Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 4
Maka digunakan Tc = 316 in.
Tinggi Conical :
Keterangan : α
= cone angle : 30
o
Hesse, hal.85
D = diameter tangki
; ft Maka
2. Perhitungan Pengaduk
Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade. dari Mc.Cabe, P.216 Diameter impeller Da = 13 diameter shell = 13 x 4,24
= 1,41 ft Lebar blade y
= 15 diameter impeller = 15 x 1,41 = 0,283 ft Panjang blade L
= ¼ diameter impeller = ¼ x 1,41 = 0,35 ft
Penetuan putaran pengaduk :
Dengan : V = Peripheral speed ; mmenit
Untuk pengaduk jenis turbin peripheral speed = 200-250
mmenit Joshi ; hal.389
Da = diameter pengaduk ; m N = putaran pengaduk ; rpm
Diambil kecepatan putaran, V = 225 mmenit. Da
= 1,41 ft =
0,431 m
225 = π x 0,431 x N
N = 166,26 rpm = 2,77 rps
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 5
Penetuan jumlah pengaduk :
Asumsi tinggi cairan 80 dari total tinggi tangki. Dengan nilai sg bahan = 1,153.
Jarak antar pengaduk = 1 - 1,5 diameter impeller Joshi : hal.389
= 1,5 x 1,41 = 2,121 ft.
Putaran pengaduk, N = 166,26 rpm = 2,77 rps π campuran = 0,00099 lbft.dtk
berdasarkan sg bahan ρ campuran = 72 lbcuft
Karena N
Re
10000, maka digunakan baffle. Perry 6
ed
; hal.19-8
Untuk N
Re
10000, diperlukan 4 buah baffle, dengan sudut 90
o
Mc.Cabe, P.217.
Lebar baffle, J = JDt
= 112 Lebar baffle, J
= 112 x 4,24 = 0,35 ft Untuk N
Re
10000 perhitungan power digunakan Ludwig Vol.1, pers.5.5 ; hal.190.
Power Pengaduk :
Dengan : P = power ; hp
K
3
= factor mixer turbin = 6,3 Ludwig Vol.1, pers.5.5 ; hal.190
g = konstanta gravitasi ; lbdt
2
. 32,2 lbdtk
2
ρ = densitas ; lbcuft N = kecepatan putaran impeller ; rps
Da = Diameter impeller ; ft
Untuk 2 pengaduk, power input = 2 x 3, 08 hp = 6,2 hp.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 6
Perhitungan Losses Pengaduk : Gland Losses kebocoran tenaga akibat poros dan bearing = 10 Joshi : 399
Gland Losses 10 = 10 x 6,2 hp
= 0,62 hp Power input dengan Gland Losses
= 6,2+ 0,62 = 6,78 hp. Transmission system losses
= 20 Joshi : 399
Transmission system losses = 20 x 6,78 hp
= 1,355 hp Power input dengan transmission system losses = 6,78 hp + 1,355 hp = 8,132 hp.
Digunakan power motor = 8,1 hp
Perhitungan jaket :
Perhitungan system penjaga suhu : Kern. Hal:719
Dari neraca panas, suhu yang dijaga = 60
o
Penentuan jaket berdasarkan rate terbesar : Q supply
= 12255,7717 kkaljam = 48667,3874 Btujam Suhu masuk rata – rata =
30
o
C = 95
o
F Suhu bahan keluar
= 60
O
C = 140
o
F ΔT
= 140 – 95 =
45
o
F Kebutuhan steam
=60,9559 kgjam = 134,3835 lbjam Densitas steam
= 0,155 lbcuft
Asumsi kecepatan aliran = 3 ftdtk Kern. T.12 hal.845
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 7
Dengan : D
2
= diameter dalam jaket ; D
1
= diameter luar jaket di bejana 2 x tebal D
1
= 4,24 + 2 14 in x 112 ft = 4,28 ft
D
2
= 4,296 ft
Penetuan tebal jaket :
Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk Cylindrical :
Dengan : t
min
= tebal shell minimum ; in P = tekanan tangki ; psi
ri = jari – jari tangki ; in 12 D C = factor korosi ; in digunakan 18 in = 0,125 in
E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8 F = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade
C, maka f = 12650 psi Brownell, T.13-1.
P
design
= 18,10 psi R
= ½ D = ½ x 4,296 ft = 2,148 ft
Maka digunkan t = 316 in Untuk tebal tutup disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah
mempunyai beban yang lebih besar.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 8
Perhitungan tinggi jaket :
U
D
= 5 – 75 Kern, Tabel 8 ; diambil nilai U
D
= 55.
Untuk diameter kurang dari 114 in, m : 12 in = 1 ft
Hesse : 85
h = tinggi conical = 3,7 ft.
d = inside diameter jaket = 4,3 ft.
D = outside diameter jaket = ID + 2 x tebal jaket = 4,6706 ft
19,6636 = π x 4,24 x h + 80,035
h
jaket
= 0,68 ft h
tangki
= 6,79 ft
Perhitungan Jumlah Penyangga :
1. Berat Cairan = 6906,6319 lb
2. Berat Bejana :
a. Berat Shell :
- Volume Shell
= 2 π r x H x t
shell
= 2 π x 25,45 x 8,48x 12 x ¼
= 4068,211 in
3
- Berat Shell
= 4068,211 in
3
x
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 9
= 1155,61 lb
b. Berat Tutup :
1. Tutup atas berbentuk dishead head :
- Diameter =
B Y, pers. 5-12 hal.88
= Dari table 5.8 ; sf = 1 ½ in dan dari table 5.7 ; icr = 4 38
= =
58,03 in
- Berat Tutup
= =
= 187 lb
2. Tutup bawah berbentuk conis :
- Luas penampang = 0,08 ft
2
Jari – jari =
Diameter m = 2 x 0,16 = 0,32 ft = 3,84 in
- Volume tutup
= =
= 18,72 ft
3
- Berat tutup
= 18,72 ft
3
x 490 lbft
3
= 9175 lb Berat total bejana = Berat shell + berat tutup atas + berat tutup bawah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 10
= 1155,61 + 187 + 9175 = 10517,76 lb 3.
