Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetaldol dari Asetaldehida Menggunakan Metode Alheritiere dan Gobron dengan Kapasitas 30.000 Ton Tahun

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Prarancangan pabrik pembuatan Asetaldol dilaksanakan untuk mendapatkan kapasitas produksi sebesar 30.000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut: 1 tahun operasi = 330 hari kerja

1 hari kerja = 24 jam Basis = 1 jam operasi

Maka kapasitas produksi Asetaldol tiap jam adalah: jam 24

hari 1 x hari 330

tahun 1 x ton 1

kg 1000 x tahun 1

ton 30.000 

kg/jam 3787,879



REAKTOR (R-101) MIXER

(M-101) Air

NETRALIZER (R-102)

CRYSTALLIZER (CR-101)

DRYER (D-101)

MIXER (M-202) NaOH

Na2SO4

H2SO4

Air Asetaldehida

1

2

3

4

5

6 ₇

8

9 10

11

13

11 FLASH DRUM (FD-101)

14

15 FLASH DRUM (FD-102)

Air

Asetaldol 16

17

H2O 12

Tabel LA-1 Data Komponen

Senyawa Rumus molekul Titik didih,oC BM Asetaldehida CH3CHO

21 44

Air H2O 100 18

Asetaldol C4H8O2 162,2 88

Natrium

hidroksida NaOH 40

Asam sulfat H2SO4 98

Natrium

sulfat Na2SO4 142

Diketahui data:

1. Produk asetaldol yang diinginkan memiliki kemurnian 99% 2. Konversi asetaldol dibatasi 55%

3. Perbandingan asetaldehida dan larutan NaOH 0,65% yang masuk reaktor = 6,25 : 2

4. Komposisi umpan NaOH : NaOH = 0,65%

Air = 99,35%

(Alheritiere dan Gobron, 1955) 5. Komposisi umpan segar Asetaldehida:

Asetaldehida = 99,7%

Air = 0,3%

A.1 Reaktor (R-101)

Analisa Derajat Kebebasan Reaktor (R-101)

Σ Variabel alur : 8 + 1

Σ Persamaan TTSL : 3

Spesifikasi : - Komposisi : 4 - Laju alir : 1 Hubungan Pembantu

- Konversi : 1 - Perbandingan : 1

10 Derajat Kebebasan : - 1

kg/jam 3750 kg/jam

3787,879 99%

F_C7_HO

2 8

4   

jam kgmol 42,614

kg 88

kgmol 1 jam

kg 3750 N7_CHO

2 8

4   

Reaksi :

2CH3CHO

CH3CHCH2CHO

M 5

CHO CH3

N -

B 85,227 kgmol/jam 42,614 kgmol/jam

S ₍ 5

CHO CH3

N – 85,227) kgmol/jam 42,614 kgmol/jam CH3CHO

NaOH C4H8O2

H2O

NaOH H2O

5 CH3CHO

H2O

7 6

OH OH-

REAKTOR (R-101)

Alur 5 kgmol/jam 154,959 N 100% N 85,227 55% 100% N 85,227 (X) Konversi 5 CHO CH 5 CHO CH 5 CHO CH 3 3 3      kg/jam 6818,182 kgmol 1 kg 44 jam kgmol 54,959 1 F_CH5 _CHO

3   

kg/jam 516 , 20 % 7 , 99 6818,182 0,3% F_H5_O

2    Alur 6 kg/jam 2181,818 F F 2 25 , 6 F F 6818,182 2 6,25 F F F 6 O H 6 NaOH 6 O H 6 NaOH 6 O H 6 NaOH 5 CHO CH 2 2 2 3       kg/jam 182 , 14 % 0,65 x 818 , 2181

F_NaOH6  

kg/jam 636 , 2167 182 , 14 818 , 2181 F_H6_O

2   

Alur 7 kg/jam 3068,182 kgmol kg 44 jam kgmol 69,731 F kgmol/jam 69,731 kgmol/jam 85,227) (154,959 N 7 CHO CH 7 CHO CH 3 3       kg/jam 3750 kg/jam 3787,879 99% F_C7_HO

2 8

4   

jam kgmol 42,614 kg 88 kgmol 1 jam kg 3750 N7_CHO

2 8

4   

kg/jam 152 , 2188 636 , 2167 516 , 20 F F

F_H7_{O H}5 _{O H}6 _O

2 2

Tabel LA-2 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Reaktor (R-101) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

5 (kg/jam) 6 (kg/jam) 7 (kg/jam)

CH3CHO 6818,182 0 3068,182

H2O 20,516 2167,636 2188,152

C4H8O2 0 0 3750

NaOH 0 14,182 14,182

H2SO4 0 0 0

Na2SO4 0 0 0

Total 6838,698 2181,818 9020,516 9020,516

A.2 Mixer I (M-101)

Analisa Derajat Kebebasan Mixer I (M-101)

Σ Variabel alur : 5

Σ Persamaan TTSL : 2

Spesifikasi : - Komposisi : 2 - Laju alir : 2 Hubungan Pembantu

- Konversi : - - Perbandingan : -

6 Derajat Kebebasan : - 1 Alur 6

kg/jam 167,636

2 F

kg/jam 182 , 14 F

6 O H

6 NaOH

2  

H2O NaOH

H2O

6 2

1

MIXER

Alur 2

kg/jam 905 , 0 182 , 14 0,94 0,06 F

kg/jam 182 , 14 F

F

2 O H

6 NaOH 2

NaOH

2   

 

Alur 1

kg/jam 2166,731 kg/jam

0,905) -167,636 2

( F -F

F_H1 _{O H}6 _{O H}2 _O

2 2

2   

Tabel LA-3 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Mixer I (M-101) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

1 (kg/jam) 2 (kg/jam) 6 (kg/jam)

CH3CHO 0 0 0

H2O 2166,731 0,905 2167,636

C4H8O2 0 0 0

NaOH 0 14,182 14,182

H2SO4 0 0 0

Na2SO4 0 0 0

Total 2166,731 15,087 2181,818 2181,818

A.3 Netralizer (R-102)

Analisa Derajat Kebebasan Netralizer (R-101)

Σ Variabel alur : 10 + 1

Σ Persamaan TTSL : 5

Spesifikasi : - Komposisi : 1 - Laju alir : 4 Hubungan Pembantu

- Konversi : 1 - Perbandingan : -

11 Derajat Kebebasan : 0 Alur 7

kgmol/jam 0,355

kg 40 kgmol 1 jam

kg 14,182 N

kg/jam 14,182

F

7 NaOH 7 NaOH

 

 

kg/jam 152 , 2188 F

kg/jam 3750

F

kg/jam 3068,182 F

7 O H

7 O H C

7 CHO CH

2 2 8 4

3   

Reaksi:

2NaOH + H2SO4 ⟶ Na2SO4 + 2H2O 0,355 ~ 0,177 ~ 0,177 ~ 0,355

CH3CHO Na2SO4 C4H8O2 H2O H2SO4

H2O

CH3CHO NaOH C4H8O2 H2O

NETRALIZER

(R-102) 7

8

Alur 8

kg/jam 155,442

0,95 17,373 0,05

0,1 17,373 0,9

F

kg/jam 17,373 kgmol

kg 98 jam kgmol 0,177 F

8 O H

8 SO H

2 4 2

 

 



 



Alur 9

kg/jam 2349,976 kg/jam

155,442) +

18) x (0,355 +

(2188,152

F

kg/jam 25,173

kgmol 1

kg 142 jam

kgmol 0,177 F

9 O H

9 SO Na

2 4 2

 

 



Tabel LA-4 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Netralizer (R-102) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

7 (kg/jam) 8 (kg/jam) 9 (kg/jam)

CH3CHO 3068,182 0 3068,182

H2O 2188,152 155,442 2349,976

C4H8O2 3750 0 3750

NaOH 14,182 0 0

H2SO4 0 17,373 0

Na2SO4 0 0 25,173

Total 9020,516 172,815 9193,331 9193,331

A.4 Mixer II (M-102)

Analisa Derajat Kebebasan Mixer II (M-102)

Σ Variabel alur : 5

Σ Persamaan TTSL : 2

Spesifikasi : - Komposisi : 3 - Laju alir : 2 Hubungan Pembantu

- Konversi : - - Perbandingan : -

7 Derajat Kebebasan : - 2 Alur 8

kg/jam 55,442

1 F

kg/jam 17,373 F

8 O H 8

SO H

2 4 2

 

Alur 4

kg/jam 0,914

kg/jam 17,373)

(18,287

F

kg/jam 18,287

95%

kg/jam 17,373 F

kg/jam 17,373

F

F

4 O H

4 95% SO H

8 SO H 4

SO H

2 4 2

4 2 4

2

 



 

 

Alur 3

kg/jam 154,528 kg/jam

0,914) (155,442

F F

F_H3_{O H}8 _{O H}4_O

2 2

2     

H2O

H2SO4 95% 8

4

3

MIXER

(M-102)

H2SO4 H2O

Tabel LA-5 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Mixer II (M-102) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

3 (kg/jam) 4 (kg/jam) 8 (kg/jam)

