59
BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA
Gambar alat :
ROTARY KILN B – 210
Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan phosphoric acid
membentuk superphosphate. Kondisi operasi :
Tekanan operasi = 1 atm tekanan atmosfer Suhu operasi = 360
o
C TVA : 200 Waktu operasi = kontinyu
Diagram panas :
Udara panas + padatan terikut Udara panas, 430 C
360 C Feed masuk, 46,17 C
Produk bawah, 360 C
Perhitungan :
Dari neraca massa dan neraca panas : Feed masuk
= 12319,5387 kgjam = 27160 lbjam bahan
= 82,3 lbcuft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
60 Total panas
= 14239914,8073 kkaljam = 56507599 Btujam Suhu bahan masuk
= 46,17 C = 116 F
Suhu bahan keluar = 360 C
= 680 F Suhu udara masuk
= 430 C = 806 F
Suhu udara keluar = 360 C
= 680 F
Log Mean Temperature Difference , LMTD :
t
1
= 806 - 680 = 126 F
t
2
= 680 - 116 = 564 F
LMTD =
1 2
1 2
t t
ln t
t = 292,24
o
F = 417,73 K
Perhitungan Area of Drum , A :
Asumsi solid velocity , u
s
= 0,5 mdt Ulrich , tabel 4-10
Area aliran solid, A
s
=
s s
s
u m
Keterangan =
A
s
= Area drum yang dilewati solid ; m
2
m
s
= rate solid ; kgdt
s
= densitas solid ; kgm
3
u
s
= solid velocity ; mdt
Rate solid = 12319,5387 kgjam = 3,43 kgdt
solid = 82,3 lbcuft = 1,32 kgm
3
u
s
= 0,2 mdt Ulrich , tabel 4-10
A
s
=
s s
s
u m
=
dt m
m kg
dt kg
5 ,
1,32 3,43
3
= 5,2 m
2
A
s
=
2
D 4
= 5,2 maka Diameter kiln = 2,6 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
61
Perhitungan koefisien volumetrik heat transfer , Ua :
Ua =
D G
240
67 ,
Ulrich , T.4-10 Keterangan
: Ua
= koefisien volumetrik heat transfer , Jm
3
.dt. K G
= gas mass velocity ; kgdt.m
2
maksimum 5 kgdt.m
2
; Ulrich,T.4-10 D
= diameter kiln ; m
G = 5,0 kgdt.m
2
asumsi D
= 2,6 m Ua
=
6 ,
2 ,
5 240
67 ,
= 271,36 Jm
3
.dt. K
Perhitungan panjang rotary drum :
Q = Ua x V x T
Perry 6
ed
,pers.20-35 V
=
L .
D 4
2
Volume silinder Keterangan
: Q
= panas total , Jdt Ua
= koefisien volumetrik heat transfer , Jm
3
.dt. K V
= Volume Drum ; m
3
T = Log mean temperatur difference ; K
D = Diameter drum
; m L
= Panjang drum ; m
Q = Ua x V x T
Perry 6
ed
,pers.20-35 V
=
L .
D 4
2
= 0,785 x 2,6
2
L = 5,3066 L Q
= Ua x
T L
. D
4
2
Total panas pada sistem :
Q = 14239914,8073 kkalj = 14239914,8073 x 4190 3600 = 16573679 Jdt Ua = 271,36 Jm
3
.dt. K D
= 2,6 m T = 417,73 K
Q = Ua x
T L
. D
4
2
16573679 = 271,36 x 5,3066 L x 417,73
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
62 16573679
= 601530,7722 L L
= 28 m Perbandingan
D L
kiln = 10 – 30 Ulrich; T.4-10
D L
=
6 ,
2 28
11 memenuhi range, maka pemilihan rate massa udara memenuhi.
Perhitungan Time of Passes, :
=
F BLG
6 .
D SN
L 23
.
9 .
Perry 6
ed
, 20-33 B
=
5 .
