Volume tangki Tebal shell tangki Tutup tangki

Fluida dingin : inner pipe bahan 1’ Re p ’ = 65,877.862 F 0,001 862 , 877 . 65 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 0,98 , ρ = 61,25 2’ ΔF p ft 5,376 0,115 61,25 4.18.10 2 12 6.432,55 0,001 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 74 , 4 144 25 , 1 6 376 , 5 = × =

23. Acumulator Distilasi I D-301

Fungsi : Menampung distilat dari kolom distilasi-1 T-311 Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-113 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 90 °C Tekanan = 1 atm Laju alir massa = 30.292,25 kgjam Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran = 20 Densitas campuran = 274,0151 kgm 3 Chemcad Database 5, 1999 Perhitungan :

a. Volume tangki

Volume larutan, V l = 3 kgm 274,0151 jam 1 kgjam 30.292,25 × = 132,6594 m 3 Volume tangki, V t = 1 + 0,2 × 132,6594 m 3 = 159,1913 m 3 Universitas Sumatera Utara Fraksi volum, t l V V = 159,1913 132,6594 = 0,8333 Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh, untuk fraksi volum 0,8333 maka HD = 0,777. Volume tangki, V t =       − sinαinα.c 57,30 α LR 2 Di mana, cos α = 1-2HD cos α = 1-20,777 cos α = -0,5540 α = 2,158 derajat Asumsi panjang tangki L t = 8 m Maka, volume tangki, V t =       − α cos sin α 57,30 α LR 2 . 159,1913 m 3 =       − 2,158 2,158.cos sin 57,30 2,158 10R 2 R radius = 6,3155 m D diameter = 12,6311 m = 497,2879 in H tinggi cairan = 9,1843 m

b. Tebal shell tangki

P Hidrostatik = ρ × g × l = 274,0151 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 9,1843 m = 26,3550 kPa P operasi = Tekanan udara = 1 atm = 101,325 kPa P total = 26,3550 kPa+ 101,325 kPa = 127,6800 kPa Faktor kelonggaran = 20 P design = 1,2 127,6800 = 153,2160 kPa Joint efficiency E = 0,8 Brownell,1959 Allowable stress S = 87.218,7140 kPa Brownell,1959 Universitas Sumatera Utara Faktor korosi = 0,002 intahun Perry, 1999 Umur alat direncanakan A 10 tahun Tebal shell tangki in 0,671 in 0,02 m 0,0254 in 1 m 0,013 tahun 10 tahun in 0,002 kPa 153,2160 1,2 kPa0,8 140 287.218,7 m 12,6311 kPa 153,2160 A C 1,2P E . 2S D . P t = +       = × + − = × + − = Tebal shell standard yang digunakan = 34 in Brownell, 1959

c. Tutup tangki

Diameter tutup = diameter tangki = 14,5851 m Ratio axis = L : D = 1 : 4 L h = 14,5851 4 1 D D Hh ×       = ×       = 3,1577 m L t panjang tangki = L s + L h L s panjang shell = 8 m – 23,1577 m = 1,6844 m Tutup atas dan bawah tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup 1 12 in.

24. Pompa J-304

Fungsi : Memompa campuran bahan dari reflux drum ke kolom distilasi 1 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 90 C Laju alir massa F = 29.314,699 kgjam = 17,952 lbms Universitas Sumatera Utara Densitas ρ = 273,174 kgm 3 = 17,054 lbmft 3 Viskositas µ = 0,213 cP = 0,0001 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 17,054 lbms 17,952 = 1,053 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 1,053 ft 3 s 0,45 17,054 lbmft 3 0,13 = 5,771 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 6 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 6,0650 in = 0,50541 ft Diameter Luar OD : 6,6250 in = 0,5521 ft Inside sectional area : 0,2006 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 ft 0,2006 s ft 1,053 = 5,248 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0001 ft 541 fts0,50 5,248 lbmft 17,054 3 = 315.970,439 turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 315.970,439dan εD = ft 0,12 ft 0,00015 = 0,009 Maka, harga f = 0,005 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − Universitas Sumatera Utara = 0,5 174 , 32 1 2 248 , 5 1 2 − = 0,041 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 248 , 5 2 = 0,642 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 248 , 5 2 = 0,856 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,005 174 , 32 . 2 . 50541 , 5,248 . 30 2 = 0,508 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c 2 2 2 1 2. α. A A 1 g v     − = 174 , 32 1 2 248 , 5 1 2 − = 0,428 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 2,475 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis,2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 2,475 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 22,475 ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 22,475 = - 0,8 × Wp Wp = 28,093 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp Universitas Sumatera Utara = ft.lbflbm 28,093 lbms 3600 0,45359 17,952 × × ft.lbfs 550 hp 1 = 0,734 hp Maka, dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp

25. Pompa J-305

Fungsi : Memompa campuran bahan ke kolom distilasi 1 T-311 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1,1 atm T = 76,394 C Laju alir massa F = 977,157 kgjam = 0,598 lbms Densitas ρ = 273,050 kgm 3 = 17,046 lbmft 3 Viskositas µ = 0,213 cP = 0,0001 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 17,046 lbms 0,598 = 0,035 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 0,035 ft 3 s 0,45 17,046 lbmft 3 0,13 = 1,153 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,25 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 1,38 in = 1,007 ft Diameter Luar OD : 1,660 in = 0,138 ft Inside sectional area : 0,010 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 ft 0,010 s ft 0,035 = 3,376 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × × v Universitas Sumatera Utara = lbmft.s 0,0001 ft 7 fts1,00 3,376 lbmft 17,046 3 = 57.596,31 turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 57.596,31 dan εD = 0,12ft 0,00015ft = 0,009 Maka, harga f = 0,005 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − = 0,5 174 , 32 1 2 376 , 3 1 2 − = 0,089 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 376 , 3 2 = 0,266 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 376 , 3 2 = 0,354 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,005 174 , 32 . 2 . 007 , 1 3,376 . 30 2 = 0,106 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c 2 2 2 1 2. α. A A 1 g v     − = 174 , 32 1 2 376 , 3 1 2 − = 0,177 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 0,992 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 Universitas Sumatera Utara ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 0,992 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 20,992 ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 20,992 = - 0,8 × Wp Wp = 26,240 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = ft.lbflbm 26,240 lbms 3600 0,45359 18,3078 × × s 550ft.lbf hp 1 = 0,029 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 14 hp

26. Cooler E-103

Fungsi : Menurunkan temperatur bahan sebelum dimasukkan ke kolom distilasi 2 Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 × 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 977,1566 kgjam = 2.154,273lbmjam Temperatur awal T 1 = 76,934°C = 107,481°F Temperatur akhir T 2 = 63,792°C = 146,826°F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 421,755 kgjam = 928,538 lbmjam Temperatur awal t 1 = 28 °C = 82,4°F Temperatur akhir t 2 = 48 °C = 118,4°F Panas yang diserap Q = 37.688,39 kJjam =35.719,427 Btujam 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih Universitas Sumatera Utara T 1 = 107,481 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = 118,4 °F ∆t 1 = 52,081 °F T 2 = 146,826 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 82,4 °F ∆t 2 = 64,426 °F T 1 – T 2 = 23,656 °F Selisih t 2 – t 1 =36 °F ∆t 2 – ∆t 1 = 12,344 °F 169,247 52,081 64,426 ln 12,344 Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 =       =     − = °F 2 T c dan t c 894 , 243 2 826 , 146 481 , 107 2 T T T 2 1 c = + = + = °F 6 , 141 2 4 , 118 4 , 82 2 t t t 2 1 c = + = + = °F Fluida panas : anulus air pendingin 3 Flow area ft 0,1723 12 2,067 D 2 = = Tabel 11-Kern, 1965 ft 0,1383 12 1,66 D 1 = = 2 2 2 2 1 2 2 a ft 0,0083 4 0,1383 0,1723 π 4 D D π a = − = − = 0,0761 1383 , 1383 , 0,1723 D D D diam 2 2 1 2 1 2 2 = − = − = Equivalen 4 Kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 374 , 289 . 112 0,0083 928,538 G a W G = = = 5 Pada t c = 141,6 F , μ = 0,191 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,191 cP = 0,191 x 2,42 = 0,462 lbmft.jam Universitas Sumatera Utara 86.478,873 0,462 4 112.289,37 0,0761 Re μ G D Re a a a a = × = × = 6 J H = 275 Gambar.24-Kern, 1965 7 Pada t c = 141,6 F , c = 1,02 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,03 Btujamft 2 Fft 2,512 0,03 0,462 . 1,02 k μ . c 3 1 3 1 =       =       8 0,14 W 3 1 e H o μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15b-Kern 1965 F ft Btujam 269,434 1 2,512 0,0761 0,03 275 2 = × × × = Fluida dingin : inner pipe bahan 3’ ft 0,115 12 1,38 D = = Tabel 11-Kern, 1965 2 2 p ft 0,010 4 πD a = = 4’ Kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 247 , 508 . 207 0,010 2.154,273 G a W G = = = 5’ Pada T c = 243,89 F , μ = 0,092 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,092 cP = 0,092 × 2,42 = 0,224 lbmft.jam 106.695,31 0,224 7 207.508,24 0,115 Re μ G D Re p p p p = × = × = 6’ J H = 250 Gambar.24-Kern, 1965 7’ PadaT c = 243,89 F , c = 0,003 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 Universitas Sumatera Utara k = 0,023 Btujamft 2 Fft 0,319 0,023 0,092 0,003. k μ . c 3 1 3 1 =       =       8’ 0,14 W 3 1 e H i μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15a-Kern, 1965 F ft Btujam 16,076 1 0,319 0,115 0,023 250 2 = × × × = 9’ F ft Btujam 1,114 0,1383 0,115 16,076 OD ID h h 2 i io = × = × = Pers.6.5-Kern, 1965 10 Clean averall coefficient, Uc F ft Btujam 1,109 269,434 1,114 269,434 1,114 h h h h U 2 o io o io C = + × = + × = 11 U D R d ketentuan = 0,002 F ft2 btujam 1,107 U 0,002 1,109 1 R U 1 U 1 D D C D = + = + = 12 Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × Δ t 2 D ft 52,2 169,247 1,107 35,719.427 Δt U Q A = + = × = Panjang yang diperlukan ft 120 0,435 52,2 = = Berarti diperlukan 5 pipa hairpin 12 ft. 13 Luas sebenarnya = 5 × 24 × 0,435 = 52,2 ft 2 Pressure drop Fluida panas : anulus air pendingin 1 D e ’ = D 2 – D 1 = 0,1723 - 0,1383 = 0,0339 ft Universitas Sumatera Utara Re a ’ 8.251,077 0,462 4 112.289,37 0,0339 μ G De a = × = × = F 006 , 8.251,077 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2 ΔF a ft 0,346 0,0339 62,5 10 4.18 2 24 4 112.289,37 x 0,006 4 D 2g ρ L 4fG 2 8 2 e 2 2 a = × × × × × × = = 3 v Fps 0,499 62,5 3600 4 112.289,37 ρ 3600 G a = × = = F i ft 0,019 32,2 2 0,499 1 2g 1 2 2 =     × × =     × = v ΔP a psi 159 , 144 62,5 0,019 0,346 = × + = ∆P a yang diperbolehkan = 2 psi Fluida dingin : inner pipe bahan 1’ Re p ’= 106.695,310 F 0,002 106.695,31 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1,17 , ρ = 78,125 2’ ΔF p ft 0,096 0,115 78,125 4.18.10 2 24 7 207.508,24 0,002 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 049 , 144 125 , 78 0,096 = × = ∆P p yang diperbolehkan = 10 psi