CH3CHO 0 0 0

H2O 154,528 0,914 155,442

C4H8O2 0 0 0

NaOH 0 0 0

H2SO4 0 17,373 17,373

Na2SO4 0 0 0

Total 154,528 18,287 172,815 172,815

A.5 Crystallizer (CR-101)

Analisa Derajat Kebebasan Crystallizer (CR-101)

Σ Variabel alur : 9

Σ Persamaan TTSL : 4

Spesifikasi : - Komposisi : 2 - Laju alir : 4 Hubungan Pembantu

- Konversi : - - Perbandingan : -

10 Derajat Kebebasan : - 1

Na2SO4 H2O

CH3CHO C4H8O2 H2O CH3CHO

Na2SO4 C4H8O2

H2O

11 10 9

CRYSTALLIZER

Alur 9 kg/jam 3750 F kg/jam 3068,182 F kg/jam 2349,976 F kg/jam 25,173 F 9 O H C 9 CHO CH 9 O H 9 SO Na 2 8 4 3 2 4 2     Alur 10 kg/jam 325 , 1 kg/jam 25,173 0,95 0,05 F kg/jam 25,173 F F 10 O H 9 SO Na 10 SO Na 2 4 2 4 2      Alur 11 kg/jam 3750 F F kg/jam 3068,182 F F kg/jam 2348,651 kg/jam 1,325) -976 , 2349 ( F -F F 9 O H C 11 O H C 9 CHO CH 11 CHO CH 10 O H 9 O H 11 O H 2 8 4 2 8 4 3 3 2 2 2       

Tabel LA-6 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Crystallizer (CR-101) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

9 (kg/jam) 10 (kg/jam) 11 (kg/jam)

CH3CHO 3068,182 0 3068,182

H2O 2349,976 1,325 2348,651

C4H8O2 3750 0 3750

NaOH 0 0 0

H2SO4 0 0 0

Na2SO4 25,173 25,173 0

Total 9193,331 26,498 9166,833 9193,331

A.6 Spray Dryer (D-101)

Analisa Derajat Kebebasan SprayDryer (D-101)

Σ Variabel alur : 5

Σ Persamaan TTSL : 2

Spesifikasi : - Komposisi : 2 - Laju alir : 2 Hubungan Pembantu

- Konversi : - - Perbandingan : -

6 Derajat Kebebasan : - 1 Alur 10

kg/jam 325 , 1 F

kg/jam 25,173 F

10 O H 10

SO Na

2 4 2

 

Alur 13

kg/jam 126 , 0 kg/jam 25,173 0,995

0,005

F

kg/jam 25,173 F

F 13

O H

10 SO Na 13

SO Na

2

4 2 4 2

 



 

Alur 12

kg/jam 1,199 kg/jam

) 126 , 0 325 , 1 ( F -F

F_H12_{O H}10_{O H}13_O

2 2

2    

1 1

1

H2O SPRAY DRYER

(D-101) Na2SO4

H2O

Na2SO4 H2O

Tabel LA-7 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Spray Dryer (D-101) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

10 (kg/jam) 12 (kg/jam) 13 (kg/jam)

CH3CHO 0 0 0

H2O 1,325 1,199 0,126

C4H8O2 0 0 0

NaOH 0 0 0

H2SO4 0 0 0

Na2SO4 25,173 0 25,173

Total 26,498 1,199 25,299

26,498

A.7 Flash Drum I (FD-101)

Analisa Derajat Kebebasan Flash Drum I (FD-101)

Σ Variabel alur : 7

Σ Persamaan TTSL : 3

Spesifikasi : - Komposisi : 2 - Laju alir : 3 Hubungan Pembantu

- Konversi : - - Perbandingan : -

8 Derajat Kebebasan : - 1

C4H8O2 H2O

0,003

X

0,997 X

14 O H 14

CHO CH

2 3

 

CH3CHO C4H8O2 H2O

15 14

FLASH DRUM

(FD-101) 11

Diketahui :

kg/jam 3750 F

kg/jam 3068,182 F

kg/jam 651 , 348 2 F

11 O H C 11

CHO CH 11

O H

2 8 4

3 2

  

Alur 14

kg/jam 3068,182

F

F_CH14 _{CHO CH}11 _CHO

3

3  

kg/jam 232 , 9 3068,182 0,997

0,003 F_H14_O

2   

Alur 15

kg/jam 3750

F

F_C15_{HO C}11_HO

2 8 4 2 8

4  

kg/jam 419

, 339 2 9,232 -651 , 348 2 F F

F_H15_{O H}11_{O H}14_O

2 2

2    

Tabel LA-8 Komponen-Komponen yang Masuk dan Keluar Flash Drum I (FD-101) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

11 (kg/jam) 14 (kg/jam) 15 (kg/jam)

CH3CHO 3068,182 3068,182 0

H2O 2348,651 9,232 2339,419

C4H8O2 3750 0 3750

NaOH 0 0 0

H2SO4 0 0 0

Na2SO4 0 0 0

Total 9166,833 3077,414 6089,419 9166,833

A.8 Flash Drum II (FD-102)

15 FLASH DRUM (FD-102)

Air

Asetaldol 16

17

Analisa Derajat Kebebasan Flash Drum II (FD-102)

Σ Variabel alur : 5

Σ Persamaan TTSL : 2

Spesifikasi : - Komposisi : 2 - Laju alir : 2 Hubungan Pembantu

- Konversi : - - Perbandingan : -

6 Derajat Kebebasan : - 1 Alur 15

kg/jam 3750

F_C15_HO

2 8

4 

kg/jam 419

, 339 2 F_H15_O

2 

Alur 17

Produk asetaldol yang diinginkan memiliki kemurnian 99% ⟶ X17_CHO 0,99

2 8

4 

kg/jam 3750

F

F_C17_{HO C}15_HO

2 8 4 2 8

4  

kg/jam 879 , 37 3750 99

, 0

01 , 0

FH172O    H2O

C4H8O2

H2O

C4H8O2 H2O

Alur 16

kg/jam 2301,54

kg/jam 37,879)

-419 , 339 2 ( F F

F_H16_{O H}15_{O H}17_O

2 2

2    

Tabel LA-9 Komponen-komponen yang Masuk dan Keluar Flash Drum II (FD-102) Komponen Massa Masuk Massa Keluar

15 (kg/jam) 16 (kg/jam) 17 (kg/jam)

CH3CHO 0 0 0

H2O 2339,419 2301,54 37,879

C4H8O2 3750 0 3750

NaOH 0 0 0

H2SO4 0 0 0

Na2SO4 0 0 0

Total 6089,419 2301,54 3787,879 6089,419

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam

Basis temperatur : 25oC = 298 K

Neraca panas menggunakan rumus-rumus sebagai berikut: - Perhitungan panas untuk bahan dalam padat dan cair

dT Cp N Q

T

K 298 i

o





- Perhitungan panas penguapan VL

V N.H

Q 

B.1 Data-Data Kapasitas Panas, Panas Perubahan Fasa, dan Panas Reaksi Komponen

B.1.1 Data-Data Kapasitas Panas Komponen

Tabel LB-1 Data Kapasitas Panas Komponen (CpX,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4) (J/mol.K)

Senyawa a b c d e

CH3CHO (l) 16,8842 0,810208 -0,000308085 4,42590E-06 -

CH3CHO (g) 24,5377 0,076013 1,36254E-04 -1,99942E-07 7,59551E-11

H2O (l) 18,2964 0,472118 -0,000133878 1,31424E-06 -

H2O (g) 34,0471 -0,00965064 3,29983E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12

(Sumber : Reklaitis, 1983).

B.1.2 Perhitungan Kapasitas Panas dengan Metode Hurst and Harrison dan Metode Missenard

Perhitungan estimasi CPs (J.mol-1K-1) dengan menggunakan metode Hurst and Harrison dengan rumus : Cp =





n

i1

Ni ∆Ei, di mana kontribusi elemen atomnya dapat dilihat pada tabel LB-2.

Tabel LB-2 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst and Harrison

Elemen Atom ∆E

H 7,56

O 13,42

Na 26,19

S 12,36

(Sumber : Perry & Green, 1999)

 NaOH

Cp = ∆ENa+ ∆EO + ∆EH = 26,19 + 13,42 + 7,56 = 47,17 J/mol.K

 Na2SO4

Cp = 2(∆ENa) + ∆ES+ 4(∆EO) = 2(26,19) + 12,36 + 4(13,42) = 118,42 J/mol.K

 H2SO4

Cp = 2(∆EH) + ∆ES + 4(∆EO) = 2(7,56) + 12,36 + 4(13,42) = 81,16 J/mol.K

Tabel LB-3 Nilai Gugus pada Perhitungan Cpdengan metode Missenard Gugus Harga (J/mol.K)

CH3 41,6

CH

24,9

OH 43,9

CH2 28,2

CO 43,5

H 14,6

Cp C4H8O2 = 196,7 (Sumber : Reid, dkk; 1987)

B.1.3 Data Kapasitas Panas Senyawa Berdasarkan %Mol

Tabel LB-4 Kapasitas Panas NaOH Berdasarkan % Mol pada 20oC % Mol NaOH Cp, kal/goC

0 1,0

0,5 0,985

1 0,97

9,09 0,835

16,7 0,80

28,6 0,784

37,5 0,782

(Sumber : Perry & Green, 1999)