Berat Pengaduk Asumsi : 5 berat total bejana.
Berat pengaduk = 5 x 10517,76 lb = 525,8880 lb 4.
Berat Jaket a.
Berat Steam = 134,3835 lb
b. – Volume jaket
= 2 πr x H x t
jaket
= = 1,334 ft
3
- Berat jaket
= 1,334 ft
3
x 490 lbft
3
= 653,70 lb -
Berat total jaket = 134,3835 lb + 653,70 lb = 788,08 lb
Berat beban total = berat cairan + berat bejana + berat pengaduk + berat jaket
= 6906,6319 + 10517,76 + 525,8880 + 788,08 =
18738,36 lb
~ Direncanakan panjang kolom penyangga L = 21 ft
= 252 in ~ Jumlah penyangga = 3 buah
Asumsi : menggunakan kolom berbentuk WF
Dari table 7.3 Hesse : 144
Digunakan jenis WF dengan ukuran : 6 x 6 :
A = 7,35 in
2
; d = 6,19 in ; b = 6,05 in ; K
x-x
= 2,63 ; K
y-y
= 1,54 L K
x-x
= 252 2,63 = 95,82 120
L K
y-y
= 252 1,54 = 163,64 120
K
x-x
= =
P = 92222,06
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 11
K
y-y
=
= P = 53183,72
Ternyata P design kolom P total bejana, maka design dapat digunakan.
Perhitungan Base Plate :
Digunakan lanatai beton dengan f = 600 psi.
A
bp
= 2 m + 0.95 d 2 n + 0,8 b in
2
; dengan m = n 13,22 = 2m + 0,95 x 6,19 2n + 0,8 x 6,05 in
2
13,22 = 2m + 5,8805 2n + 4,84 in
2
13,22 = 4m
2
+ 9,68 m + 11,761 m + 28,462 13,22 = 4m
2
+ 21,441 m + 28,462 4m
2
+ 21,441 m – 15,245 = 0
Panjang = d + 2m = 6,19 + 2 x -1,046 = 4,10 in
Lebar = b + 2n = 6,05 + 2 x -1,046 = 3,96 in
Diambil panjang = lebar = 5 in
Asumsi lantai beton memenuhi :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 12
Karena n m maka t base plate dihitung berdasarkan nilai n :
t = 0,10 in diambil t base plate
= 1 in
Spesifikasi :
Fungsi : Menetralkan H
2
SO
4
dengan bantuan Na
2
CO
3
. Type
: Silinder tegak, tutup ata dishead, tutup bawah conical dilengkapi pengaduk dan jaket
Shell :
Diameter = 4,24 ft
Tinggi =
8,48 ft
Tebal shell = ¼ in
Tebal tutup atas = ¼ in
Tebal tutup bawah = ¼ in
Bahan konstruksi = Carbon Steel SA-283 Grade C Brownell : 253
Jumlah =
1 buah
Sistem pengaduk :
Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan jumlah 2 buah : Diameter impeller
= 1,41 ft Lebar blade
= 0,283 ft Panjang blade
= 0,35 ft Power motor
= 8,1 hp
Sistem pendingin :
Diameter jaket = 4,296 ft
Tinggi jaket = 4,75 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VI - 13
Jaket spacing = 38 in
Tebal jaket = ¼ in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
BAB VI I I N STRU M EN TASI D AN K ESEL AM ATAN K ERJA
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VII-1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
VII.1. Instrumen
Dalam rangka pengoprasian pabrik, pemasanagn alat – alat instrumentasi sangat dibutuhkan dan memperoleh hasil produksi yang
optimal. Pemasangan alat – alat instrumen disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan – peralatan pada awal
sampai akhir produksi. Dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktivitas tiap – tiap unit dapat dicatat kondisi operasinya
sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki serta mampu memberikan tanda – tanda apabila terjadi penyimpangan – penyimpangan
selama proses produksi berlangsung. Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa adanya alat
instrumentasi maka : 1.
Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi – kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.
2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah ditentukan
dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama. 3.
Membantu mempermudah pengoperasian alat. 4.
Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.
Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan
dan radiasi. 2.
Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, seperti pada kecepatan aliran fluida, ketinggian liquida, dan ketebalan.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
BAB VI I I N STRU M EN TASI D AN K ESEL AM ATAN K ERJA
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VII-2
3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia,
seperti densitas, kandungan air.
Yang harus diperhatikan di dalam pemilihan alat instrumentasi adalah sebagai berikut :
a. Level, range dan fungsi dari alat instrumentasi.
b. Ketelitian hasil pengukuran.
c. Konstruksi material.
d. Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang
berlangsung. e.
Mudah diperoleh di pasaran. f.
Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.
Instrumen yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual
atau otomatis. Pada dasarnya alat – alat kontrol yang otomatis lebih disukai karenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu dan efektif,
sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor – faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat
instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.
Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah : a.
Melakukan pengukuran. b.
Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus diacapai.
c. Melakukan perhitungan.
d. Melakukan koreksi.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
BAB VI I I N STRU M EN TASI D AN K ESEL AM ATAN K ERJA
Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam NaCl dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat M annheim
Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR
VII-3 Alat instrumentasi otomatis dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu :
1. Sensing Primary Element.
