Menentukan Rasio H Menentukan Temperatur dan Tekanan Penyimpanan

ä. Menentukan Tebal dan Panjang Shell Tebal Shell Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah : t s = Brownell Young,1959.hal.256 keterangan : t s = Tebal shell, in P = Tekanan dalam tangki, psi f = Allowable stress, psi d = Diameter shell, in E = Efisiensi pengelasan c = Faktor korosi, in Dari Tabel Appendix D, item 4 13.2 pada 200 o F, Brownell and Young, 1959 diperoleh data : f = 12.650 psi E = 75 single-welded butt joint without backing strip, no radiographed C = 0,125 in10 tahun tabel 6, Timmerhaus,1991:542 Menghitung ketebalan shell t s pada courses ke-1: t s = = 0,2961 in 1,36 in Tabel C.24. Ketebalan shell masing-masing courses Courses H ft P desain psi t s in ts standar in 1 12.0000 18.0137 0.2961 1.3600 2 6.0000 12.9161 0.2476 1.2500 Panjang Shell Untuk menghitung panjang shell, persamaan yang digunakan adalah : L = Brownell and Young,1959 Keterangan : L = Panjang shell, in D o = Diameter luar shell, in n = Jumlah plat pada keliling shell weld length = Banyak plat pada keliling shell dikalikan dengan banyak sambungan pengelasan vertikal yang diizinkan. = n x butt welding Menghitung panjang shell L pada courses ke-1 : t s = 1,36 in D o = D i + 2.t s = 180 + 2 x 1,36 = 182,72 in n = 2 buah butt welding = 532 in Brownell and Young,1959,hal. 55 weld length = 2 x 532 in = 0,3125 in L = = 23,8928 ft Tabel C.25. Panjang shell masing-masing courses. Course ts, in do in L ft 1 1.3600 182.7200 23.8928 2 1.2500 182.5000 23.8641 cc. Desain Head Desain Atap Bentuk atap yang digunakan adalah torispherical flanged and dished head. Jenis head ini untuk mengakomodasi kemungkinan naiknya temperatur di dalam tangki, yang akan mengakibatkan tekanan didalam tangki menjadi naik. Torispherical flanged dan dished head ini, mempunyai rentang allowable pressuse antara 15 psig 1,0207 atm sampai dengan 200 psig 13,6092 atm sehingga dapat menyimpan liquid dengan baik Brownell and Young, 1959. OD ID A B icr b = tinngi dish a t r OA sf C Gambar C.2 Torispherical flanged and dished head. Dalam menentukan tebal head, persamaan yang digunakan yaitu : t h = Brownell and Young, 1959,hal. 258: Keterangan : t h = Tebal head in P = Tekanan desain psi r c = Radius knuckle, in icr = Inside corner radius in w = stress-intensitication factor E = Effisiensi pengelasan C = Faktor korosi in untuk itu diperlukan nilai stress intensification untuk torispherical dished head dengan menggunakan persamaan : w = Brownell and Young,1959.hal.258 ,dimana r c =Di Perry, 1997, Tabel 10.65 Diketahui : Di = r c = 180 in icr = 0,06 x 180 in = 10,8000 in Maka w = = 1.7706 in Sehingga t h = = + 0,125 in = 0,4276 in dipakai plat standar 2,5 in Untuk t h = 2,5 in, Dari Tabel 5.8 Brownell and Young, 1959 diperoleh: sf = 1,5 – 4,5 in Direkomendasikan nilai sf = 3 in menentukan Depth of dish b b = Brownell and Young,1959.hal.87 = = 30,4808 in Menentukan Tinggi head OA H head OA = th + b + sf Brownell and Young,1959.hal.87 OA = 2,5 + 30,4808 + 3 in = 35,9808 in = 2,9984 ft dd. Menentukan Tinggi Total Tangki Untuk mengetahui tinggi tangki total digunakan persamaan: H total = H shell + H head = 12 ft + 2,9984 ft = 14,9984 ft ee. Desain Lantai Untuk memudahkan pengelasan dan memperhitungkan terjadinya korosi, maka pada lantai bottom dipakai plat dengan tebal minimal ½ in. Tegangan yang bekerja pada plat yang digunakan pada lantai harus diperiksa agar diketahui apakah plat yang digunakan memenuhi persyaratan atau tidak Brownell and Young, 1959. Tegangan kerja pada bottom : Compressive stress yang dihasilkan oleh Propanol. S 1 = Brownell and Young,1959.hal.156 Keterangan : S 1 = Compressive stress psi w = Jumlah Propanol lbm D i = Diameter dalam shell in S 1 = = 1,6801 psi Compressive stress yang dihasilkan oleh berat shell. S 2 = Brownell and Young,1959.hal.156 Keterangan : S 2 = Compressive stress psi X = Tinggi tangki total = 14,9982 ft ρ s = Densitas shell = 490 lbmft 3 untuk material steel S 2 = = 51,0357 psi Tegangan total yang bekerja pada lantai : S t = S 1 + S 2 ` = 1,6801 psi + 51,0357 psi = 52,7158 psi Batas tegangan lantai yang diizinkan : S t tegangan bahan plat f x efisiensi pengelasan E 52,7158 psi 12.650 psi x 0,75 52,7158 psi 9.487,5 psi memenuhi Tabel. C 26. Spesifikasi Tangki H 2 SO 4 TP-101 Alat Tangki Penyimpanan bahan baku H 2 SO 4 Kode ST-103 Fungsi Menyimpan H 2 SO 4 Cair Bentuk Silinder tegak vertikal dengan dasar datar flat bottom dan atap head berbentuk torispherical. Kapasitas 19.383,0023 kg Dimensi Diameter shell D = 60 ft Tinggi shell Hs = 30 ft Tebal shell t s = 1,7 in Tinggi atap = 7,7815 ft Tebal head = 3 in Tinggi total = 37,7811 ft = 11,5157 m Tekanan Desain 14,6960 psi Bahan Stainless Steel austenitic AISI tipe 316 Jumlah 1 Satu