Tabel LB-5 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % Mol pada 20oC % Mol H2SO4 Cp, kal/goC

2,65 0,9762

3,50 0,9688

5,16 0,9549

9,82 0,9177

15,36 0,8767

21,40 0,8339

22,27 0,8275

B.1.4 Data-Data Panas Pembentukan Komponen pada suhu 298 K (∆Hof(298 K)) Tabel LB-6 Data Panas Pembentukan Komponen pada suhu 298 K

Senyawa ∆Hof(298 K), kJ/mol

CH3CHO(g) -166,190

NaOH(s) -425,609

NaOH(aq) -469,415

H2SO4(l) -813,989

Na2SO4(c) -330,5

Na2SO4(aq) -1104,9944

H2O(g) -241,8264

H2O(l) -285,84

(Sumber: Smith, dkk, 1996; Perry & Green, 1999)

B.1.5 Estimasi Data Panas Pembentukan Asetaldol dengan Metode Joback Tabel LB-7 Panas Pembentukan Asetaldol dengan Metode Joback

Gugus Harga (kJ/mol)

CH3 -76,45

CH

29,89

OH -208,04

CH2 -26,80

O=C H -162,03

∆Hof C4H8O2 = -443,43 (Sumber : Reid, dkk; 1987)

B.2 Perhitungan Neraca Panas Masing-Masing Alat B.2.1 Mixer I (M-101)

Neraca Panas Masuk Mixer I (M-101)

Tabel LB-8 Perhitungan Panas Masuk Mixer I (M-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

303

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



15 , 303

15 , 298

kJ/jam

1 H2O 120,3739 919,2706 110.656,1873

2 NaOH 0,3545 235,85 83,6088

H2O 0,0503 919,2706 46,2393

Qin,total = 110.786,0354 Neraca Panas Keluar Mixer I (M-101)

% 29 , 0 % 100 120,4242 0,3545

0,3545 NaOH

M ol %

kmol/jam 4242

, 120 18

2167,636 N

kmol/jam 0,35455

40 14,182 N

6 H 6 NaOH

2 O

 

 

 

 

Diinterpolasi dari tabel LB-4, diperoleh : Cp NaOH 0,29% mol = 0,9913 kal/goC = 4,1477 kJ/kgoC

Mixer bersifat adiabatis, sehingga: Qin = Qout

110.786,0354 = 2181,818 . 4,1477 . (Tout– 20) (Tout– 20) = 12,23

Tout = 32,23oC

T = Tout T = 30oC

T = 30oC NaOH

H2O

2 6 NaOH

H2O

1

MIXER

(M-101) H2O

B.2.2 Heater I (HE-101)

Neraca Panas Masuk Heater I (HE-101)

Tabel LB-9 Perhitungan Panas Masuk Heater I (HE-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,38

305

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



38 , 305

15 , 298

kJ/jam

5a NaOH 0,3546 341,0391 120,9325

H2O 120,4242 1335,3299 160.806,0349

Qin,total = 160.926,9674 Neraca Panas Keluar Heater I (HE-101)

Tabel LB-10 Perhitungan Panas Keluar Heater (HE-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

318

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



15 , 318

15 , 298

kJ/jam

5 NaOH 0,3546 943,4 334,5296

H2O 120,4242 3791,1752 456.549,2405

Qout,total = 456.883,7701 dQ/dT = Qout,total - Qin,total = (456.883,7701 – 160.926,9674) kJ/jam

= 295.956,8027 kJ/jam

Heater menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,96 atm, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200C dan tekanan 1,96 atm.

T = 32,23oC _{T = 45}o

C Kondensat

T = 120oC P = 1,96 atm

5 5a

Steam T = 120oC P = 1,96 atm

NaOH H2O NaOH

H2O HEATER I

Steam yang diperlukan adalah:

kg/jam 134,3914

kJ/kg 2202,2

kJ/jam 27 295.956,80

) 120 ( dQ/dT m_s

  

C

o



B.2.3 Heater II (H-102)

Neraca Panas Masuk Heater II (HE-102)

Tabel LB-11 Perhitungan Panas Masuk Heater II (HE-102) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

312

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



15 , 312

15 , 298

kJ/jam

6a CH3CHO 154,9687 775,5139 120.180,3809

H2O 1,398 2621.5946 3664,9893

Qin,total = 123.845,3702 Neraca Panas Keluar Heater II (HE-102)

Tabel LB-12 Perhitungan Panas Keluar Heater II (HE-102) Alur Komponen (i) Nsenyawa

kmol/jam

dT Cp



,15

318

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



15 , 318

15 , 298

kJ/jam

6 CH3CHO 154,9687 1114,67 172.738,9608

H2O 1,398 3791,1755 5300,0633

Qout,total = 178.039,0241

T = 39oC _{T = 45}o_C

Kondensat T = 120oC P = 1,96 atm

6 6a

CH3CHO H2O CH3CHO

H2O HEATER II

(H-102) Steam T = 120oC P = 1,96 atm

dQ/dT = Qout,total - Qin,total = (178.039,0241 – 123.845,3702) kJ/jam = 54.193,6539 kJ/jam

Heater menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,96 atm, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200C dan tekanan 1,96 atm.

Steam yang diperlukan adalah:

kg/jam 24,6089

kJ/kg 2202,2

kJ/jam 9 54.193,653

) 120 ( dQ/dT m_s

  

C

o



B.2.4 Reaktor (R-101)

Reaksi yang terjadi:

2CH3CHO

CH3CHCH2CHO Perhitungan panas reaksi:

∆Hr(298,15 K) = ∆Hof,Asetaldol–∆Hof,Asetaldehida = -443,43 – (-166,190)

= -277,24 kJ/mol = -277.240 kJ/kmol Air pendingin 60oC

Air pendingin 30oC

NaOH H2O

T = 45oC

CH3CHO NaOH C4H8O2 H2O 6

CH3CHO H2O

7

5 REAKTOR

(R-101)

OH OH-

T = 45oC

Neraca Panas Masuk Reaktor (R-101)

Tabel LB-13 Perhitungan Panas Masuk Reaktor (R-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

318

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



15 , 303

15 , 298

kJ/jam

6 CH3CHO 154,9587 1114,67 172.727,8141

H2O 1,1398 3791,1755 4321,1818

5 NaOH 0,35455 943,4 334,4825

H2O 120,4242 3791,1755 456.549,2766

Qin,total = 633.932,755 Neraca Panas Keluar Reaktor (R-101)

Tabel LB-14 Perhitungan Panas Keluar Reaktor (R-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

318

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



15 , 303

15 , 298

kJ/jam

7

CH3CHO 69,7314 1114,67 77.727,4996

C4H8O2 42,6136 3934 167.641,9024

NaOH 0,35455 943,4 334,4825

H2O 121,564 3791,1755 460.870,4585

Qout,total = 706.574,345 Neraca Energi Bahan Total

dQ/dT = - ∆Hr .r + (Qout,total - Qin,total)

= (-277.240 × 85,227) + (706.574,343 – 633.932,755) = -23.555.691,89 kJ/jam

Neraca Energi Air Pendingin

Air pendingin yang digunakan masuk pada suhu 30oC dan keluar pada suhu 60oC.

∆Hair = Cpair dT 5920,6843kJ/kmol 106.572,3174kJ/kg

333,15

303,15

 

Massa air pendingin yang dibutuhkan:

air H

dT dQ m

 

3174 , 572 . 106

,89 23.555.691

-m

m = 221,0301 kg/jam B.2.5 Mixer II (M-102)

Neraca Panas Masuk Mixer II (M-102)

Tabel LB-15 Perhitungan Panas Masuk Mixer II (M-102) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

303

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



15 , 303

15 , 298

kJ/jam

1 H2O 8,5849 919,2706 7891,8462

2 H2SO4 0,1773 405,8 71,9483

H2O 0,0508 919,2706 46,6989

Qin,total = 8010,4935 Neraca Panas Keluar Mixer II (M-102)

% 16 , 0 % 100 0,1773 652

9 0,

0,1773 SO

H M ol %

kmol/jam 6357

, 8 18 155,442 N

kmol/jam 0,1773

98 17,373 N

4 2 6 H 8 H

2 O 4 2

 

 

 

 

SO

T=? T=30oC

T=30oC H2SO4

H2SO4 95%

8

4 _MIXER

(M-102) H_H2₂SO_O 4 3

Diinterpolasi dari tabel LB-5, diperoleh : Cp H2SO4 0,16% mol = 0,9979 kal/goC = 4,1753 kJ/kgoC

Mixer bersifat adiabatis, sehingga: Qin = Qout

8010,4935 = 172,815 . 4,1753 . (Tout– 20) (Tout– 20) = 11,10

Tout = 31,10oC B.2.6 Netralizer (R-102)

Reaksi yang terjadi :

NaOH + H2SO4⟶ Na2SO4 + H2O Perhitungan panas reaksi:

∆Hr(298,15 K) = ∆Hof, Na₂SO₄ + ∆H o

f, H₂O –∆H o

f, NaOH –∆Hof, H₂SO₄ = -1104,9944 + (-285,84) – (-469,415) – (-813,989) = -107,4304 kJ/mol = -107.430,4 kJ/kmol