27. Pompa J-306

Fungsi : Memompa campuran bahan dari kolom distilasi 1 ke reboiler Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Universitas Sumatera Utara P = 1 atm T = 90 C Laju alir massa F = 29.246,488 kgjam = 17,910 lbms Densitas ρ = 418,003 kgm 3 = 26,095 lbmft 3 Viskositas µ = 0,570 cP = 0,0001 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 26,095 lbms 17,910 = 0,686 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 0,686 ft 3 s 0,45 26,095 lbmft 3 0,13 = 5,031 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 6 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 6,0650 in = 0,50541 ft Diameter Luar OD : 6,6250 in = 0,5521 ft Inside sectional area : 0,2006 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 0,2006ft s 0,686ft = 3,421 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0001 ft 541 fts0,50 3,421 lbmft 26,095 3 = 117.751,961 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Universitas Sumatera Utara Pada N Re = 117.751,961 dan εD = 0,12ft 0,00015ft = 0,009 Maka, harga f = 0,004 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − = 0,5 174 , 32 1 2 421 , 3 1 2 − = 0,014 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 421 , 3 2 = 0,041 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 421 , 3 2 = 0,364 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,004 174 , 32 . 2 . 50541 , 3,241 . 30 2 = 0,151 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c 2 2 2 1 2. α. A A 1 g v     − = 174 , 32 1 2 241 , 3 1 2 − = 0,182 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 0,751 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 0,751 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Universitas Sumatera Utara Ws = 20,751ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 20,751 = - 0,8 × Wp Wp = 25,939 ft.lbflbm Daya pompa : P = m x Wp = ft.lbflbm 25.939 lbms 3600 0,45359 17,910 × × ft.lbfs 550 hp 1 = 0,845 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp

28. Reboiler E-215

Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum di umpankan lagi ke kolom distilasi 2 Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 × 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 30,634 kgjam = 37,537 lbmjam Temperatur awal T 1 = 254 °C = 489,2 °F Temperatur akhir T 2 = 254 °C = 489,2 °F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 1.305,813 kgjam = 2.878,839 lbmjam Temperatur awal t 1 = 101,676 °C = 215,017 °F Temperatur akhir t 2 = 87,387 °C = 189,297 °F Panas yang diserap Q = 51.808,566 kJjam = 49.104,474 Btujam Universitas Sumatera Utara 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 489,2 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = 189,297 °F ∆t 1 = 299,903 °F T 2 = 489,2 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 215,017 °F ∆t 2 = 274,183 °F T 1 – T 2 = 0 °F Selisih t 2 – t 1 = -25,72 °F ∆t 2 – ∆t 1 = -25,720 °F 286,851 299,903 274,183 ln 25,72 - Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 =       =     − = °F 2 T c dan t c 2 , 489 2 2 , 489 2 , 489 2 T T T 2 1 c = + = + = °F 157 , 202 2 2976 , 189 017 , 215 2 t t t 2 1 c = + = + = °F Fluida panas : anulus steam 3 Flow area ft 0,1723 12 2,067 D 2 = = Tabel 11-Kern, 1965 ft 0,1383 12 1,66 D 1 = = 2 2 2 2 1 2 2 a ft 0,0083 4 0,1383 0,1723 π 4 D D π a = − = − = 0,0761 1383 , 1383 , 0,1723 D D D diam n 2 2 1 2 1 2 2 = − = − = Equivale 4 Kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 368 , 167 . 8 0,0083 67,537 G a W G = = = Universitas Sumatera Utara 5 Pada T c = 489,2 F , μ = 0,130 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,130 cP = 0,130 x 2,42 = 0,313 lbmft.jam 4.488,742 0,313 8.167,368 0,0761 Re μ G D Re a a a a = × = × = 6 J H = 20 Gambar.24-Kern, 1965 7 Pada T c = 489,2 F, c = 0,056 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,023 Btujamft 2 Fft 0,257 0,023 0,313 0,056. k μ . c 3 1 3 1 =       =       8 0,14 W 3 1 e H o μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15b-Kern, 1965 F ft Btujam 1,542 1 0,257 0,0761 0,023 20 2 = × × × = Fluida dingin : inner pipe bahan 3’ ft 0,115 12 1,38 D = = Tabel 11-Kern, 1965 2 2 p ft 0,010 4 πD a = = 4’ Kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 6,210.753 0,010 6,477.718 G a W G = = = 5’ Pada t c = 202,157 F , μ = 0,130cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,130 cP = 0,130 x 2,42 = 0,313 lbmft.jam 2.278,901 0,313 6.210,753 0,115 Re μ G D Re p p p p = × = × = 6’ J H = 9 Gambar.24-Kern, 1965 Universitas Sumatera Utara 7’ Pada t c = 202,157 F, c = 0,056 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,023 Btujamft 2 Fft 0,257 0,023 0,556 . 0,056 k μ . c 3 1 3 1 =       =       8’ 0,14 W 3 1 e H i μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15a-Kern, 1965 F ft Btujam 0,459 1 0,257 0,115 0,023 9 2 = × × × = 9’ F ft Btujam 0,831 0,1383 0,115 0,459 OD ID h h 2 i io = × = × = Pers.6.5-Kern, 1965 10 Clean averall coefficient, Uc F ft Btujam 0,540 1,542 0,831 1,542 x 0,831 h h h h U 2 o io o io C = + = + × = 11 U D R d ketentuan = 0,002 F ft2 btujam 540 , U 0,002 0,540 1 U 1 U 1 D C D = + = + = D R 12 Luas permukaan yang diperlukan Q = U D x A x Δ t 2 D ft 317,326 286,851 0,540 49,104.474 Δt U Q A = + = × = Panjang yang diperlukan ft 370 , 729 0,435 317,3268 = = Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 55 ft. 13 Lluas sebenarnya = 7 × 24 ×0,435 = 334,95 ft 2 Pressure drop Universitas Sumatera Utara Fluida panas : anulus steam 1 D e ’ = D 2 – D 1 = 0,1723 - 0,1383 = 0,0339 ft Re a ’ 403 , 948 . 1 0,313 368 , 167 . 8 0339 , De = × = × = µ a G F 0,011 1.948,403 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2 ΔF a ft 0,001 0,0339 62,5 10 4.18 2 12 8.167,368 0,011 4 D 2g ρ L 4fG 2 8 2 e 2 2 a = × × × × × × × = = 3 v Fps 0,036 62,5 3600 8.167,368 ρ 3600 G a = × = = F i ft 0001 , 2 , 32 2 0,036 1 2 1 2 2 =     × × =     × = g v ΔP a psi 0004 , 144 62,5 0,0001 0,001 = × + = ∆P a yang diperbolehkan = 2 psi Fluida dingin : inner pipe,bahan 1’ Re p ’ = 2.278,901 F 0,001 901 , 278 . 2 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 0,98 , ρ = 61,25 2’ ΔF p ft 3,011 0,115 61,25 4.18.10 2 12 6.210,673 0,001 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 28 , 1 144 25 , 1 6 3,011 = × =