C. 3 Storage Tank NaOH ST-301

Fungsi : Menyimpan Natrium Hidroksida NaOH Tipe Tangki : Silinder vertikal dengan dasar datar flat bottom dan Atap head berbentuk Torispherical Roof Bahan : Carbon Steel SA-203 Grade C Pertimbangan : Mempunyai allowable stress cukup besar Harganya relatif murah Tahan terhadap korosi Kondisi Operasi : Temperatur design : 50 o C Temperatur fluida : 35 o C Tekanan : 1 atm

a. Menentukan Temperatur dan Tekanan Penyimpanan

Siang hari, diperkirakan temperatur dinding tangki mencapai 50 o C. Perancangan akan dilakukan pada temperatur tersebut dengan tujuan untuk menjaga temperatur fluida di dalam tangki. Yaitu untuk menghindari adanya transfer panas dari dinding tangki ke fluida. Oleh karena temperatur dinding tangki pada siang hari diperkirakan mencapai 50 o C, dan apabila dinding tangki tidak dirancang sesuai kondisi tersebut, maka akan terjadi transfer panas dari dinding tangki ke fluida yang menyebabkan tekanan uap fluida semakin besar. Semakin tinggi tekanan uap, maka perancangan dinding tangki akan semakin tebal. Dimana semakin tebal dinding tangki, maka transfer panas dari dinding ke fluida akan semakin kecil, sehingga dapat diabaikan. Berikut adalah perhitungan tekanan fluida pada temperatur 50 o C. Dengan cara trial tekanan pada temperatur 50 o C, maka diperoleh hasil sebagai berikut: T = 50 o C P = 0,001 atm Sehingga desain tangki dilakukan pada kondisi: T = 50 o C P = 1 atm + 0,001 atm = 1,001 atm = 14,706 psi