Neraca Panas Masuk Netralizer (R-102)

Tabel LB-16 Perhitungan Panas Masuk Netralizer (R-102) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

318

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



15 , 303

15 , 298

kJ/jam

7

CH3CHO 69,7314 1114,67 77.727,4996

C4H8O2 42,6136 3934 167.641,9024

NaOH 0,35455 943,4 334,4825

H2O 121,564 3791,1755 460.870,4585

7 T = 45oC

9 T = ? 8

T = 31,10oC

CH3CHO Na2SO4 C4H8O2 H2O CH3CHO

NaOH C4H8O2 H2O

NETRALIZER

(R-102) H2SO4

dT Cp



,25

304

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



25 , 304

15 , 298

kJ/jam

8 H2SO4 0,1773 495,076 87,7769

H2O 8,6357 1124,0348 9706,8273

Qin,total = 716.368,9472 Neraca Panas Keluar Netralizer (R-102)

Panas masuk = panas keluar + akumulasi

Asumsi : keadaan steady state, sehingga akumulasi = 0 Sehingga : panas masuk = panas keluar

dQ/dT = ∆Hr.r + (Qout,total– Qin,total) 0 = ∆Hr.r + (Qout,total– Qin,total) Qin,total - ∆Hr. r = Qout,total

716.368,9472 – (-107.430,4 × 0,177) = Nsen ya wa



Cp dT

T

15 , 298

735.384,128 = 69,7314 Cp dT T

298,15

CHO CH₃



+ 42,6136 Cp dT

T

298,15 O H C_{4 8 2}



+

0,1773 Cp dT

T

298,15 SO Na_{2 4}



+ 130,5542 Cp dT

T

298,15 O H₂



Diiterasi dan diperoleh T = 62,14oC B.2.7 Crystallizer (CR-101)

Air pendingin 30oC

T=32,4oC

Na2SO4 (s) H2O

CH3CHO C4H8O2 H2O CH3CHO

Na2SO4 (aq) C4H8O2

H2O

11 10 9

CRYSTALLIZER

(CR-101) T=62,14oC

Air pendingin 60oC

Diketahui: Titik lebur Na2SO4.8H2O adalah 32,4oC (Fisher Scientific, 2009). Panas peleburan Na2SO4 adalah 200,8 kJ/mol = 200.800 kJ/kmol

(Wikipedia, 2012).

Neraca Panas Masuk Crystallizer (CR-101)

Tabel LB-17 Perhitungan Panas Masuk Crystallizer (CR-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,29

335

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



29 , 335

15 , 298

kJ/jam

9

CH3CHO 69,7314 2105,4593 146.816,6246

C4H8O2 42,6136 7305,4380 311.311,0128

H2O 130,5542 7289,7853 951.712,088

Na2SO4 0,1773 4398,1188 779,7865

Qin,total = 1.410.619,512 Neraca Panas Keluar Crystallizer (CR-101)

Tabel LB-18 Perhitungan Panas Keluar Crystallizer (CR-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,55

305

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



15 , 303

15 , 298

kJ/jam

10 Na2SO4 0,1773 876,308 155,3694

H2O 0,0736 1367,2015 100,6260

11

CH3CHO 69,7314 407,1996 28.394,5982

C4H8O2 130,4806 1455,5800 189.924,9517

H2O 42,6136 1367,2015 58.261,3778

Qout,total = 276.836,9231 dQ/dT = -∆Hfus.r + (Qout,total– Qin,total)

= -(200.800 × 0,1773) + (276.836,9231 – 1.410.619,512) = -1.169.384,429 kJ/jam

Air pendingin yang digunakan masuk pada suhu 30oC dan keluar pada suhu 60oC.

∆Hair = Cpair dT 5920,6843kJ/kmol 106.572,3174kJ/kg

333,15

303,15

 



Massa air pendingin yang dibutuhkan:

udara H

dT dQ m

 

3174 , 572 , 106

429 1.169.384,

-m

m = 10,9727 kg/jam B.2.8 Spray Dryer (D-101)

Neraca Panas Masuk Spray Dryer (D-101)

Tabel LB-19 Perhitungan Panas Masuk Spray Dryer (D-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,55

305

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



55 , 305

15 , 298

kJ/jam

10 H2O 0,0736 1367,2015 100,6412

Na2SO4 0,1773 876,308 155,3472

Qin,total = 255,9884

12

T=105oC

T=32,4oC

13

10 _DRYER

(D-101) Na2SO4

H2O

Na2SO4 H2O H2O Superheated steam

T = 200oC, 1 atm

Superheated Steam

T = 150oC, 1 atm T=105

o C

Neraca Panas Keluar Spray Dryer (D-101)

Tabel LB-20 Perhitungan Panas Keluar Spray Dryer (D-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,15

378

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



15 , 378

15 , 298

kJ/jam

12 H2O 0,0666 2706,4572 180,280123

13 H2O 0,0070 2706,4572 18,9452006

Na2SO4 0,1773 9473,6000 1679,4291

Qout,total = 1878,6544 dQ/dT = Qout,total– Qin,total

= 1878,6544 – 255,9884 = 1622,6660 kJ/jam

Steam yang digunakan adalah superheated steam pada 1 atm, 200oC kemudian keluar pada 1 atm, 150oC

Dari Reklaitis, 1983:

H (150oC) = 2776 kJ/kg H (200oC) = 2875 kJ/kg

Massa superheated steam yang dibutuhkan:

steam H

dT dQ m

 

2776 2875

1622,6660 m

 

B.2.9 Heater III (HE-103)

Tabel LB-21 Neraca Massa Masuk dan Keluar Flash Drum I (FD-101)

Komponen Umpan, F Destilat, D Bottom, W

kmol/jam XF kmol/jam XD kmol/jam XW

Asetaldehid 69,7314 0.2872 69,7314 0,9927 0 0

Air 130,4806 0.5373 0,5129 0,0073 129,9677 0,7531

Asetaldol 42,6136 0.1755 0 0.0000 42,6136 0,2469

TOTAL 242,8256 1,000 70,2443 1,0000 172,5813 1,0000 Tabel LB-22 Data Tekanan Uap Senyawa, ln P = C1 + C2/T + C3 ln T + C4 TC5

Senyawa C1 C2 C3 C4 C5

Asetaldehid 193,69 -8036,7 -29,502 3,3678.10-2 1

Air 73,649 -7258,2 -7,3037 4,1653.10-6 2

Asetaldol 93,815 -9942,2 -9,8019 9,3124.10-18 6 Diketahui :

Tekanan uap total pada F lash Drum I (FD-101), Pt = 1 atm, 2893

, 0 8256 , 242

2443 , 70

 



Suhu Flash Drum I

Trial 1 : T = 80oC = 353,15 K

P asetaldehid : (-29,502)ln T 3,3678.10 2 T1 T

8036,7

-69 , 93 1 P

ln     

1 2

355,15 10

. 3678 , 3 355,15 ln ) 502 , 29 -( 353,15

8036,7

-69 , 93 1 P

ln      

P = 581.069,7931Pa = 5,7347 atm P air :

2 6

T 10 . 1653 , 4 T ln ) ,3037 7 -( T 7258,2

-649 , 73 P

ln     

2 6

(353,15) 10

. 1653 , 4 353,15 ln ) ,3037 7 -( 353,15

7258,2

-649 , 73 P

ln     

P asetaldol : 6 18 T 10 . 3124 , 9 T ln ) ,8019 9 -( T 9942,2 -93,815 P

ln     

6 18 ) 15 , 353 ( 10 . 3124 , 9 353,15 ln ) ,8019 9 -( 353,15 9942,2 -93,815 P

ln     

P = 3918,4722 Pa = 0,0387 atm

Tabel LB-23 Tabulasi Trial 1 Suhu Flash Drum I (FD-101)

Komponen xi Ki = Pi/Pt

) 1 ( 1 _i 

i i K K z 

Asetaldehid 0,2872 5,7347 0,6950

Air 0,5373 0,4675 0,2969

Asetaldol 0,1755 0,0387 0,0094

1,0013 Trial 2 : T = 79,95oC = 353,1 K

P asetaldehid : (-29,502)ln T 3,3678.10 2 T1 T 8036,7 -69 , 93 1 P

ln     

1 2 353,1 10 . 3678 , 3 353,1 ln ) 502 , 29 -( 353,1 8036,7 -69 , 93 1 P

ln      

P = 580.356,0331Pa = 5,7277 atm P air :

2 6 T 10 . 1653 , 4 T ln ) ,3037 7 -( T 7258,2 -649 , 73 P

ln     

2 6 (353,1) 10 . 1653 , 4 353,1 ln ) ,3037 7 -( 353,1 7258,2 -649 , 73 P

ln     

P = 47.272,6192 Pa = 0,4665 atm P asetaldol :

6 18 T 10 . 3124 , 9 T ln ) ,8019 9 -( T 9942,2 -93,815 P

ln     

6 18 ) (353,1 10 . 3124 , 9 353,1 ln ) ,8019 9 -( 353,1 9942,2 -93,815 P

ln     

Tabel LB-24 Tabulasi Trial 2 Suhu Flash Drum I (FD-101)

Komponen xi Ki = Pi/Pt

) 1 ( 1 _i 

i i

K K z



Asetaldehid 0,2872 5,7277 0,6948

Air 0,5373 0,4665 0,2964

Asetaldol 0,1755 0,0386 0,0094

1,0006 1

) 1 (

1  



_i

i i i

K K z



Maka, untuk mencapai komposisi yang diinginkan, suhu flash drum I (FD-101) diatur pada suhu 79,95oC

Suhu flash drum I (FD-101) diatur pada suhu 79,95oC, sehingga

Neraca Panas Masuk Heater III (HE-103)

Tabel LB-25 Perhitungan Panas Masuk Heater III (HE-103) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,5 5 3 0 5

1 5 , 2 9 8

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



?