29. Cooler E-104

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran bahan sebelum keluar ke unit pengolahan limbah. Jenis : 1 – 2 shell and tube exchanger Dipakai : 1 in OD tube 18 BWG, panjang = 55 ft, 2 pass Universitas Sumatera Utara Fluida panas Laju alir fluida panas = 28.918,158 kgjam = 63.753,957 lb m jam Temperatur awal T 1 = 87,387 °C = 189,297 °F Temperatur akhir T 2 = 30 °C = 86 °F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 116.321,879 kgjam = 52.762,441 lb m jam Temperatur awal t 1 = 28 °C = 82,4 °F Temperatur akhir t 2 = 48 °C = 118,4 °F Panas yang diserap Q = 9.744.283,767 kJjam = 9.235.762,674 Btujam 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 189,297 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = 118,4 °F ∆t 1 = 70,897 °F T 2 = 86 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 82,4 °F ∆t 2 = 3,6 °F T 1 – T 2 = 103,29 °F Selisih t 2 – t 1 = 36 °F ∆t 2 – ∆t 1 = -67,294 °F       =     − = 70,897 3,6 ln 67,294 - Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 = 22,581 °F 869 , 2 36 103,29 t t T T R 1 2 2 1 = = − − = 337 , 82,4 189,297 36 t T t t S 1 1 1 2 = − = − − = Dari Gambar 18, Kern, 1965 diperoleh F T = 0,6 Maka, ∆t = F T × LMTD = 0,6 × 22,581 = 13,548 °F 2 T c dan t c = + = + = 2 86 297 , 189 2 T T T 2 1 c 137,648 °F = + = + = 2 4 , 118 4 , 82 2 t t t 2 1 c 100,4 °F Universitas Sumatera Utara Dalam perancangan ini digunakan vaporizer dengan spesifikasi: Diameter luar tube OD = 1 in Jenis tube = 18 BWG Pitch P T = 1 14 in Triangular Panjang tube L = 55 ft Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin gas, diperoleh U D = 50-100, dan faktor pengotor R d = 0,001. Diambil U D = 75 Btujam ⋅ft 2 ⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas : 2 o o 2 D ft 196 , 089 . 9 F 548 , 13 F ft jam Btu 75 Btujam 764 9.235.762, Δt U Q A = × ⋅ ⋅ = × = Luas permukaan luar a ″ = 0,2618 ft 2 ft Tabel 10-Kern, 1965 Jumlah tube, 628 , 631 ft ft 2618 , ft 55 ft 9.089,196 a L A N 2 2 t = × = × = buah Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 664 tube dengan ID shell 37 in. Koreksi U D 2 t ft 936 , 056 . 9 ft2ft 0,2618 664 ft 55 a N L A = × × = × × = F ft jam Btu 299 , 71 F 13,548 ft 936 , 056 . 9 Btujam 764 9.235.762, Δt A Q U 2 2 D ° ⋅ ⋅ = ° × = ⋅ = Fluida panas : bahan tube 3 Flow area tube,a t ’ = 0,639 in 2 Tabel 10-Kern, 1965 n 144 a N a t t t × × = Pers.7.48-Kern, 1965 Universitas Sumatera Utara = × × = 2 144 0,639 664 a t 0,122 ft 2 4 Kecepatan massa: t t a w G = Pers. 7.2-Kern, 1965 = = 0,122 63.753,957 G t 522.439,599 lb m jam.ft 2 5 Bilangan Reynold Pada T c = 137,648 °F µ = 0,515 cP = 1,247 lb m ft 2 ⋅jam Gambar 14-Kern, 1965 Dari tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh : ID = 0,902 in = 0,0752 ft µ × = t t G ID Re Pers.7.3-Kern, 1965 = × = 1,247 9 522.439,59 0,0752 Re t 31.841,695 Taksir jH dari Gambar 24 Kern 1965, diperoleh jH = 99 pada : Re t = 31.841,695 Pada T c = 137,648 °F c = 0,778 Btulb m . °F Gambar 2-Kern, 1965 k = 0,5 Btujam lb m ft. °F Tabel 5-Kern, 1965 =       × =       3 1 3 1 0,5 1,247 0,778 k c. μ 1,248 3 1 t i k . c ID k jH h       µ × × = ϕ = × × = 1,248 0,902 0,5 99 h t i ϕ 821,214 740,735 1 0,902 821,214 h OD ID h h t io t i t io = × = × = ϕ ϕ ϕ 9 Karena viskositas rendah, maka diambil t ϕ = 1 Kern, 1965 Universitas Sumatera Utara F ft Btujam 740,735 1 740,735 h h h o 2 io t t io io = × = × = ϕ ϕ Fluida dingin : bahan shell 3’ Flow area shell 2 T s s ft P 144 B C D a × × × = Pers. 7.1-Kern, 1965 D s = Diameter dalam shell = 37 in B = Baffle spacing = 5 in P T = Tube pitch = 1 1 4 in C ′ = Clearance = P T – OD = 1 1 4 – 1 = 0,25 in = × × × = 1,25 144 5 0,25 37 a s 0,2751 ft 2 4’ Kecepatan massa s s a w G = Pers. 7.2-Kern, 1965 6 205.235,71 0,2751 52,762.441 G s = = lb m jam.ft 2 5’ Bilangan Reynold Pada t c = 100,4 F µ = 0,232 cP = 0,563 lb m ft 2 ⋅jam Dari Gambar 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1 4 square pitch, diperoleh D e = 0,99 in. De = 0,9912 = 0,0825 ft µ × = s e s G D Re Pers. 7.3-Kern, 1965 839 , 112 . 30 563 , 235 , 205 0,0825 Re = × = s 6 ′ Taksir J H dari Gambar 28, Kern, diperoleh J H = 100 pada Re s = 30.112,839 7’ Pada t c = 100,4 c = 1,01 Btulb m ⋅°F k = 0,026 Btujam lb m ft. °F Universitas Sumatera Utara 2,789 0,026 10,563 1,01 k c. μ 3 1 3 1 =       × =       8’ 3 1 e H s o k c. μ D k J h       × × = ϕ 88,563 2,789 0,825 0,026 100 h s o = × × = ϕ 9’ Karena viskositas rendah, maka diambil s ϕ = 1 Kern, 1965 F ft Btujam 88,563 1 88,563 h h o 2 s s o o = × = × = ϕ ϕ 10 Clean Overall Coefficient, U C F . ft . Btujam 105 , 79 563 , 88 735 , 740 563 , 88 735 , 740 h h h h U 2 o io o io C ° = + × = + × = Pers. 6.38-Kern, 1965 11 Faktor pengotor, R d 001 , 71,299 105 , 79 299 , 71 105 , 79 U U U U R D C D C d = × − = × − = Pers. 6.13-Kern, 1965 R d hitung ≥ R d ketentuan, maka spesifikasi pendingin dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : sisi tube 1 Untuk Re t = 31.481,695 f = 0,003 ft 2 in 2 Gambar 26-Kern, 1965 s = 0,96 Tabel 6-Kern, 1965 φ t = 1 2 t φ s ID 10 10 5,22 n L 2 t G f t ΔP ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = Pers. 7.53-Kern, 1965 1 0,96 0,0752 10 10 5,22 2 55 2 599 , 739 . 522 0,003 t ΔP × × × ⋅ × × × = = 1,977 psi 3 Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g 2 V = 0,001 Universitas Sumatera Utara psi 008 , .0,001 0,96 4.2 2g 2 . s 4n r ΔP = = = v ∆P T = ∆P t + ∆P r = 1,977 psi + 0,008 psi = 1,985 psi ∆P t yang diperbolehkan = 2 psi Fluida dingin : sisi shell 1 ′ Untuk Re s = 30,112.839 f = 0,003 ft 2 in 2 Gambar 29-Kern, 1965 φ s =1 s = 0,97 2 ′ B L 12 1 N × = + 5 55 12 1 N × = + = 132 Pers. 7.43-Kern, 1965 D s = 3712 = 3,083 ft 3 ′ s .s. e D . 10 10 . 22 , 5 1 N . s D . 2 s G f. s P ϕ + = ∆ Pers. 7.44-Kern, 1965 1 0,97 0,0825 10 10 . 22 , 5 132 3,083 2 16 205.435,7 0,003 s P × × × × × × = ∆ = 0,297 psi ∆P s yang diperbolehkan = 10 psi

30. Pompa J-307

Fungsi : Memompa campuran bahan dari distilasi 1 ke unit pengolahan limbah. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1,1 atm Universitas Sumatera Utara T = 87,387 C Laju alir massa F = 29.895,3141 kgjam = 18,3078 lbms Densitas ρ = 292,6255 kgm 3 = 18,2681 lbmft 3 Viskositas µ = 0,1959 cP = 0,0013 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 18,2681 lbms 18,3078 = 1,0022 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 1,0022 ft 3 s 0,45 18,2681 lbmft 3 0,13 = 5,6952 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 6 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 6,0650 in = 0,5054 ft Diameter Luar OD : 6,6250 in = 0,5521 ft Inside sectional area : 0,2006 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 ft 0,2006 s ft 1,0022 = 4,9959 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0013 54ft fts0,50 4,9959 lbmft 18,2681 3 = 35,046.2077 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 35,046.2077 dan εD = ft ft 12 , 00015 , = 0,009 Maka, harga f = 0,0083 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − Universitas Sumatera Utara = 0,5 174 , 32 1 2 9959 , 4 1 2 − = 0,1939 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 9959 , 4 2 = 0,5818 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 9959 , 4 2 = 0,7757 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,0083 174 , 32 . 2 . 5054 , 4,9959 . 30 2 = 0,7644 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 174 , 32 1 2 9959 , 4 1 2 − = 0,3879 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 2,7037 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 2,7037 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 22,7037 ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 22,7037 = - 0,8 × Wp Wp = 28,3797 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara Daya pompa : P = m × Wp = ft.lbflbm 28,3797 lbms 3600 0,45359 18,3078 × × s 550ft.lbf hp 1 = 0,9447 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp

31. Tangki Distilasi 2 T-312

Fungsi : memisahkan campuran Jenis : sieve – tray Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 unit Data : Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh : R D = 1,5 X HF = 0,8292 X LF = 0,157 X LF = 0,157 X LW = 0,0009 D = 85,2081 kgjam X HW = 0,9834 W = 891,9485 kgjam X HD = 0,0001 α LD = 38,2072 X LD = 0,998 α LW = 11,8215 3,129 11,8215 38,2072 . α α α LW LD av L, = = = Geankoplis, 2003 log α W] WX DX DX log[X N av L, LW HW HD LD m = Geankoplis, 2003 129 , 3 log ] 0009 , 9834 , 0001 , 998 , [ log = = 14,2039 Universitas Sumatera Utara Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, hal:676 diperoleh N N m = 0,64, maka : N = 0,64 14,2039 0,64 N m = = 22,193 Jumlah piring teoritis = 22,193 - 1 reboiler Efisiensi piring = 85 Geankoplis, 2003 Maka, jumlah piring yang sebenarnya = 22,1930,85 = 26,11 piring ≈ 27 piring Penentuan lokasi umpan masuk                 = 2 HD LW LF HF s e X X D W X X 0,206log N N log Geankoplis, 2003                     = 2 s e 0,0001 0,0009 85,2081 891,9485 0,157 0,8292 0,206log N N log 0,1272 N N s e = N e = 0,1272 N s N = N e + N s 27 = 0,1272 N s + N s N s = 23,95 ≈ 24 N e = 27 – 24 = 3 Jadi, umpan masuk pada piring ke -3 dari atas. Design kolom Direncanakan : Tray spacing t = 0,4 m Hole diameter d o = 4,5 mm Treybal, 1984 Space between hole center p’ = 12 mm Treybal, 1984 Weir height h w = 5 cm Pitch = triangular ¾ in Data : Suhu dan tekanan pada destilasi T-101 adalah 336,942 K dan 1 atm Tabel LC. 14 Komposisi bahan pada alur Vb destilasi 2 T-312 Universitas Sumatera Utara Alur Vdkmoljam mol Mr mol × Mr NH 2 SO 4 HCN 0,7894 0,0001 27 0,0027 C 3 H 3 N 7.787,0900 0,9970 53 52,8930 H 2 O 14,9984 0,0019 18 0,0340 Total 7.893,8804 52,9300 AV mol weight 52,9300 Laju alir massa gas G` = 2,192 kmols ρ v = 942 , 336 273 4 , 22 93 , 52 × = 22,029 kgm 3 Laju alir volumetrik gas Q = 273 9 , 336 4 , 22 0109 , × × = 5,270 m 3 s Tabel LC. 15 Komposisi bahan pada alur Lb kolom distilasi 2 T-102 Alur lb massa ρ L kgm3 massa × ρ L NH 2 SO 4 0 0 HCN 7,0175 0,00530 208,3110 1,1194 C 3 H 3 N 1.298,18 0,99410 278,1510 276,2520 H 2 O 0,6122 0,00046 337,0653 0,1580 Total 277,8000 ρ L Laju alir massa cairan L` = 1.313,3 kgs Laju alir volumetrik cairan q = 8032 , 277 3 , 313 . 1 = 4,7275 m 3 s Surface tension σ = 0,04 Nm Lyman, 1982 2 o a o p d 907 , A A     = Universitas Sumatera Utara 2 a o 0,0120 0,0045 907 , A A       = = 0,1275 2 1 2 1 V L 029 , 22 80 , 277 270 , 5 7275 , 4 ρ ρ Q q       =     = 3,185 ≈ 3 α = 0,0744t + 0,01173 = 0,07440,4 + 0,01173 = 0,0415 β = 0,0304t + 0,05 = 0,03040,40 + 0,015 = 0,0272 C F = 2 , V L 0,02 σ β ρ qQ ρ 1 log α             + = 2 , 0,02 0,04 0,0272 3 1 log 0,0415           + = 0,011 V F = 5 , V V L F ρ ρ ρ C     − = 5 , 22,029 029 , 22 80 , 277 0,011       − = 0,038ms Asumsi 80 kecepatan flooding Treybal, 1984 V = 0,8 × 0,038 = 0,0304 ms A n = 0304 , 270 , 5 = 169,05 m 2 Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8. A t = 759 , 183 088 , 1 05 , 169 = − m 2 Column Diameter T = [4183,759π] 0,5 = 15,299 m Weir length W = 0,715,299 = 10,70 m Downsput area A d = 0,088183,759 = 14,70 m 2 Active area A a = A t – 2A d = 183,759 – 214,70 = 154,35 m 2 Universitas Sumatera Utara Weir crest h 1 Misalkan h 1 = 0,025 m h 1 T = 0,02515,299 = 0,36 2 1 5 , 2 2 2 eff W T T h 2 1 W T W T W W                     +         −       −       =       [ ] { } 2 5 , 2 2 2 eff 4286 , 1 0016 , 2 1 4286 , 1 4286 , 1 W W + − − =       995 , W W eff =       3 2 eff 3 2 1 W W W q 666 , h             = 3 2 3 2 1 995 , 10,70 4,7275 666 , h       = m 38 , h 1 = Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h 1 = 0,38 m hingga nilai h 1 konstan pada nilai 0,366 m. Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop A o = 0,1275 x 154,35 = 19,687m 2 u o = 267 , 687 , 19 27 , 5 A Q o = =         = L v 2 o 2 o d ρ ρ C u , 51 h Universitas Sumatera Utara           = 277,80 22,029 0,66 0,267 , 51 h 2 2 d m 0,00066 mm 665 , h d = = Hydraulic head 35 , 154 27 , 5 A Q V a a = = = 0,034 ms 2 709 , 10 299 , 15 2 W T z + = + = = 13,004 m       + − + = z q 225 , 1 ρ V h 238 , h 725 , 0061 , h 5 , V a w w L       + − + = 13,004 4,727 225 , 1 3422,029 0,050,0 238 , 0,05 725 , 0061 , h 5 , L ,485m h L = Residual pressure drop g d ρ g σ 6 h o L c R = ,8 0,00459 277,80 1 0,04 6 h R = = 0,1959 m Total gas pressure drop h G = h d + h L + h R h G = 0,00066 + 0,485 + 0,1959 h G = 0,6823 m Pressure loss at liquid entrance A da = 0,025 W = 0,02510,70 = 0,2677 m 2 2 da 2 A q g 2 3 h     = 2 2 0,2677 4,727 g 2 3 h       = = 0,0171 m Universitas Sumatera Utara Backup in downspout h 3 = h G + h 2 h 3 = 0,6823 + 0,001771 h 3 = 0,684m Check on flooding h w + h 1 + h 3 = 0,05 +0,01959 + 0,684 h w + h 1 + h 3 = 0,18 m t2 = 0,42 = 0,2 m Karena nilai h w + h 1 + h 3 lebih kecil dari t2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding. Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom = 27 × 0,4 m = 10,8 m Tinggi tutup = 299 , 15 4 1 = 3,82 m Tinggi total = 10,8 + 23,82 = 18,44 m Tekanan operasi = 1 atm = 110 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 110 kPa = 115,5 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell, 1959 Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa Brownell, 1959 Tebal shell tangki : 1,2P - 2SE PD t = 1,2115,5 - 40,8 287218,71 ,299 115,515 t = = 0,0005 m = 0,012 in Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,012 in + 0,125 in = 0,624 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in Brownell, 1959