Dp 5
Perry 6
ed
, 20-33 Keterangan :
= time of passes ; menit
L = panjang drum
; m S
= slope drum ; cmm
N = speed
; rpm D
= diameter drum ; m
B = konstanta material
G = rate massa udara
; kgm
2
.dt F
= rate solid ; kg solidjam.m
2
Dp = berat partikel
; m Ketentuan :
S = slope drum
; 0 – 8 cmm
Perry 6
ed
, hal.20-33 G
= rate massa udara ; maksimum 5 kgm
2
.dt Perry 6
ed
, hal.20-33 F
= rate solid ; kg solidjam.m
2
Asumsi : Dp = ukuran partikel ; 10 mesh = 1680 m Perry 6
ed
, T.21-6 G = rate massa udara
; 5,0 kgm
2
.dt Ulrich,T.4-10
S = slope drum ; 8 cmm
Perry 6
ed
, hal.20-33 N = speed
; 6 rpm Perry 6
ed
, hal.20-33 =
F BLG
6 .
D SN
L 23
.
9 .
Perry 6
ed
,pers.20-39: hal.20-33 tanda + untuk aliran counter current
Perry 6
ed
, hal.20-33 B = 5 1680
-0,5
= 205,0 A
drum
= 5,2 m
2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
63 F = 12319,5387 kgjam 5,2 m
2
= 2369,2 kgjam.m
2
= 2369,2
, 5
28 205
6 ,
6 ,
2 6
8 28
23 ,
9 .
untuk counter-current tanda : + 20 menit
Perhitungan sudut rotary drum :
Slope = 8 cmm
Panjang drum = 28 m Slope actual = 8 cmm x 28 m = 224 cm = 2,24 m
tg = 2,24
Sudut rotary, 2
Perhitungan flight rotary drum :
Perhitungan berdasarkan Perry 7
ed
; 12-56 : Ketentuan :
Tinggi flight = 112 D ~ 18 D
Panjang flight = 0,6 m ~ 2 m
Jumlah flight 1 circle = 2,4 D ~ 3 D Pengambilan data :
Tinggi flight = 18 D
Panjang flight = 2 m
Jumlah flight 1 circle = 3 D
Diameter drum, D = 2,6 m
Panjang drum , L = 28 m
Tinggi flight = 18 D = 18 x 2,6 = 0,33 m
Jumlah flight 1 circle = 3 D = 3 x 2,6 8 buah
Total circle = Panjang drum Panjang flight Total circle = 28 2 = 14 , digunakan 14 buah
Total jumlah flight = Total circle x Jumlah flight tiap 1 circle Total jumlah flight = 14 x 8 = 112 buah
Perhitungan tebal shell drum :
Rotary Drum memakai shell dari carbon steel SA 515 grade 55 dengan strees allowable = 13700 psi Perry
5ed
, tabel 6-57 , halaman 6-691 . Untuk las dipakai double welded butt joint dengan effisiensi 80 Faktor korosi : C = 18
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
64 Perbandingan tinggi bahan dan diameter drum , HD = 0,16 Perry 5
ed
, T.6-52, D
= 2,6 m = 8,52 ft H
= 0,16 x D = 0,16 x 8,52 = 1,4 ft = 82,3 lbcuft
Tekanan vertikal pada tangki :
P
B
= r
g gc
B
k 2
1
2
e
k Z r
T
Mc.Cabe, pers 26-24 Keterangan :
P
B
= tekanan vertikal pada dasar
B
= bulk density bahan = koefisien gesek = 0,35
– 0,55 diambil 0,45 Mc.Cabe, p.299 k’ = ratio tekanan normal
k’ =
1 1
sin sin
pers.26-17, Mc.Cabe k’ =
30 sin
1 30
sin 1
= 0,334 Z
T
= tinggi total material dalam tangki, asumsi tinggi bahan = 15 dari tinggi drum Ulrich T.4-10
tinggi drum = diameter drum = 15 x 8,52 = 1,278 ft
r = jari-jari tangki, ft ; r = D 2 = 8,52 2 = 4,26 ft
maka : P
B
= r
g gc
B
k 2
r Z
k 2
T
e 1
Mc.Cabe, pers 26-24 P
B
= 466,6 lbft
2
; P
B
= 3,3 psi 1 lbft
2
= 0,006945 psi Tekanan Lateral P
L
= k’ . P
B
= 0,334 x 3,3 = 1,103 psi P operasi
= P
B
+ P
L
= 3,3 + 1,303 = 4,403 psi untuk faktor keamanan 10 , digunakan tekanan = 1,1 x 4,403 = 5 psi
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
65
Tebal shell , digunakan API-ASME Code :
ts =
P . D 2 . f . e .
P C
HR, p.85 Dipakai double welded Butt joint, e = 80
ts =
125 ,
5 8
, 13700
2 12
,52 8
5
= 0,157 in, digunakan 316 in
Isolasi :
Batu isolasi dipakai setebal 4 in Perry 7
ed
; 12-42 Diameter dalam rotary
= 8,52 ft Diameter luar rotary
= 8,52 + 2 316 12 = 8,5514 ft
maka diameter rotary terisolasi = 8,5514 + 2 412
= 9,2194 ft
Perhitungan power rotary :
Perry
6ed
, persamaan 20-44 =
100000 W
33 ,
DW 1925
, dw
75 .
4 N
hp
dengan : N
= putaran rotary = 6 Rpm
d = diameter shell
= 8,52 ft w
= berat bahan = 27160 lb
D = d + 2
= 10,52 ft W
= berat total ; lb
Perhitungan berat total : a Berat shell
We =
4
x Do
2
– Di
2
x L x dengan : Do
= diameter luar shell = 8,5514 ft
Di = diameter dalam shell
= 8,5200 ft L
= panjang Drum = 28 m = 91,8 ft = density steel
= 482 lbcuft We = 0,785 x 8,5514
2
– 8,52000
2
x 91,8 x 482 = 18620 lb
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
66
b Berat isolasi
We =
4
x Do
2
– Di
2
x L x dengan : Do
= diameter luar isolasi = 9,2194 ft
Di = diameter dalam isolasi
= 8,5514 ft L
= panjang isolasi = 91,8 ft
= density isolasi = 19 lbcuft
We = 0,785 x 9,2194
2
– 8,5514
2
x 91,8 x 19 = 16254 lb
c Berat Bahan Dalam Drum
Untuk solid hold-up = 15 Ulrich T.4-10 Rate massa = 27160 lbjam
berat bahan = 1,15 x 27160 = 31234 lb Berat Total
= 18620 + 16254 + 31234 = 66108 lb Berat lain diasumsikan 15 , maka berat total = 1,15 x 66108 77000 lb
Perry
6ed
, persamaan 20-44 = 100000
W 33
, DW
1925 ,
dw 75
. 4
N hp
hp =
100000 000
77 33
, 000
77 52
, 10
1925 ,
31234 52
, 8
75 ,
4 6
= 86,8 hp dengan Effisiensi motor = 75 Perry
6ed
;p.20-37 , maka : P = 86,8 75 116 hp
PERENCANAAN SISTEM BURNER Berdasarkan suhu operasi pada reaktor produksi gas hydrogen chloride, maka
dipilih burner dengan spesifikasi :
Perry 7
ed
; fig.27-32
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
67 Manufacture
: ACME Group ChinaLtd. Tipe burner
: Gas burner Model
: BG-10 Control methode
: Single handle Gas Pressure
: Maksimum 30 x 102PA Burner Output
: Maksimum 120000 kkaljam Power
: 0,18 kW 0,25 hp Bahan Konstruksi
: Stainless steel 316 Perry 7
ed
,T.28-11 Jumlah
: 1 buah
Spesifikasi :
Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan phosphoric acid
membentuk superphosphate. Type
: Rotary Drum Kapasitas
: 12319,5387 kgjam Isolasi
: Batu isolasi Diameter
: 2,6 m Panjang
: 28 m Tebal isolasi
: 4 in Tebal shell
: 316 in Tinggi bahan
: 1,278 ft Sudut rotary
: 2 Time of passes: 20 menit
Jumlah flight : 112 buah
Power : 116 hp
Jumlah : 1 buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
68
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
Kategori