15 , 298

kJ/jam 11a

CH3CHO 69,7314 407,1996 28.394,5982

H2O 130,4806 1367,2015 178.393,272

C4H8O2 42,6136 1455,5800 62.027,5039

Qin,total = 268.815,3741 T = 32,4oC

CH3CHO H2O C4H8O2

T = 79,95oC Kondensat

T = 120oC P = 1,96 atm

11 11a

CH3CHO H2O

C4H8O2 HEATER III (HE-103)

Steam

T = 120oC P = 1,96 atm atm

Neraca Panas Keluar Heater III (HE-103)

Tabel LB-26 Perhitungan Panas Keluar Heater III (HE-103) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1

353

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



1 , 353

15 , 298

kJ/jam

11 CH3CHO 69,7314 3169,6694 221.025,4848

H2O 130,4806 11.182,3282 1.459.076,8929 C4H8O2 42,6136 10.808,6650 460.596,1268

Qout,total = 2.140.698,5046 dQ/dT = Qout,total - Qin,total = (2.140.698,5046 – 268.815,3741) kJ/jam

= 1.871.883,1305 kJ/jam

Heater menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,96 atm, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200C dan tekanan 1,96 atm,

Steam yang diperlukan adalah:

kg/jam 850,0060

kJ/kg 2202,2

kJ/jam 1305 1.871.883,

) 120 ( dQ/dT m_s

  

C

o



B.2.10 Flash Drum I (FD-101)

T = 79,95oC

T = 79,95oC T = 79,95oC

CH3CHO H2O

11

C4H8O2 H2O CH3CHO

C4H8O2 H2O

15 14

FLASH DRUM I (FD-101)

Neraca Panas Masuk Flash Drum I (FD-101)

Tabel LB-27 Perhitungan Panas Masuk Flash Drum I (FD-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1

353

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



1 , 353

15 , 298

kJ/jam

11 CH3CHO 69,7314 3297,4721 229.937,3460

H2O 130,4806 11.659,2014 1.521.299,5942 C4H8O2 42,6136 11,221,7350 478,198,5266

Qin,total = 2.229.435,4668 Neraca Panas Keluar Flash Drum I (FD-101)

Tabel LB-28 Perhitungan Panas Keluar Flash Drum I (FD-101)

Alur Komponen (i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1 3 5 3

1 5 , 2 9 8

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



1 , 353

15 , 298

kJ/jam 14

CH3CHO 69,7314 3297,4721 229.937,3460

H2O 0,5129 11.659,2014 5980,0044

15

C4H8O2 42,6136 11.221,7350 478.198,5266 H2O 129,9677 11.659,2014 1.515.319,5898

Qout,total = _{2.229.435,4668}

B.2.11 Heater IV (HE-104)

Tabel LB-29 Neraca Massa Masuk dan Keluar Flash Drum II (FD-102)

Komponen Umpan, F Destilat, D Bottom, W

kmol/jam XF kmol/jam XD kmol/jam XW Air 129,9677 0,7531 127,8633 1,0000 2,1044 0,0471

Asetaldol 42,6136 0,2469 0 0,0000 42,6136 0,9529

Tabel LB-30 Data Tekanan Uap Senyawa, ln P = C1 + C2/T + C3 ln T + C4 TC5

Senyawa C1 C2 C3 C4 C5

Air 73,649 -7258,2 -7,3037 4,1653.10-6 2

Asetaldol 93,815 -9942,2 -9,8019 9,3124.10-18 6 Diketahui :

Tekanan uap total pada F lash Drum II (FD-102), Pt = 1 atm, 7409 , 0 5814 , 172 8633 , 127   

Suhu Flash Drum II

Trial 1 : T = 120oC = 393,15 K P air :

2 6 T 10 . 1653 , 4 T ln ) ,3037 7 -( T 7258,2 -649 , 73 P

ln     

2 6 (393,15) 10 . 1653 , 4 393,15 ln ) ,3037 7 -( 393,15 7258,2 -649 , 73 P

ln     

P = 198.285,1338 = 1,9569 atm P asetaldol :

6 18 T 10 . 3124 , 9 T ln ) ,8019 9 -( T 9942,2 -93,815 P

ln     

6 18 ) 15 , 393 ( 10 . 3124 , 9 393,15 ln ) ,8019 9 -( 393,15 9942,2 -93,815 P

ln     

P = 24.401,4232 Pa = 0,2408 atm Tabel LB-31 Tabulasi Trial 1 Suhu Flash Drum II (FD-102)

Komponen xi Ki = Pi/Pt

) 1 ( 1 _i 

i i K K z 

Air 0,7531 1,9569 0,8624

Asetaldol 0,2469 0,2408 0,1359

Trial 2 : T = 120,3oC = 393,45 K

P air : (-29,502)ln T 3,3678.10 2 T1 T 8036,7 -69 , 93 1 P

ln     

1 2 393,45 10 . 3678 , 3 393,45 ln ) 502 , 29 -( 393,45 8036,7 -69 , 93 1 P

ln      

P = 200.175,5336Pa = 1,9756 atm P asetaldol :

2 6 T 10 . 1653 , 4 T ln ) ,3037 7 -( T 7258,2 -649 , 73 P

ln     

2 6 (393,45) 10 . 1653 , 4 393,45 ln ) ,3037 7 -( 393,45 7258,2 -649 , 73 P

ln     

P = 24.695,0968 Pa = 0,2437 atm

Tabel LB-32 Tabulasi Trial 2 Suhu Flash Drum II (FD-102)

Komponen xi Ki = Pi/Pt

) 1 ( 1 _i 

i i K K z 

Air 0.7531 1.9756 0.8636

Asetaldol 0.2469 0.2437 0.1369

1.0005 1

) 1 (

1  



_i i _ii

K K z



Maka, untuk mencapai komposisi yang diinginkan, suhu flash drum II (FD-102) diatur pada suhu 120,3oC

Suhu flash drum II (FD-102) diatur pada suhu 120,3oC, sehingga

T = 79,95oC

H2O C4H8O2

T = 120,3oC Kondensat

T = 120oC P = 1,96 atm

15 15a

H2O

C4H8O2 HEATER IV

(HE-104) Steam T = 120oC P = 1,96 atm

Neraca Panas Masuk Heater IV (HE-104)

Tabel LB-33 Perhitungan Panas Masuk Heater IV (HE-104) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1 3 5 3

1 5 , 2 9 8

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



1 , 353

15 , 298

kJ/jam 15a C4H8O2 42,6136 11.221,7350 478.198,5266

H2O 129,9677 11.659,2014 1.515.319,5898 Qin,total = 1.993.518,1164 Neraca Panas Keluar Heater IV (HE-104)

Tabel LB-34 Perhitungan Panas Keluar Heater IV (HE-104) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,45

393

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



45 . 393

15 , 298

kJ/jam 15 C4H8O2 42,6136 18.686,5000 796.299,0364

H2O 129,9677 20.965,2058 2.724.799,5779 Qout,total = 3.521.098,6143 dQ/dT = Qout,total - Qin,total = (3.521.098,6143 – 1.993.518,1164) kJ/jam

= 1.527.580,4979 kJ/jam

Heater menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 120oC dan tekanan 1,96 atm, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 120oC dan tekanan 1,96 atm,

Steam yang diperlukan adalah:

kg/jam 586,5331

kJ/kg 2202,2

kJ/jam 1475 1.291.663,

C)

(120

dQ/dT

m_{s o}

  

B.2.12 Flash Drum II (FD-102)

Neraca Panas Masuk Flash Drum II (FD-102)

Tabel LB-35 Perhitungan Panas Masuk Flash Drum II (FD-102) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1

353

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



1 , 353

15 , 298

kJ/jam

15 H2O 129,9677 20.965,2058 2.724.799,5779

C4H8O2 42,6136 18.686,5000 796.299,0364 Qin,total = 3.521.098,6143 Neraca Panas Keluar Flash Drum II (FD-102)

Tabel LB-36 Perhitungan Panas Keluar Flash Drum II (FD-102)

Alur Komponen (i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1 3 5 3

1 5 , 2 9 8

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



1 , 353

15 , 298

kJ/jam

16 H2O 127,8633 20.965,2058 2.680.680,399

17

C4H8O2 42,6136 18.686,5000 796.299,0364

H2O 2,1044 20.965,2058 44.119,1791

Qout,total = _{3.521.098,6143} T = 120,3oC

T = 120,3oC T = 120,3oC H2O

15

C4H8O2 H2O C4H8O2

H2O

17 16

FLASH DRUM II (FD-102)