32. Kondensor E-105

Universitas Sumatera Utara Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum di umpankan lagi ke kolom distilasi 2 T-312 Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 × 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 213,02 kgjam = 469,318 lbmjam Temperatur awal T 1 = 64 °C = 146,82 °F Temperatur akhir T 2 = 28 °C = 83,29 °F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 122,8 kgjam = 269,36 lbmjam Temperatur awal t 1 = 28 °C = 82,4 °F Temperatur akhir t 2 = 48 °C = 118,4 °F Panas yang diserap Q = 10.324,66 kJjam = 10.183,1358 Btujam 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 146,82 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = 118,4 °F ∆t 1 = 28,4256 °F T 2 = 83,29 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 82,4 °F ∆t 2 = 0,8964 °F T 1 – T 2 = 63,52 °F Selisih t 2 – t 1 = 36 °F ∆t 2 – ∆t 1 = -27,529 °F 7,9641 28,4256 0,8964 ln 27,529 - Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 =       =     − = °F 2 T c dan t c 061 , 115 2 29 , 83 82 , 146 2 T T T 2 1 c = + = + = °F 4 , 100 2 4 , 118 4 , 82 2 t t t 2 1 c = + = + = °F Fluida panas : anulus air pendingin 3 Flow area Universitas Sumatera Utara ft 0,1723 12 2,067 D 2 = = Tabel 11-Kern, 1965 ft 0,1383 12 1,66 D 1 = = 2 2 2 2 1 2 2 a ft 0,0083 4 0,1383 0,1723 π 4 D D π a = − = − = 0,0761 1383 , 1383 , 0,1723 D D D diam 2 2 1 2 1 2 2 = − = − = Equivalen 4 Kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 36 , 574 . 32 0,0083 269,3615 G a W G = = = 5 Pada t c = 100,4 F , μ = 0,7045 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,7045 cP = 0,7045 x 2,42 = 1,7049 lbmft.jam 3.291,003 1,7049 32.574,36 0,0761 Re μ G D Re a a a a = × = × = 6 J H = 12 Gambar.24-Kern, 1965 7 Pada t c = 100,4 F, c = 1 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,623 Btujamft 2 Fft 1,306 0,635 0,523 1. k μ . c 3 1 3 1 =       =       8 0,14 W 3 1 e H o μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15b-Kern, 1965 F ft Btujam 137,77 1 1,306 0,0761 0,623 12 2 = × × × = Universitas Sumatera Utara Fluida dingin : inner pipe bahan 3’ ft 0,115 12 1,38 D = = Tabel 11-Kern, 1965 2 2 p ft 0,010 4 πD a = = 4’ Kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 45.236,832 0,010 469,6318 G a W G = = = 5’ Pada T c = 115,061 F , μ = 0,2170cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,2170 cP = 0,2170 x 2,42 = 0,5252 lbmft.jam 9.903,9868 0,5252 45.236,832 0,115 Re μ G D Re p p p p = × = × = 6’ J H = 40 Gambar.24-Kern, 1965 7’ Pada T c = 115,061 F, c = 1 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,085 Btujamft 2 Fft 1,8318 0,085 0,5252 . 0,001 k μ . c 3 1 3 1 =       =       8’ 0,14 W 3 1 e H i μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15a-Kern, 1965 F ft Btujam 54,4425 1 1,8318 0,115 0,085 40 2 = × × × = 9’ F ft Btujam 45,2594 0,1383 0,115 54,4425 OD ID h h 2 i io = × = × = Pers.6.5-Kern, 1965 10 Clean averall coefficient, Uc ft Btujam 0683 , 34 77 , 137 2594 , 45 137,77 45,2594 h h h h U 2 o io o io C F = + × = + × = 11 U D Universitas Sumatera Utara R d ketentuan = 0,002 F ft2 btujam 31,8950 U 0,002 34,0683 1 R U 1 U 1 D D C D = + = + = 12 Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × Δ t 2 D ft 40,0885 7,9641 31,8950 822,335 Δt U Q A = + = × = Panjang yang diperlukan ft 1576 , 92 0,435 40,0885 = = Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft. 13 Luas sebenarnya = 4 × 12 × 0,435 = 41,76 ft 2 Pressure drop Fluida panas : anulus steam 1 D e ’ = D 2 – D 1 = 0,1723 - 0,1383 = 0,0339 ft Re a ’ 1.454,90 1,749 32.574,36 0,0339 μ G De a = × = × = F 0,012 90 , 454 . 1 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2 ΔF a ft 0,0208 0,0339 62,5 10 4.18 2 12 32.574,36 0,012 4 D 2g ρ L 4fG 2 8 2 e 2 2 a = × × × × × × × = = 3 v Fps 0,144 62,5 3600 32.574,36 ρ 3600 G a = × = = F i ft 0013 , 2 , 32 2 0,144 1 2 1 2 2 =     × × =     × = g V ΔP a psi 0096 , 144 62,5 0,0013 0,0208 = × + = Universitas Sumatera Utara ∆P a yang diperbolehkan = 2 psi Fluida dingin : inner pipe bahan 1’ Re p ’= 9.903,9868 F 0,0058 9868 , 903 . 9 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 0,98 , ρ = 61,25 2’ ΔF p ft 0,0128 0,115 61,25 4.18.10 2 12 45.236,832 0,0058 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 0054 , 144 25 , 1 6 0128 , = × =

33. Accumulator D-302

Fungsi : Menampung distilat dari kolom distilasi 2 T-312 Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-113 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 90 °C Tekanan = 1 atm Laju alir massa = 213,0203 kgjam Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran = 20 Densitas campuran = 208,0180 kgm 3 Chemcad Database 5, 1999 Perhitungan :

a. Volume tangki

Volume larutan, V l = 3 kgm 208,0180 jam 1 kgjam 213,0203 × = 1,0240 m 3 Volume tangki, V t = 1 + 0,2 × 16,1799 m 3 = 1,2288 m 3 Fraksi volum, t l V V = 1,2288 1,0240 = 0,8333 Universitas Sumatera Utara Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh, untuk fraksi volum 0,8333 maka HD = 0,777 Volume tangki, V t =       − α cos . α sin 57,30 α LR 2 Di mana cos α = 1-2HD cos α = 1-20,777 cos α = - 0,5540 α = 2,158 derajat Asumsi panjang tangki L t = 2 m Maka, volume tangki, V t =       − α .cos sin α 57,30 α LR 2 19,4159 m 3 =       − 2,158 2,158.cos sin 57,30 2,158 10R 2 R radius = 1,1097 m D diameter = 2,2195 m = 87,3833 in H tinggi cairan = 87,8968 m

b. Tebal shell tangki

P Hidrostatik = ρ × g × l = 208,0180 kgm 3 × 9,8 mdet 2 × 87,8968 m = 141,7414 kPa P operasi = Tekanan udara = 1 atm = 101,325 kPa P total = 141,7414 kPa+ 101,325 kPa = 243,0664 kPa Faktor kelonggaran = 20 P design = 1,2 243,0664 = 291,6797 kPa Joint efficiency E = 0,8 Brownell, 1959 Allowable stress S = 87.218,7140 kPa Brownell, 1959 Faktor korosi = 0,002 intahun Perry, 1999 Umur alat direncanakan A 10 tahun Tebal shell tangki Timmerhauss, 2004 Universitas Sumatera Utara in 0,308 in 0,02 m 0,0254 in 1 m 0,0046 tahun 10 tahun in 0,002 kPa 291,6797 1,2 kPa0,8 40 287218,71 m 2,2195 kPa 291,6797 A C 1,2P E . 2S D . P t = +       = × + − = × + − = Tebal shell standard yang digunakan = 12 in Brownell, 1959 c. Tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 2,2195 m Ratio axis = L : D = 1 : 4 L h = 2,2195 4 1 D D Hh ×       = ×       = 0,55 m L t panjang tangki = L s + L h L s panjang shell = 2 m – 20,55 m = 0,89 m Tutup atas dan bawah tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup 1 in.

34. Pompa J-308

Fungsi : Memompakan bahan dari Accumulator ke Kolom Distilasi 2 T-312 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1,1 atm T = 28,49 C Laju alir massa F = 127,812 kgjam = 0,078 lbms Densitas ρ = 216,497 kgm 3 = 13,516 lbmft 3 Viskositas µ = 0,179 cP = 0,0001 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 13,516 lbms 0,079 = 0,006 ft 3 s Universitas Sumatera Utara Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 0,006 ft 3 s 0,45 13,516 lbmft 3 0,13 = 0,539 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0,75 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 0,824 in = 0,069 ft Diameter Luar OD : 1,050 in = 0,088 ft Inside sectional area : 0,004 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 ft 0,004 s ft 0,006 = 1,561 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0001 ft 9 fts0,06 1,561 lbmft 13,516 3 = 12.066,732 turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 12.066,732 dan εD = ft 0.12 ft 0.00015 = 0,009 Maka, harga f = 0,009 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − = 0,5 174 , 32 1 2 561 , 1 1 2 − = 0,019 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 561 , 1 2 = 0,057 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 1 check valve = h f = n.Kf. c g v . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 561 , 1 2 = 0,076 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,009 174 , 32 . 2 . 134 , 1,561 . 30 2 = 0,562 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c 2 2 2 1 2. α. A A 1 g v     − = 174 , 32 1 2 516 , 1 1 2 − = 0,038 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 0,752 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 0,752 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 20,752 ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 20,752 = - 0,8 × Wp Wp = 25,940 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = ft.lbflbm 25,940 lbms 3600 0,45359 0,078 × × ft.lbfs 550 hp 1 = 0,4 hp Universitas Sumatera Utara Maka, dipilih pompa dengan daya motor = 15 hp

