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