B.2.13 Cooler (CL-101)

Neraca Panas Masuk Cooler I (CL-101)

Tabel LB-37 Perhitungan Panas Masuk Cooler I (CL-101) Alur Komponen

(i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1

353

15 , 298

kJ/kmol

dT Cp N

Q_i  _{sen ya wa}



1 , 353

15 , 298

kJ/jam 17

C4H8O2 42,6136 18.686,5000 796.299,0364

H2O 2,1044 20.965,2058 44.119,1791

Qin,total = 840.418,2155 Neraca Panas Keluar Cooler I (CL-101)

Tabel LB-38 Perhitungan Panas Keluar Cooler I (CL-101)

Alur Komponen (i)

Nsenyawa kmol/jam

dT Cp



,1 5 3 0 3

1 5 , 2 9 8

kJ/kmol

dT Cp N

Qi  sen ya wa



15 , 303

15 , 298

kJ/jam 17b

C4H8O2 42,6136 983,5 41.910,4756

H2O 2,1044 919,2760 1.934,5244

Qout,total = _43.845,0000

Neraca Energi Bahan Total dQ/dT = Qout,total - Qin,total

= 43.845,0000 – 840.418,2155 = -796.573,2155 kJ/jam

T = 120,3oC

H2O C4H8O2

T = 30oC

Air Pendingin 60oC

17b 17

H2O

C4H8O2 _{COOLER I}

(CL-101)

Neraca Energi Air Pendingin

Air pendingin yang digunakan masuk pada suhu 30oC dan keluar pada suhu 60oC.

∆Hair = Cpair dT 5920,6843kJ/kmol 106.572,3174kJ/kg

333,15

303,15

 



Massa air pendingin yang dibutuhkan:

air H

dT dQ m

 

3174 , 572 . 106

55 796.573,21

-m

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

C.1 Tangki Penyimpanan Asetaldehida (T-101)

Fungsi : menyimpan asetaldehid 99,7% untuk kebutuhan selama 15 hari

Bentuk : silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup

torispherical

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410 Jumlah : 2 unit

Data

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 39°C

Tekanan = 1,5 atm = 22,044 psia

Tabel LC-1. Komposisi bahan pada Tangki Penyimpanan Asetaldehida (T-101)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

Asetaldehida 6818,182 788 8,6525

Air 20,516 995,408 0,0206

Total 6838,698 8,6731

Densitas larutan =

8,6731 6838,698

= 788,4929 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 15 hari

Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Volume larutan, Vl = ₃

kg/m 788,4929

jam/hari 24

x hari x15 kg/jam 6838,698

= 3122,3253 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 3122,3253 m3 = 3746,7904 m3

b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs)

3 3 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

4 : 3 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

Ve  (Brownell&Young,1959) -Volume tangki (V)

V = Vs + Ve V =

3 Di 8 3π

3746,4904 m3 = Di3 8 3π

Di = 14,7080 m = 579,055 in Hs = 19,6106 m = 772,070 in c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 14,7080 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



14,7080



3,677m 144,763in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 19,6106 m + 3,677 m = 23,2876 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 3122,3253 m3 Volume tangki = 3746,7904 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 23,2876 m 3746,7904

3122,3253

= 19,0463 meter Tekanan hidrostatik

P =  x g x l

= 788,4929 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 19,0463 m = 147.175,1487 Pa = 21,34595 psia

Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 ( 14,696 + 21,34595 ) = 43,25034 psia

Direncanakan bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type

410

- Allowable working stress (S) : 16.250 psia (Peter. dkk, 2004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters, dkk, 2004) - Corossion allowance (C) : 0,0042 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun Tebal shell tangki:

in 9502 , 0

) 0042 , 0 .( 10 psia) 34 0,6(43,250 )

psia)(0,85 (16.250

in) /2 579,055 (

psia) (43,25034

. 0,6P SE

PR t



 



 



in C

n

Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

C.2 Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (T-102)

Fungsi : menyimpan H2SO4 95% untuk kebutuhan selama 30 hari Bentuk : silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

Jumlah : 1 unit Data

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC-2. Komposisi bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (T-102)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

Asam Sulfat 17,373 1834 0.0095

Air 0,914 995,408 0.0009

Total 18,287 0,0104

Densitas larutan =

0,0104 18,287

= 1759,8962 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 30 hari

Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Volume larutan, Vl = ₃

kg/m 1759,8962

jam/hari 24

x hari x30 kg/jam 18,287

= 7,4815 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 7,4815 m3 = 8,9778 m3

b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs)

3 3 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

4 : 3 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

-Volume tangki (V) V = Vs + Ve

3 8 3 3

3 8 3

πDi

m 8,9778

πDi

V

 

Di = 1,9682 m = 77,4881 in Hs = 2,6243 m = 103,318 in c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 1,9682 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



1,9682



0,49205m 19,3720in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 2,6243 m + 0,49205 m = 3,11635 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 7,4815 m3 Volume tangki = 8,9778 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 3,11635 m 8,9778

7,4815

= 2,5969 meter Tekanan hidrostatik

P =  x g x l

= 1759,8962 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,5969 m = 44.788,6895 Pa = 6,4960 psia

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 ( 14,696 + 6,4960 ) = 25,4304 psia

Direncanakan bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

- Allowable working stress (S) : 16.250 psia (Peters, dkk, 2004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters, dkk, 2004) - Corossion allowance (C) : 0,0042 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun Tebal shell tangki:

in ,1134 0

) 0042 , 0 .( 10 psia) 4 0,6(25,430 )

psia)(0,85 (16.250

in) /2 77,4881 (

psia) (25,4304

. 0,6P SE

PR t



 



 



in C

n

Tebal shell standar yang digunakan =

16

3 _in

(Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

Tebal tutup atas =

16

3 _in

(Brownell&Young,1959)

C.3 Tangki Penyimpanan Asetaldol (T-103)

Fungsi : menyimpan asetaldol 99% untuk produksi selama 15 hari Bentuk : silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

Jumlah : 1 unit Data

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C

Tabel LC-3. Komposisi bahan pada Tangki Penyimpanan Asetaldol (T-103)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

Asetaldol 3750 982 3,8187

Air 37,879 995,408 0,0381

Total 3787,879 3,8568

Densitas larutan =

3,8568 3787,879

= 982,1323 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 15 hari

Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Volume larutan, Vl = ₃

kg/m 982,1323

jam/hari 24

x hari x15 kg/jam 3787,879

= 1.446,3101 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 1446,3101 m3 = 1.735,5720 m3

b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs)

3 3 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

4 : 3 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

Ve  (Perry&Green,1999) -Volume tangki (V)

V = Vs + Ve

3 8 3 3

3 8 3

πDi

m 1753,5720

πDi

V

 

Di = 11,4197 m = 449,594 in Hs = 15,2262 m = 599,456 in

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 11,4197 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



11,4197



2,8549m 112,397in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 15,2262 m + 2,8549 m = 18,0811 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 1.446,3101 m3 Volume tangki = 1.735,5720 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 18,0811 m 1.735,5720

1.446,3101

= 15,0676 m Tekanan hidrostatik

P =  x g x l

= 982,1323 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 15,0676 m = 140.024,0911 Pa = 20,3088 psia

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 ( 14,696 + 20,3088 ) = 42,00576 psia

Direncanakan bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

- Allowable working stress (S) : 16.250 psia (Peters, dkk, 2004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters, dkk, 2004) - Corossion allowance (C) : 0,0042 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun Tebal shell tangki:

in 6849 , 0

) 0042 , 0 .( 10 psia) 76 0,6(42,005 )

psia)(0,85 (16.250

in) /2 (449,594 psia)

(42,00576 . 0,6P SE

PR t



 



 



in C

n

Tebal shell standar yang digunakan = 7/8 in (Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

Tebal tutup atas = 7/8 in (Brownell&Young,1959) C.4 Gudang NaOH (G-101)

Fungsi : untuk menyimpan NaOH 94% untuk kebutuhan

selama 30 hari

Bentuk : prisma segi empat beraturan Bahan konstruksi : beton

Kondisi Penyimpanan : Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Kebutuhan NaOH = 15,087 kg/jam

= 15,087 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari

= 10.862,64 kg

Densitas NaOH = 2130 kg/m3

Volume NaOH = ₃

kg/m 2130

kg 10.862,64

= 5,0998 m3

Volume gudang = 1,2 x 5,0998 m3

= 6,1198 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t) Volume gudang (V) = p x l x t

= 2t x 2t x t = 4t3

Tinggi gudang (t) = 3 4 V

= 3

4 6,1198

= 1,1523 m

Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 x 1,1523 m = 2,3046 m C.5 Conveyor (J-101)

Fungsi : mengangkut natrium hidroksida dari gudang penyimpanan (G-101) ke Reaktor (R-101)

Jenis : Screw Conveyor dengan diameter screw 9 in Kondisi operasi : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm = 14,696 psia

Laju bahan yang diangkut = 15,087 kg/jam = 0,015087 ton/jam

Densitas bahan = 2130 kg/m3

Q = 0,007083m /jam 0,2501ft /jam

kg/m 2130

kg/jam

15,087 3 3

3  

Direncanakan conveyor memiliki kemiringan 30o, persen muatan yang diperbolehkan adalah 30%, sehingga dirancang conveyor dengan faktor kelonggaran 70%.