b. Menghitung densitas campuran

liquid = wi wi = 4 - 10 x 8,10 1 liquid = 1.234,953kgm 3 = 77,095 lbft 3

c. Menghitung Kapasitas Tangki

Waktu tinggal = 30 hari Jumlah bahan baku NaOH yang harus disimpan dalam 30 hari sebanyak 16.388,541 kg. Ulrich: 248 Jumlah NaOH = 22,762kgjam x 24 jam x 30 hari = 16.388,541 kg Volume liquid = liqud liquid ρ m = 3 kgm 762 , 2 2 kg 541 , 388 . 16 = 13,271 m 3 = 468,629 ft 3 Over Design = 20 Peter and Timmerhaus, 1991:37 V tangki = 1,2 x V liquid = 1,2 x 13,271 m 3 = 15,925 m 3 = 562,355 ft 3

d. Menentukan Rasio H

s D V tangki = V shell + V tutup = ¼ π D 2 H + 0,000049 D 3 + ¼ π D 2 sf A tangki = A shell + A tutup = ¼ π D 2 + π D H + 0,84β D 2 Keterangan : D = diameter tangki, in sf = straight flange, in dipilih sf = 3 in Berdasarkan Tabel 4-27 Ulrich 1984, dimana : D H s 2 Ulrich, 1984 Terlihat bahwa rasio H s D yang memberikan luas tangki yang paling kecil yaitu 0,69. Maka untuk selanjutnya digunakan rasio H s D = 0,69 D = 9,544 ft = 114,527 in = 2,909 m D standar = 10 ft 120 in H = 6,654 ft = 79,844 in = 2,028 m H standar = 7 ft 84 in Cek rasio HD : H s D = 710 = 0,70

e. Menentukan Jumlah Courses

Lebar plat standar yang digunakan : L = 72 in Appendix E, item 1, B Y = 6 ft Jumlah courses = ft 6 ft 7 = 1,167 buah = 2 buah

f. Menentukan Tinggi Cairan di dalam Tangki

V shell = ¼ π D 2 H = ¼ π 10 ft 2 .7ft = 549,500 ft 3 V dh = 0,000049 D 3 = 0,000049 120 3 = 84,672 ft 3 V sf = ¼ π D 2 sf = ¼ π.120 2 .3 = 33.912,00 in 3 = 19,625 ft 3 V tangki baru = V shell + V dh + V sf = 549,500 + 84,672 + 19,625 = 653,797 ft 3 = 18,514 m 3 V ruang kosong = V tangki baru - V liquid = 653,797 – 468,629 = 185,168 ft 3 V shell kosong = V ruang kosong – V dh + V sf = 185,168 – 84,672 + 19,625 = 80,871 ft 3 H shell kosong = 2 . . 4 D V kosong shell = 2 10 871 , 80 4 = 1,030 ft H liquid = H shell – H shell kosong = 7 – 1,030 = 5,970 ft

g. Menenetukan Tekanan desain

P abs = P operasi + P hidrostatis Densitas yang digunakan adalah densitas campuran: mix = 1.234,953 kgm 3 = 77,095 lbft 3 P hidrostatis = 144 L c H g g = 144 ft 5,970 9,81 9,81 lbft 77,095 3 = 2,586 psi P abs = 14,706 psi + 2,586 psi = 17,292 psi Tekanan desain dipilih 50 Megyesy: 16 P desain = 1,5 x P abs = 1,5 x 17,292 psi = 19,021 psi

h. Menentukan Tebal dan Panjang Shell Tebal Shell

Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah : t s = c P E f d P 6 , . . 2 . Brownell Young,1959:256 Keterangan : ts = ketebalan dinding shell, in Pd = tekanan desain, psi D = diameter tangki, in f = nilai tegangan material, psi Carbon Steel SA 203 Grade C 18.750 psi App. D item 4, Brownell Young, 1959 E = efisiensi sambungan 0,8 jenis sambungan las single-welded butt joint without backing strip, no radiographed C = korosi yang diizinkan corrosion allowance 0,25 in2s0 th Tabel 6, Coulson vol.6:217 Menghitung ketebalan shell t s pada courses ke-1: