169,49
Psi 34,3103
+ −
= 0,488 in = ½ in Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 8,475 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 10,17 m •
Tebal silinder; ts = ½ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
28. Menara Air Pendingin CT
Fungsi : Untuk menurunkan temperatur air pendingin dari 40
C menjadi 30
C Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 474361,0846 kgjam
Densitas; ρ
= 992,215 kgm
3
Faktor keamanan = 20
Laju volumetrik air =
215 ,
992 6
474361,084 2
, 1 x
= 573,6996 m
3
jam x 264,17 galm
3
= 151554,2 galjam
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 2526 galmenit T air pendingin bekas masuk = 40
C = 104 C
T air pendingin keluar = 30
C = 86 C
Dari gambar 12-14 Perry, 2004 diperoleh : Suhu bola basah
= 60 F
Konsentrasi air = 1,25 galft
2
menit Luas menara; A
= menit
ft gal
menit gal
2
25 ,
1 2526
= 2020,72 ft
2
Diambil performance 90 dari Gambar 12-15 Perry dkk, 2004 diperoleh: Tenaga kipas;
= 0,03 Hpft
2
Daya; P = 0,03 x 2020,72
= 60,62 Hp = 70 Hp
28. Tangki Pelarutan kaporit TPU-04
Fungsi :
Tempat pelarutan kaporit Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 0,006 kgjam
Densitas soda abu 70; ρ = 1272 kgm
3
= 79,2447 lbft
3
Kebutuhan = 90 hari
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
1272 7
, 90
24 0,006
2 ,
1 m
kg x
hari x
hari jam
x jam
kg x
= 0,0175 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs
3 4
Dt Volume tangki; Vt
=
Hs Dt
2
4 1
π
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
0,0175 m
3
= Dt
Dt 3
4 14
, 3
4 1
2
0,0175 m
3
= 1,0467 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 0,2555 m = 0,8382 ft
Jari – jari tangki, R =
2 m
0,2555
= 0,1278 m = 5,03 in
Tinggi tangki; Hs =
3 4
x 0,2555 m = 0,3407 m = 1,1177 ft Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 0,2555 m = 0,0639 m Tinggi tangki total; H
T
= 0,3407 m + 0,0639 m = 0,4046 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
144 1
− Hs
ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
1,1177 79,244
3
− ft
ft lb
= 14,7648 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 14,7648 Psi = 17,7177 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
17,7177 6
, 0,8
x psi
18.750 in
03 ,
5 Psi
17,7177 +
− = 0,1059 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1
, 5
1 ,
3 ,
= =
= =
E D
Da L
Da W
Dt Da
Dimana: Dt
= diameter tangki ft Da
= diameter pengaduk = 0,3 x 0,8382 ft
= 0,2515 ft W
= lebar pengaduk = 15 x 0,2515 ft
= 0,0513 ft L
= panjang daun pengaduk = ¼ x 0,2515 ft
= 0,0629 ft E
= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 0,8382 ft = 2,1431 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P
= 550
5 3
gc m
Da n
K
T
ρ
Dimana; K
T
= konstanta pengadukkan 6,3 n
= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc
= konstanta gravitasi 32,174 lbm ftlbf detik
2
Daya; P =
550 det
174 ,
32 2447
, 79
0,2515 1
3 ,
6
2 3
5 3
ik lbf
ft lbm
ft lb
ft rps
= 1x10
-7
HP = 110 HP Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 0,2555 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 0,4046 m •
Tebal silinder; ts = ¼ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
• Diameter pengaduk = 0,2515
• Daya motor
= 110 Hp •
Tipe pengaduk = propeler
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
29. Pompa Larutan Kaporit PU-08
Fungsi : Untuk mengalirkan kaporit ke Tangki Domestik
Tipe : Pompa injeksi
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi : 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 0,006 kgjam
= 3,67x10
-6
lbdetik Densitas campuran;
ρ = 1272 kgm
3
= 79,2447 lbft
3
Viskositas, µ
= 6,72 x 10
-4
lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
=
3 -6
lbft 79,2447
lbdetik 3,67x10
= 4,6 x10
-8
ft
3
detik Diameter optimum,ID
op
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
PetersTimmerhaus,2004 ID
op
= 3,9 4,6 x10