Untuk screw conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi (Perry & Green, 1999) :

-Diameter flight = 9 in -Diameter pipa = 2,5 in -Diameter shaft = 2 in -Kecepatan putaran = 1 rps

-Panjang = 15 ft

Perhitungan Daya:

P = Phorizontal + Pvertikal + Pempty (Walas, 1988)

= (0,4 + L/300)(W/100) + 0,001 HW + Pempty

Dimana:

L = panjang conveyor (ft) = 15 ft

W = kapasitas (ton/jam) = 0,015087 ton/jam H = ketinggian (ft) = 6 ft

Pemptydiperoleh dari Gbr 5.5 (c), Walas, 1988 = 1,2 hp

P = (0,4 + 15/300)(0,015087/100) + 0,001 (6)(0,015087) + 1,2 = 1,200158 hp

Daya aktual, Pa = 1,411951hp

0,85 1,200158

η

P





C.6 Mixer I (M-101)

Fungsi : melarutkan NaOH dengan air

Jenis : tangki berpengaduk

Bentuk : silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410 Tabel LC-4. Komposisi bahan pada Mixer I (M-101)

Densitas larutan : ₃ 998,8665kg/m3 /jam

m 1843 , 2

kg/jam 2181,818



Perhitungan Dimensi Pencampur: Waktu tinggal : 1 jam

Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Volume larutan, Vl = ₃ 2,1843m3 kg/m

8665 , 998

jam 1 x kg/jam 2181,818

 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 2,1843 m3

= 2,6212 m3 b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs)

3 4 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

1 : 1 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

Ve  (Perry&Green,1999)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

NaOH 14,182 2130 0.0067

Air 2167,636 995,408 2.1776

-Volume tangki (V) V = Vs + Ve

3 24

7 3

3 24

7

πDi

m 2,6212

πDi

V

 

Di = 1,4194 m = 55,8803 in Hs = 1,4194 m = 55,8803 in c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 1,4194 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



1,4194



0,3548m 13,9701in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 1,4194 m + 0,3548 m = 1,7742 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 2,1843 m3 Volume tangki = 2,6212 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 1,7742 m 2,6212

2,1843

= 1,4785 m Tekanan hidrostatik

P =  x g x l

= 998,8665 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,4785 m = 14.472,9118 Pa = 2,0991 psia

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 (14,696 + 2,0991) = 20,1541 psia

Direncanakan bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

- Allowable working stress (S) : 16.250 psia (Peters, dkk, 2004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters, dkk, 2004) - Corossion allowance (C) : 0,0042 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun Tebal shell tangki:

in 0828 , 0

) 0042 , 0 .( 10 psia) 1 0,6(20,154 )

psia)(0,85 (16.250

in) /2 (51,4055 psia)

(20,1541

. 0,6P SE

PR t



 



 



in C

n

Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell&Young,1959)

e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

Tebal tutup atas = 3/16 in (Brownell&Young,1959)

Perancangan pengaduk

J

Dt E

H

Da L

W

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh :

Da/Dt = 1/3 ⟶ Da = 1/3 x 1,4194 m = 0,4731 m E/Da = 1 ⟶ E = 0,4731 m

L/Da = ¼ ⟶ L = ¼ x 0,4731 m = 0,1183 m W/Da = 1/5 ⟶ W = 1/5 x 0,4731 m = 0,0946 m J/Dt = 1/12⟶ J = 1/12 x 1,4194 = 0,1183 m Dimana:

Dt = diameter tangki Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan Pengadukan, N = 1 putaran/detik Da = 0,4731 m = 1,5522 ft

ρ = 998,8665 kg/m3 = 62,3571 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2

µ = 1,15 mPa.s = 0,0008 lb/ft.s Bilangan Reynolds,

8391 , 425 . 194 lb/ft.s

0008 , 0

) lbm/ft (62,3571 put/detik)

1 ( ) ft 5522 , 1 ( n.ρ D N

3 2

2 e

Re   

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c 5 a 3 T

g

ρ

. D . n . K P

(McCabe, 1999). Untuk flat 6 blade turbin impeller, nilai KT = 6,3 (McCabe, 1999).

Maka daya yang dibutuhkan:

hp 0,20007

ft/lbf.det 550

hp 1 ft.lbf/det

110,0430

.det lbm.ft/lbf 32,17

) lbm/ft (62,3571 ft)

(1,5522 put/det)

(1 6,3

P ₂

3 5

3



 



Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak = 0,25hp 8

, 0 20007 , 0



Maka daya motor yang dipilih ¼ hp. C.7 Mixer II (M-102)

Fungsi : mengencerkan H2SO4 95% menjadi 10%

Jenis : tangki berpengaduk

Bentuk : silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410 Tabel LC-5. Komposisi bahan pada Mixer II (M-102)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

H2SO4 17,373 1061,7 0.0164

Air 155,442 995,408 0,1562

Total 172,815 0,1725

Densitas larutan : ₃ 1001,6957kg/m3 /jam

m ,1725 0

kg/jam 172,815

 Perhitungan Dimensi Pencampur: Waktu tinggal : 1 jam

Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Volume larutan, Vl = ₃ 0,1725m3 kg/m

001,6957 1

jam 1 x kg/jam 172,815

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 0,1725 m3 = 0,2070 m3

b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs) 3

4 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

1 : 1 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

Ve  (Perry&Green,1999) -Volume tangki (V)

V = Vs + Ve 3 24

7 3

3 24

7

πDi

m 0,2070

πDi

V

 

Di = 0,5731 m = 22,5620 in Hs = 0,5731 m = 22,5620 in c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 0,5731 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



0,5731



0,1433m 5,6405in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 0,5731 m + 0,1433 m = 0,7163 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 0,1725 m3 Volume tangki = 0,2070 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 0,7163 m 0,2070

0,1725

= 0,5970 m Tekanan hidrostatik

P =  x g x l

= 1001,6957 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,5970 m = 5860,0596 Pa = 0,8499 psia

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 (14,696 + 0,8499) = 18,6551 psia

Direncanakan bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

- Allowable working stress (S) : 16.250 psia (Peters, dkk, 2004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters, dkk, 2004) - Corossion allowance (C) : 0,0042 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun Tebal shell tangki:

in 0572 , 0

) 0042 , 0 .( 10 psia) 1 0,6(18,655 )

psia)(0,85 (16.250

in) /2 (22,5620 psia)

(18,6551

. 0,6P SE

PR t



 



 



in C

n

Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

Perancangan pengaduk

J

Dt E

H

Da L

W

Gambar LC.2 Pengaduk dalam Pencampur Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh :

Da/Dt = 1/3 ⟶ Da = 1/3 x 0,5731 m = 0,1910 m E/Da = 1 ⟶ E = 0,1910 m

L/Da = ¼ ⟶ L = ¼ x 0,1910 m = 0,0478 m W/Da = 1/5 ⟶ W = 1/5 x 0,1910 m = 0,0382 m J/Dt = 1/12⟶ J = 1/12 x 0,5731 = 0,0478 m Dimana:

Dt = diameter tangki Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan Pengadukan, N = 1 putaran/detik Da = 0,1910 m = 0,6267 ft

gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 µ = 2,5 Pa.s = 0,0017 lb/ft.s Bilangan Reynolds,

9 14.620,953 lb/ft.s

0017 , 0

) lbm/ft (62,5337 put/detik)

1 ( ) ft 6267 , 0 ( n.ρ D N

3 2

2 e

Re   

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c 5 a 3 T

g

ρ

. D . n . K P

(McCabe, 1999). Untuk flat 6 blade turbin impeller, nilai KT = 6,3 (McCabe, 1999). Maka daya yang dibutuhkan:

hp 0,00215

ft/lbf.det 550

hp 1 ft.lbf/det

1,1841

.det lbm.ft/lbf 32,17

) lbm/ft (62,5337 ft)

(0,6267 put/det)

(1 6,3

P ₂

3 5

3



 



Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak = 0,0026hp 8

, 0 00215 , 0



Maka daya motor yang dipilih ¼ hp. C.8 Reaktor (R-101)

Fungsi : tempat terjadinya reaksi menghasilkan asetaldol Jenis : Mixed flow reactor yang dilengkapi dengan

jaket pendingin

Bentuk : silinder vertikal dengan alas datar dan tutup hemispherical

Jumlah : 1 unit

Reaksi yang terjadi :

2CH3CHO

CH3CHCH2CHO Temperatur masuk = 45oC

Temperatur keluar = 45oC Tekanan operasi = 2,7 atm

Tabel LC-6. Komposisi Umpan Masuk Reaktor (R-101)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

Asetaldehid 6818,182 688 9,9101

Air 2188,152 990,15 2,2099

NaOH 14,182 1001,00 0,0142

Total 9020,516 12,1342

Densitas larutan : ₃ 743,3938kg/m3 /jam

m 12,1342

kg/jam 9020,516



Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Diketahui waktu tinggal dalam reaktor, τ = 5 menit

Volume larutan, Vl = ₃ 1,0112m3

menit 60

jam 1 menit 5 kg/m 3938 , 743

kg/jam 9020,516

 