35. Cooler E-301

Fungsi : Menurunkan temperatur bahan sebelum dimasukkan ke tangki produk HCN TT-302 Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 × 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 85,2081 kgjam = 187,853lbmjam Temperatur awal T 1 = 27,964°C = 82,335 °F Temperatur akhir T 2 = 10 °C = 50 °F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 4.652,884 kgjam = 10.257,906 lbmjam Temperatur awal t 1 = -80°C = - 112 °F Temperatur akhir t 2 = -70°C = - 94 °F Panas yang diserap Q = 2.879,260 kJjam = 2.279,001 Btujam 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 82,335 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = -94 °F ∆t 1 = 176,335 °F T 2 = 50 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = -112 °F ∆t 2 = 162 °F T 1 – T 2 = 32,335 °F Selisih t 2 – t 1 =18 °F ∆t 2 – ∆t 1 = -14,335 °F 169,066 176,335 162 ln 14,335 - Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 =       =     − = °F 2 T c dan t c 168 , 66 2 50 335 , 82 2 T T T 2 1 c = + = + = °F Universitas Sumatera Utara 103 2 94 112 2 t t t 2 1 c − = − + − = + = °F Fluida panas : anulus bahan 3 Flow area ft 0,1723 12 2,067 D 2 = = Tabel 11-Kern, 1965 ft 0,1383 12 1,66 D 1 = = 2 2 2 2 1 2 2 a ft 0,0083 4 0,1383 0,1723 π 4 D D π a = − = − = 0,0761 1383 , 1383 , 0,1723 D D D diam 2 2 1 2 1 2 2 = − = − = Equivalen 4 Kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 286 , 717 . 22 0,0083 187,853 G a W G = = = 5 Pada T c = 66,168 F , μ = 0,195 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,195 cP 0,195 x 2,42 = 0,437 lbmft.jam 911,628 0,437 6 922.717,28 0,0761 Re μ G D Re a a a a = × = × = 6 J H = 6,5 Gambar.24-Kern, 1965 7 Pada T c = 66,168 F , c = 0,002Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,231 Btujamft 2 Fft 0,157 0,231 0,437 0,002. k μ . c 3 1 3 1 =       =       Universitas Sumatera Utara 8 0,14 W 3 1 e H o μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15b-Kern, 1965 F ft Btujam 0,026 1 0,157 0,0761 0,231 5 , 6 2 = × × × = Fluida dingin : inner pipe air pendingin 3’ ft 0,115 12 1,38 D = = Tabel 11-Kern, 1965 2 2 p ft 0,010 4 πD a = = 4’ Kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 869 , 082 . 988 0,010 10.257,906 G a W G = = = 5’ Pada t c = -103 F , μ = 1,774 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 1,774 cP = 1,774 x 2,42 = 4,292 lbmft.jam 9 240.295,96 0,0,957 9 988.082,86 0,115 Re μ G D Re p p p p = × = × = 6’ J H = 500 Gambar.24-Kern, 1965 7’ Pada t c = -103 F , c = 1 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,567 Btujamft 2 Fft 1,694 0,567 4,292 . 1 k μ . c 3 1 3 1 =       =       8’ 0,14 W 3 1 e H i μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15a-Kern, 1965 F ft Btujam 4.840,537 1 1,694 0,115 0,567 500 2 = × × × = 9’ F ft Btujam 335,338 0,1383 0,115 4.840,537 OD ID h h 2 i io = × = × = Pers.6.5-Kern, 1965 Universitas Sumatera Utara 10 Clean averall coefficient, Uc F ft Btujam 0,026 0,026 335,338 0,026 335,338 h h h h U 2 o io o io C = + × = + × = 11 U D R d ketentuan = 0,002 F 2 ft btujam 0,026 U 0,002 0,026 1 R U 1 U 1 D D C D = + = + = 12 Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × Δ t 2 D ft 52,2 169,066 0,026 10.257,906 Δt U Q A = + = × = Panjang yang diperlukan ft 120 0,435 52,2 = = Berarti diperlukan 5 pipa hairpin 12 ft. 13 Luas sebenarnya = 5 × 24 × 0,435 = 52,2 ft 2 Pressure drop Fluida panas : anulus bahan 1 D e ’ = D 2 – D 1 = 0,1723 - 0,1383 = 0,0339 ft Re a ’ 1.629,389 0,437 22.717,286 0,0339 μ G De a = × = × = F 012 , 389 , 629 . 1 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2 ΔF a ft 0,027 0,0339 62,5 10 4.18 2 12 22.717,286 0,011 4 D 2g ρ L 4fG 2 8 2 e 2 2 a = × × × × × × × = = 3 v Fps 0,101 62,5 3600 22.717,286 ρ 3600 G a = × = = F i ft 001 , 2 , 32 2 0,101 1 2 1 2 2 =     × × =     × = g v ΔP a psi 012 , 144 62,5 0,001 0,027 = × + = ∆P a yang diperbolehkan = 2 psi Universitas Sumatera Utara Fluida dingin : inner pipe air pendingin 1’ Re p ’ = 240.295,969 F 0,002 969 , 295 . 40 2 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 0,98 , ρ = 61,25 2’ ΔF p ft 2,340 0,115 61,25 4.18.10 2 24 9 988.082,86 0,98 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 995 , 144 25 , 1 6 2,340 = × = ∆P p yang diperbolehkan = 10 psi

36. Pompa J-309

Fungsi : Memompa produk destilat distilasi 2 T-312 ke tangki HCN TT-302 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 0,5 atm T = 10 C Laju alir massa F = 85,2081 kgjam = 0,0522 lbms Densitas ρ = 219,5604 kgm 3 = 13,7068 lbmft 3 Viskositas µ = 0,2298 cP = 0,0002 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 13,7068 lbms 0,0522 = 0,0038 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus,1991 = 3,9 0,0038 ft 3 s 0,45 13,7068 lbmft 3 0,13 = 0,4468 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0,5 in Universitas Sumatera Utara Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 0,622 in = 0,0518 ft Diameter Luar OD : 0,84 in = 0,07 ft Inside sectional area : 0,0021 ft 2 Kecepatan linear, v = Q = 2 3 ft 0,0021 s ft 0,0038 = 1,8043 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0002 ft 18 fts0,05 1,8043 lbmft 13,7068 3 = 8.300,5355 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 8.300,5355 dan εD = ft ft 12 , 00015 , = 0,009 Maka, harga f = 0,0055 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − = 0,5 174 , 32 1 2 8043 , 1 1 2 − = 0,0253 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c v g . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 8043 , 1 2 = 0,0759 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c v g . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 8043 , 1 2 = 0,1012 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,0055 174 , 32 . 2 . 5018 , 1,8043 . 30 2 = 0,6442 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c 2 2 2 1 2. α.α A A 1 v     − Universitas Sumatera Utara = 174 , 32 1 2 8043 , 1 1 2 − = 0,0506 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 0,8971 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 0,8971 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 20,8971 ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 20,8971 = - 0,8 × Wp Wp = 26,1214 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = ft.lbflbm 26,1214 lbms 3600 0,45359 0,0522 × × s 550ft.lbf hp 1 = 0,0025 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 14 hp

37. Pompa J-310

Fungsi : Memompa campuran bottom dari distilasi-2 T-312 ke reboiler E-216 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Universitas Sumatera Utara Kondisi operasi : P = 1,1 atm T = 63 C Laju alir massa F = 1.305,813 kgjam = 0,800 lbms Densitas ρ = 281,593 kgm 3 = 17,579 lbmft 3 Viskositas µ = 0,246 cP = 0,0001 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 17,598 lbms 0,800 = 0,045 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 0,045 ft 3 s 0,45 17,579 lbmft 3 0,13 = 1,409 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 1,610 in = 0,134 ft Diameter Luar OD : 1,900 in = 0,158 ft Inside sectional area : 0,014 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 ft 0,014 s ft 0,045 = 3,217 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0001 ft 4 fts0,13 3,217 lbmft 281,593 3 = 45,944.642 turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 117.751,961 dan εD = ft 0,12 ft 0,00015 = 0,009 Maka, harga f = 0,005 Timmerhaus, 1991 Universitas Sumatera Utara Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − = 0,5 174 , 32 1 2 217 , 3 1 2 − = 0,08 ft.lbflbm 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c v g . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 217 , 3 2 = 0,241 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c v g . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 217 , 3 2 = 0,322 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,005 174 , 32 . 2 . 134 , 3,217 . 30 2 = 0,719 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 α     − = 174 , 32 1 2 217 , 3 1 2 − = 0,161 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 1,523 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 1,523 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 21,5231ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η × Wp 21,523 = - 0,8 × Wp Wp = 26,904 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara Daya pompa : P = m × Wp = ft.lbflbm 26,904 lbms 3600 0,45359 17,910 × × ft.lbfs 550 hp 1 = 0,039 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 14 hp

38. Reboiler E-216

Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum di umpankan lagi ke kolom distilasi 3 Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 × 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 33,787 kgjam = 74,488 lbmjam Temperatur awal T 1 = 254 °C = 489,2 °F Temperatur akhir T 2 = 254 °C = 489,2 °F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 1.305,813 kgjam = 2.878,839 lbmjam Temperatur awal t 1 = 36,792 °C = 146,826 °F Temperatur akhir t 2 = 80.922 °C = 177,66 °F Panas yang diserap Q = 57.228,615 kJjam = 54.242,048 Btujam 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 489,2 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = 177,66 °F ∆t 1 = 311,54 °F T 2 = 489,2 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 146,826 °F ∆t 2 = 342,374 °F T 1 – T 2 = 0 °F Selisih t 2 – t 1 = 30,834 °F ∆t 2 – ∆t 1 = 30,834 °F Universitas Sumatera Utara 326,715 311,54 342,374 ln 30,834 Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 =       =     − = °F 2 T c dan t c 2 , 489 2 2 , 489 2 , 489 2 T T T 2 1 c = + = + = °F 243 , 162 2 826 , 146 66 , 177 2 t t t 2 1 c = + = + = °F Fluida panas : anulus steam 3 Flow area ft 0,1723 12 2,067 D 2 = = Tabel 11-Kern, 1965 ft 0,1383 12 1,66 D 1 = = 2 2 2 2 1 2 2 a ft 0,0083 4 0,1383 0,1723 π 4 D D π a = − = − = 0,0761 1383 , 1383 , 0,1723 D D D diam 2 2 1 2 1 2 2 = − = − = Equivalen 4 Kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 961 , 007 . 9 0,0083 74,488 G a W G = = = 5 Pada T c = 489,2 F , μ = 0,105 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,105 cP = 0,105 × 2,42 = 0,255 lbmft.jam 2.790,970 0,255 9.007,961 0,0761 Re μ G D Re a a a a = × = × = 6 J H = 12 Gambar.24-Kern, 1965 Universitas Sumatera Utara 7 Pada T c = 489,2 F, c = 1 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,039 Btujamft 2 Fft 1,874 0,039 0,255 1. k μ . c 3 1 3 1 =       =       8 0,14 W 3 1 e H o μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15b-Kern, 1965 F ft Btujam 11,455 1 1,874 0,0761 0,039 12 2 = × × × = Fluida dingin : inner pipe,bahan 3’ ft 0,115 12 1,38 D = = Tabel 11-Kern, 1965 2 2 p ft 0,010 4 πD a = = 4’ Kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 277.301,39 0,010 2.878,839 G a W G = = = 5’ Pada t c = 162,243 F , μ = 0,230 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,230 cP = 0,230 x 2,42 = 0,556 lbmft.jam 2 124.983,83 0,556 277.301,39 0,115 Re μ G D Re p p p p = × = × = 6’ J H = 300 Gambar.24-Kern, 1965 7’ Pada t c = 162,243 F, c = 0,016 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,148 Btujamft 2 Fft 1,874 0,148 0,556 . 0,016 k μ . c 3 1 3 1 =       =       Universitas Sumatera Utara 8’ 0,14 W 3 1 e H i μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15a-Kern, 1965 F ft Btujam 189,631 1 1,874 0,115 0,148 300 2 = × × × = 9’ F ft Btujam 157,645 0,1383 0,115 189,631 OD ID h h 2 i io = × = × = pers.6.5,kern 10 Clean averall coefficient, Uc ft Btujam 679 , 10 11,455 645 , 157 11,455 x 157,645 h h h h U 2 o io o io C F = + = + × = 11 U D R d ketentuan = 0,002 F ft2 btujam 10,456 U 0,002 10,679 1 R U 1 U 1 D D C D = + = + = 12 Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × Δ t 2 D ft 15,878 326,715 Δt U Q A = = × = Panjang yang diperlukan ft 502 , 36 0,435 15,878 = = Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft. 13 Luas sebenarnya = 2 × 24 × 0,435 = 20,88 ft 2 Pressure drop Fluida panas : anulus steam 1 D e ’ = D 2 – D 1 = 0,1723 - 0,1383 = 0,0339 ft Re a ’ 1.233,844 0,255 9.007,961 0,0339 μ G De a = × = × = F 014 , 844 , 233 . 1 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 Universitas Sumatera Utara 2 ΔF a ft 0,001 0,0339 62,5 10 4.18 2 12 9.007,961 0,014 4 D 2g ρ L 4fG 2 8 2 e 2 2 a = × × × × × × × = = 3 v Fps 0,04 62,5 3600 9.007,961 ρ 3600 G a = × = = F i ft 0001 , 2 , 32 2 0,04 1 g 2 1 2 2 =     × × =     × = v ΔP a psi 0004 , 144 62,5 0,0001 0,001 = × + = ∆P a yang diperbolehkan = 2 psi Fluida dingin : inner pipe bahan 1’ Re p ’ = 124.983,832 F 0,002 832 , 983 . 124 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 0,98 , ρ = 61,25 2’ ΔF p ft 0,092 0,115 61,25 4.18.10 2 12 277.301,39 0,002 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 039 , 144 25 , 1 6 0,092 = × = ∆P p yang diperbolehkan = 10 psi