-8 0,45
79,2447
0,13
= 0,00345 in Dipilih pipa 18 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut: Kern,1950
Diameter Luar; OD = 0,4051 in
Diameter dalam; ID = 0,269 in = 0,0224 ft
Luas penampang; A = 0,058 in
2
= 0,0004 ft
2
Kecepatan laju alir; v =
2 3
-8
ft 0,0004
detik ft
x10 4,6
= 1,15x10
-4
ftdetik Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ v
x ID
x
= ik
lbmft.det 10
x 6,72
det 1.15x10
0224 ,
lbft 79,247
4 -
-4 3
ik ft
ftx x
= 0,304 2100 aliran laminer f = 640,304 = 210
Sandler,1987 Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L
1
= 20 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,0224 = 0,2912 ft 2 buah elbow standar 90
o
LD = 30
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
L
3
= 2 x 30 x 0,0224 = 1,344 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 27
L
4
= 1 x 27 x 0,0224 = 0,6048 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; LD = 51
L
5
= 1 x 51 x 0,0224 ft = 1,1424 ft + L
∑ = 23,3824 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;
F ∑
F ∑ =
gcD L
fv 2
4
2
∑
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
0224 ,
det .
. 174
, 32
2 3824
, 23
ftdetik 1,15x10
210 4
2 2
-4
= 1,8x10
-4
ft lbflbm Tinggi pemompaan
∆
Z = 15 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆
∫
= ∑
+ +
∆ +
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
α Sandler,1987
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka: ∆
α
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z ∑
+ ∆
= 15 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 1,8x10
-4
ft lbflbm = 15 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 4,6x10
-8
ft
3
detik x 79,2447 lbft
3
x 15 ft lbflbm
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
= 0,2107 lb ftdetik550 = 0,0004 HP Efesiensi pompa = 80
Daya pompa; P = 0,8
HP 0,0004
= 0,00048 HP = 110 HP
30. Tangki Penampungan Air Domestik TPU-09
Fungsi :
Menampung air domestik sementara Jumlah
: 1 buah
Tipe :
Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar
Bahan :
Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 210 kgjam
Densitas; ρ
= 998,23 kgm
3
= 62,189 lbft
3
Kebutuhan = 7 hari
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
23 ,
998 7
24 10
2 2
, 1
m kg
hari harix
jam x
jam kg
x = 42,4111 m
3
Diambil tinggi silinder; Hs
3 4
Dt Volume tangki; Vt
= Hs
Dt
2
4 1 π
42,4111 m
3
=
Dt Dt
3 4
14 ,
3 4
1
2
42,4111 m
3
= 1,0467 Dt
3
Diameter tangki; Dt = 3,4347 m Jari – jari tangki, R
=
2 m
3,4347
= 1,7173 m = 6,61177 in
Tinggi tangki; Hs =
3 4
x 3,4347 m = 4,5796 m
= 15,0248 ft
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + 144
1 −
Hs ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
144 1
15,0248 62,189
3
− ft
ft lb
= 20,7568 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 20,7568 Psi = 24,9082 Psi
Tebal silinder, ts =
nc P
SE R
x P
+ − 6
, Dimana;
P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E = Efesiensi sambungan; 80 n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun ts =
tahun in
x tahun
x x
01 ,
10 Psi
24,9082 6
, 0,8
x psi
18.750 in
67,6117 Psi
24,9082 +
− = 0,2123 in = ¼ in
• Diameter tangki; Dt = 3,4347 m
• Tinggi Tangki; H
T
= 4,5796 m •
Tebal silinder; ts = ¼ in
• Bahan konstruksi
= Carbon steel •
Faktor korosi = 0,01 intahun
Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 TonTahun, 2010.
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik Pembuatan etanol ini digunakan asumsi sebagai berikut:
Pabrik beroperasi selama 300 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 96000 tontahun.
Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased- equipment delivered Timmerhaus et al, 2004.
Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US 1 = Rp 11000,- Analisa, 12 April 2009.
1. Modal Investasi Tetap Fixed Capital Investment
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL
Kategori