39. Pompa J-311

Fungsi : Memompa campuran bahan dari reboiler E-216 ke kolom distilasi 3 T-313 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1,1 atm T = 80,23 C Laju alir massa F = 891,949 kgjam = 0,546 lbms Densitas ρ = 278,556 kgm 3 = 17,390 lbmft 3 Universitas Sumatera Utara Viskositas µ = 0,215 cP = 0,0001 lbmft.s Laju alir volumetrik Q = 3 lbmft 17,390 lbms 0,546 = 0,031 ft 3 s Desain pompa : Di ,opt = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Timmerhaus, 1991 = 3,9 0,031 ft 3 s 0,45 17,390 lbmft 3 0,13 = 1,191 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,25 in Schedule number : 40 Diameter Dalam ID : 1,380 in = 0,115 ft Diameter Luar OD : 1,660 in = 0,138 ft Inside sectional area : 0,010 ft 2 Kecepatan linear, v = QA = 2 3 ft 0,010 s ft 0,031 = 3,020 fts Bilangan Reynold : N Re = μ D ρ × ×v = lbmft.s 0,0001 ft 5 fts0,11 3,020 lbmft 17,390 3 = 192.291,41 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 Pada N Re = 192.291,4 dan εD = ft 0,12 ft 0,00015 = 0,009 Maka, harga f = 0,005 Timmerhaus, 1991 Friction loss : 1 Sharp edge entrance = h c = 0,5 2 α A A 1 2 1 2 v     − = 0,5 174 , 32 1 2 020 , 3 1 2 − = 0,071 ft.lbflbm Universitas Sumatera Utara 2 elbow 90° = h f = n.Kf. c v g . 2 2 = 20,75 174 , 32 2 020 , 3 2 = 0,0213 ft.lbflbm 1 check valve = h f = n.Kf. c v g . 2 2 = 12,0 174 , 32 2 020 , 3 2 = 0,284 ft.lbflbm Pipa lurus 30 ft = F f = 4f c 2 D.2.g ΔL.v = 40,005 174 , 32 . 2 . 50541 , 3,020 . 30 2 = 0,740 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit = h ex = c 2 2 2 1 2. α.α A A 1 v     − = 174 , 32 1 2 020 , 3 1 2 − = 0,142 ft.lbflbm Total friction loss : ∑F = 1,448 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli : W F ρ P P z z g 2 α 1 s 1 2 1 2 2 1 2 2 = + ∑ + − + − + − v v Geankoplis, 2003 Di mana : v 1 = v 2 P 1 = P 2 ∆Z = 20 ft W ft.lbflbm 1,448 ft 20 .s ft.lbmlbf 32,174 fts 32,174 s 2 2 = + + + + Ws = 21,448ft.lbflbm Effisiensi pompa , η= 80 Ws = - η x Wp 21,448 = - 0,8 x Wp Wp = 26,811 ft.lbflbm Daya pompa : P = m × Wp = ft.lbflbm 26.811 lbms 3600 0,45359 0,546 × × s 550ft.lbf hp 1 Universitas Sumatera Utara = 0,027 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 14 hp

40. Kolom Distilasi 3 T-313

Fungsi : Memisahkan campuran Acrylonitrile dengan HCN dan Air Jenis : sieve – tray Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 unit Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh : R D = 1,5 X HF = 0,0157 X LW = 0,2169 X LF = 0,9834 X HW = 0,7831 D = 6,2061 kgjam X HD = 0,0011 W = 0,057 kgjam X LD = 0,998 α LD = 2,27 α LW = 1 1 1 2,27 . α α α LW LD av L, = = = Geankoplis, 2003 log α W] WX DX DX log[X N av L, LW HW HD LD m = Geankoplis, 2003 1 log ] 2169 , 7831 , 0011 , 998 , log[ = = 3,51 Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, hal:676 diperoleh N N m = 0,65, maka : N = 0,65 3,51 0,65 N m = = 5,49 Jumlah piring teoritis = 5,49 - 1 reboiler Efisiensi piring = 85 Geankoplis, 2003 Maka, jumlah piring yang sebenarnya = 5,490,85 = 6,46 piring ≈ 7 piring Universitas Sumatera Utara Penentuan lokasi umpan masuk                 = 2 HD LW LF HF s e X X D W X X 0,206log N N log Geankoplis, 2003                     = 2 s e 0,0011 0,2169 6,2061 0,057 0,9834 0,0157 0,206log N N log 0,086 N N s e = N e = 0,086 N s N = N e + N s 7 = 0,086 N s + N s N s = 5,44 ≈ 6 N e = 7 – 6 = 1 Jadi, umpan masuk pada piring ke -1 dari atas. Design kolom Direncanakan : Tray spacing t = 0,4 m Hole diameter d o = 4,5 mm Treybal, 1984 Space between hole center p’ = 12 mm Treybal, 1984 Weir height h w = 5 cm Pitch = triangular ¾ in Data : Suhu dan tekanan pada destilasi T-313 adalah 353,85 K dan 1 atm Tabel LC. 14 Komposisi bahan pada alur Vb destilasi 3 T-313 Alur Vdkmoljam mol Mr mol × Mr NH 2 SO 4 0 0 HCN 38,7200 0,00090 27 0,0250 C 3 H 3 N 41.655,1700 0,99700 53 52,8930 H 2 O 45,9125 0,00109 18 0,0190 Total 41.739,8000 52,9370 AV mol weight 52,9370 Universitas Sumatera Utara Laju alir massa gas G` = 11,59 kmols ρ v = 85 , 353 273 4 , 22 93 , 52 × = 7,99 kgm 3 Laju alir volumetrik gas Q = 273 85 , 353 4 , 22 59 , 11 × × = 79,77 m 3 s Tabel LC. 15 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 2 T-313 Alur lb massa ρ L kgm3 massa × ρ L NH 2 SO 4 0 0 HCN 0 0 C 3 H 3 N 483,4616 0,4492 257,1926 115,5300 H 2 O 592,8110 0,5508 335,9285 152,0294 Total 300,5600 ρ L Laju alir massa cairan L` = 4.564,8 kgs Laju alir volumetrik cairan q = 56 , 300 8 . 564 , 4 = 15,18 m 3 s Surface tension σ = 0,04 Nm Lyman, 1982 2 o a o p d 907 , A A     = 2 a o 0,0120 0,0045 907 , A A       = = 0,1275 2 1 2 1 V L 99 , 7 56 , 300 77 , 79 18 , 15 ρ ρ Q q       =     =1,21 ≈ 2 α = 0,0744t + 0,01173 = 0,07440,4 + 0,01173 = 0,0415 β = 0,0304t + 0,05 = 0,03040,40 + 0,015 = 0,0272 C F = 2 , V L 0,02 σ β ρ qQ ρ 1 αlog             + Universitas Sumatera Utara = 2 , 0,02 0,04 0,0272 2 1 log 0,0415           + = 0,043 V F = 5 , V V L F ρ ρ ρ C     − = 5 , 7,99 99 , 7 56 , 300 0,043       − = 0,26 ms Asumsi 80 kecepatan flooding Treybal, 1984 V = 0,8 × 0,26 = 0,208 ms A n = 208 , 26 , = 367,96 m 2 Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8. A t = 95 , 399 088 , 1 96 , 367 = − m 2 Column Diameter T = [4399,95π] 0,5 = 22,57 m Weir length W = 0,722,57 = 15,80 m Downsput area A d = 0,088399,95 = 31,996 m 2 Active area A a = A t – 2A d = 1399,95 – 231,996 = 335,96 m 2 Weir crest h 1 Misalkan, h 1 = 0,025 m h 1 T = 0,02522,57 = 0,0011 2 1 5 , 2 2 2 eff W T T h 2 1 W T W T W W                     +         −       −       =       [ ] { } 2 5 , 2 2 2 eff 4286 , 1 0011 , 2 1 4286 , 1 4286 , 1 W W + − − =       998 , W W eff =       Universitas Sumatera Utara 3 2 eff 3 2 1 W W W q 666 , h             = 3 2 3 2 1 998 , 15,800 15,1878 666 , h       = m 60 , h 1 = Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h 1 = 0,60 m hingga nilai h 1 konstan pada nilai 0,611 m. Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop A o = 0,1275 x 335,96 = 42,85m 2 u o = 79 , 1 85 , 42 76 , 72 A Q o = =         = L v 2 o 2 o d ρ ρ C u , 51 h           = 300,56 7,29 0,66 42,85 , 51 h 2 2 d m 0,00099 mm 99 , 9 h d = = Hydraulic head 96 , 335 76 , 72 A Q V a a = = = 0,22 ms 2 800 , 15 57 , 22 2 W T z + = + = = 19,18 m       + − + = z q 225 , 1 ρ V h 238 , h 725 , 0061 , h 5 , V a w w L       + − + = 19,18 15,18 225 , 1 27,29 0,050,2 238 , 0,05 725 , 0061 , h 5 , L m 0,001 h L = Universitas Sumatera Utara Residual pressure drop g d ρ g σ 6 h o L c R = ,8 0,00459 300,56 1 0,04 6 h R = = 0,018 m Total gas pressure drop h G = h d + h L + h R h G = 0,00099 + 0,001 + 0,018 h G = 0,0119 m Pressure loss at liquid entrance A da = 0,025 W = 0,02515,80 = 0,39 m 2 2 da 2 A q g 2 3 h     = 2 2 0,39 15,18 g 2 3 h       = = 0,022 m Backup in downspout h 3 = h G + h 2 h 3 = 0,0119 + 0,022 h 3 = 0,004m Check on flooding h w + h 1 + h 3 = 0,05 +0,001 + 0,004 h w + h 1 + h 3 = 0,05 m t2 = 0,42 = 0,2 m Karena nilai h w + h 1 + h 3 lebih kecil dari t2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding. Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom = 7 × 0,4 m = 2,8 m Tinggi tutup = 257 , 2 4 1 = 0,56 m Universitas Sumatera Utara Tinggi total = 2,8 + 20,56 = 3,92 m Tekanan operasi = 1 atm = 110 kPa Faktor kelonggaran = 5 Maka, P design = 1,05 110 kPa = 106,3913 kPa Joint efficiency = 0,8 Brownell, 1959 Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa Brownell, 1959 Tebal shell tangki : 1,2P - 2SE PD t = 13 1,2106,39 - 40,8 287218,71 22,571 106,3913 t = = 0,188 m = 7,42 in Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 7,42 in + 0,125 in = 7,55 in Tebal shell standar yang digunakan = 8 in

41. Kondensor E-106

Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum di umpankan lagi ke Kolom Distilasi 3 Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 × 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 2.209,959 kgjam = 4.871,351 lbmjam Temperatur awal T 1 = 80,922 °C = 177,66 °F Temperatur akhir T 2 = 80,77 °C = 177,386 °F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 1.305,813 kgjam = 2.878,839 lbmjam Temperatur awal t 1 = 28 °C = 82,4 °F Temperatur akhir t 2 = 48 °C = 118,4 °F Universitas Sumatera Utara Panas yang diserap Q = 867,813 kJjam = 822,335 Btujam 1 ∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 177,66 °F Temperatur yang lebih tinggi t 2 = 118,4 °F ∆t 1 = 59,26 °F T 2 = 177,386 °F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 82,4 °F ∆t 2 = 94,986 °F T 1 – T 2 = 0,274 °F Selisih t 2 – t 1 = 36 °F ∆t 2 – ∆t 1 = 35,72 °F 75,723 59,26 94,986 ln 35,72 Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 =       =     − = °F 2 T c dan t c 03 , 148 2 386 , 177 66 , 177 2 T T T 2 1 c = + = + = °F 4 , 100 2 4 , 118 4 , 82 2 t t t 2 1 c = + = + = °F Fluida panas : anulus air pendingin 3 Flow area ft 0,1723 12 2,067 D 2 = = Tabel 11-Kern, 1965 ft 0,1383 12 1,66 D 1 = = 2 2 2 2 1 2 2 a ft 0,0083 4 0,1383 0,1723 π 4 D D π a = − = − = 0,0761 1383 , 1383 , 0,1723 D D D diam 2 2 1 2 1 2 2 = − = − = Equivalen 4 Kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 301 , 761 . 2 0,0083 22,834 G a W G = = = Universitas Sumatera Utara 5 Pada t c = 100,4 F , μ = 0,585 cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,585 cP = 0,585 x 2,42 = 1,415 lbmft.jam 336,054 1,415 2.761,301 0,0761 Re μ G D Re a a a a = × = × = 6 J H = 18 Gambar.24-Kern, 1965 7 Pada t c = 100,4 F, c = 1 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,635 Btujamft 2 Fft 1,306 0,635 0,523 1. k μ . c 3 1 3 1 =       =       8 0,14 W 3 1 e H o μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15b-Kern, 1965 F ft Btujam 196,070 1 01,306 0,0761 0,635 18 2 = × × × = Fluida dingin : inner pipe bahan 3’ ft 0,115 12 1,38 D = = Tabel 11-Kern, 1965 2 2 p ft 0,010 4 πD a = = 4’ Kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 8 469.228,15 0,010 4.871,351 G a W G = = = 5’ Pada T c = 148,03 F , μ = 0,216cP Gambar. 15-Kern, 1965 μ = 0,216 cP = 0,216 × 2,42 = 0,523 lbmft.jam Universitas Sumatera Utara 3 103.099,29 0,523 8 469.228,15 0,115 Re μ G D Re p p p p = × = × = 6’ J H = 170 Gambar.24-Kern, 1965 7’ Pada T c = 148,03 F, c = 0,001 Btulbm . F Gambar.3-Kern, 1965 k = 0,136 Btujamft 2 Fft 0,162 0,136 0,523 . 0,001 k μ . c 3 1 3 1 =       =       8’ 0,14 W 3 1 e H i μ μ k μ . c D k J h           = Pers. 6.15a-Kern, 1965 F ft Btujam 32,526 1 0,162 0,115 0,136 170 2 = × × × = 9’ F ft Btujam 32,526 0,1383 0,115 32,526 OD ID h h 2 i io = × = × = Pers.6.5-Kern, 1965 10 Clean averall coefficient, Uc F ft Btujam 27,898 196,07 32,526 196,07 32,526 h h h h U 2 o io o io C = + × = + × = 11 U D R d ketentuan = 0,002 F ft2 btujam 26,424 U 0,002 27,898 1 R U 1 U 1 D D C D = + = + = 12 Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × Δ t 2 D ft 0,411 286,851 26,424 822,335 Δt U Q A = + = × = Panjang yang diperlukan ft 945 , 0,435 0,411 = = Universitas Sumatera Utara Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft. 13 Luas sebenarnya = 1 × 12 × 0,435 = 10,44 ft 2 Pressure drop Fluida panas : anulus steam 1 D e ’ = D 2 – D 1 = 0,1723 - 0,1383 = 0,0339 ft Re a ’ 148,564 1,415 2.761,301 0,0339 μ G De a = × = × = F 0,033 564 , 48 1 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 2 ΔF a ft 0,001 0,0339 62,5 10 4.18 2 12 2.761,301 0,033 4 D 2g ρ L 4fG 2 8 2 e 2 2 a = × × × × × × × = = 3 v 0,012Fps 62,5 3600 2.761,301 ρ 3600 G a = × = = F i ft 0001 , 2 , 32 2 0,012 1 g 2 1 2 2 =     × × =     × = v ΔP a psi 0004 , 144 62,5 0,0001 0,001 = × + = ∆P a yang diperbolehkan = 2 psi Fluida dingin : inner pipe bahan 1’ Re p ’ = 103.099,293 F 0,002 293 , 099 . 103 264 , 0035 , 0,42 = + = Pers.3.47b-Kern, 1965 s = 0,98 , ρ = 61,25 2’ ΔF p ft 0,142 0,115 61,25 4.18.10 2 12 8 469.228,15 0,001 4 D 2g ρ L 4fGp 2 8 2 2 2 = × × × × × × = = 3’ ΔP p psi 06 , 144 25 , 1 6 142 , = × = ∆P p yang diperbolehkan = 10 psi Universitas Sumatera Utara

42. Accumulator D-303

Fungsi : Menampung distilat dari kolom Distilasi-3 Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-113 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 90 °C Tekanan = 1 atm Laju alir massa = 2.209,594 kgjam Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran = 20 Densitas campuran = 276,7493 kgm 3 Chemcad Database 5, 1999 Perhitungan :

a. Volume tangki