 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 1,0112 m3

= 1,2134 m3 b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs) 3

4 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

1 : 1 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

Ve  (Perry&Green,1999)

OH OH-

-Volume tangki (V)

V = Vs + Ve V = Di3

24

π

7

1,2134 m3 = Di3 24

π

7

Di = 1,0980 m = 43,2281 in Hs = 1,0980 m = 43,2281 in c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 1,0980 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



1,0980



0,5490m 21,6140in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 1,0980 m + 0,5490 m = 1,6470 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 8736,6498 m3 Volume tangki = 10.483,9797 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 1,6470 m 7

10.483,979 8736,6498

Tekanan hidrostatik P =  x g x l

= 743,3938 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,3725 m = 9998,9724 Pa = 1,4502 psia

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 (14,696 + 1,4502) = 19,3755 psia

Direncanakan bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410

- Allowable working stress (S) : 16.250 psia (Peters, dkk, 2004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters, dkk., 2004) - Corossion allowance (C) : 0,0042 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun Tebal shell tangki:

in 0723 , 0

) 0042 , 0 .( 10 psia) 5 0,6(19,375 )

psia)(0,85 (16.250

in) /2 (43,2281 psia)

(19,3755

. 0,6P SE

PR t



 



 



in C

n

Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell&Young,1959)

e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

Tebal tutup atas = 3/16 in (Brownell&Young,1959)

Menghitung Jaket Pendingin

Pendingin yang digunakan berupa air

Air Pendingin yang dibutuhkan sebanyak 221,0301 kg/jam

Diameter luar reaktor (d) = diameter dalam + (2 × tebal dinding)

= 43,2281 + (2 × 1/4)

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 1,0980 m = 43,2281 in = 3,6023 ft Asumsi jarak jaket = 5 in

Diameter dalam jaket = 43,7281 + (2 × 5) = 53,7281 in Luas perpindahan panas pada jaket:

A = π.D.h = π (53,7281) (43,2281) = 5935,4876 in2 = 41,2187 ft2

Luas perpindahan panas yang diperlukan:

Q = 23.555.691,89 kJ/jam =22.326.400,3 Btu/jam T2 = 60oC = 140oF

T1 = 30oC = 86oF

Dari Tabel 8, Kern, 1965, diperoleh UD = 250 - 500 Diambil UD = 400 Btu/jamft2F

2 2

in 8136 , 2 ft 0195 , 50 86) -(400)(140

,3 22.326.400

A  

Luas perpindahan panas jaket > luas yang dibutuhkan, maka rancangan jaket reaktor sudah layak.

Tebal dinding jaket (tj)

Bahan stainless steel plate, SA-240 grade C, type 410

Tekanan maksimum diambil sebesar 25 Psi lebih besar dari tekanan normal sehingga:

Pdesign = 14,696 + 25 = 39,696 psi

in 2691 , 1

) 125 , 0 .( 10 psia) 0,6(39,696 psia)(0,8)

834 (112.039,8

(43,2281) psia)

(39,696

n.C 0,6P SE

PR t



 



 



in

Perancangan pengaduk

J

Dt E

H

Da L

W

Gambar LC.3 Pengaduk dalam Reaktor Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh :

Da/Dt = 1/3 ⟶ Da = 1/3 x 1,0980 m = 0,3660 m E/Da = 1 ⟶ E = 0,3660 m

L/Da = ¼ ⟶ L = ¼ x 0,3660 m = 0,0915 m W/Da = 1/5 ⟶ W = 1/5 x 0,3660 m = 0,0732 m J/Dt = 1/12⟶ J = 1/12 x 1,0980 = 0,0915 m Dimana:

Dt = diameter tangki Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan Pengadukan, N = 1 putaran/detik Da = 0,3660 m = 1,2008 ft

ρ = 743,3938 kg/m3 = 46,4085 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2

Bilangan Reynolds,

2241 , 592 . 86 lb/ft.s

0008 , 0

) lbm/ft (46,4085 put/detik)

1 ( ) ft 2008 , 1 ( n.ρ D N

3 2

2 e

Re   

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c 5 a 3 T

g

ρ

. D . n . K P

(McCabe, 1999). Untuk flat 6 blade turbin impeller, nilai KT = 6,3 (McCabe, 1999). Maka daya yang dibutuhkan:

hp 0,0413

ft/lbf.det 550

hp 1 ft.lbf/det

22,6886

.det lbm.ft/lbf 32,17

) lbm/ft (46,4085 ft)

(1,2008 put/det)

(1 6,3

P ₂

3 5

3



 



Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak = 0,0516hp 8

, 0 0413 , 0



Maka daya motor yang dipilih ¼ hp. C.9 Netralizer (R-102)

Fungsi : untuk menetralkan NaOH yang tersisa Jenis : Mixed flow reactor

Bentuk : silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA–240, Grade A, type 410 Reaksi yang terjadi :

NaOH + H2SO4⟶ Na2SO4 + H2O Temperatur masuk = 45oC Temperatur keluar = 62,14oC Tekanan operasi = 2,7 atm

Tabel LC-7. Komposisi Umpan Masuk Netralizer (R-102)

Komponen F

(kg/jam)

Densitas (kg/m3)

V (m3/jam)

Asetaldehid 3068,182 688 4,4596

Air 2343,594 990,15 2,3669

Asetaldol 3750 1133 3,3098

NaOH 14,182 1001 0,0142

H2SO4 17.373 1834 0.0095

Total 9193,331 10,1599

Densitas larutan : 3

3 904,8632kg/m

/jam m 10,1599

kg/jam 9193,331

 Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Diketahui waktu tinggal dalam reaktor, τ = 15 menit

Volume larutan, Vl = ₃ 2,5400m3

menit 60

jam 1 menit 15 kg/m 8632 , 904

kg/jam 9193,331

 

 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) . 2,5400 m3

= 3,0480 m3 b. Diameter dan tinggi shell

-Volume shell tangki (Vs) 3

4 1

s s

2 4 1

πDi

Vs

1 : 1 H : Di : asumsi ; H

πDi

Vs



 

(Perry&Green,1999) -Volume tutup tangki (Ve)

3 Di 24

π

Ve  (Perry&Green,1999) -Volume tangki (V)

V = Vs + Ve V =

3 Di 24

π

7

3,0480 m3 = Di3 24

π

Di = 1,4926 m = 58,7623 in Hs = 1,4926 m = 58,7623 in c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 1,4926 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4

Tinggi tutup =



1,4926



0,7463m 29,3811in 4

1





Tinggi total tangki = Hs + Hh = 1,4926 m + 0,7463 m = 2,2388 m d. Tebal shell tangki

0,6P SE

PR t



 + n. C (Perry&Green,1999) di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Volume larutan = 2,5400 m3 Volume tangki = 3,0480 m3

Tinggi larutan dalam tangki = x 2,2388 m 3,0480

2,5400

= 1,8657 m Tekanan hidrostatik

P =  x g x l

= 904,8632 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,8657 m = 16.544,4479 Pa = 2,3996 psia

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)

= 1,2 (14,696 + 2,3996) = 20,5147 psia

E.3.1.9 Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters, dkk, 2004). = 0,01 x Rp 115.343.058.749,-

= Rp 1.153.430.587-

E.3.1.10Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 persen dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2007).

= 0,0031  Rp 87.376.731.916,- = Rp 270.867.869,-

2. Biaya asuransi karyawan.

Premi asuransi = Rp. 100.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2012)

Maka biaya asuransi karyawan = 200 orang x Rp. 100.000,-/orang = Rp 20.000.000,-

Total biaya asuransi = Rp 290.867.869,-

E.3.1.11Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp 1.138.155.000,-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 86.856.958.310,-

E.3.2 Biaya Variabel

E.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 107.434.546.452,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 107.434.546.452,-x 330/90

E.3.2.2 Biaya Variabel Tambahan

1. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 10  dari biaya variabel bahan baku = 0,1  Rp 393.926.670.324,-

= Rp 39.392.667.032,-

2. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku = 0,01  Rp 393.926.670.324,-

= Rp 3.939.266.703,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 43.331.933.735,-

E.3.2.3 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan = 0,05  Rp 43.331.933.735,-

= Rp 2.166.596.687,-

Total biaya variabel = Rp 439.425.200.747,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 86.856.958.310,- + Rp 439.425.200.747,- = Rp 526.282.159.057,-

E.4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan E.4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= Rp 644.061.111.970,- - Rp 526.282.159.057,- = Rp 117.778.952.913,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan : = 0,005 x Rp 117.778.952.913,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 117.778.952.913,- - Rp 588.894.765,- = Rp 117.190.058.149,-

E.4.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UU RI Nomor 36 Pasal 17 ayat 1b Tahun 2008, Tentang Perubahan Keempat atas Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan (http://www.dpr.go.id/undang2/uu08/uu08-36, 2012), wajib Pajak badan dalam negeri dan bentuk usaha tetap adalah sebesar 28%.

Undang-undang ini mulai berlaku terhitung tanggal 1 Januari 2009. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

28 (Rp 117.190.058.149,-) = Rp 32.813.216.282,-

E.4.3 Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 117.190.058.149,- – Rp 32.813.216.282,- = Rp 84.376.841.867,-

E.5 Analisa Aspek Ekonomi E.5.1 Profit Margin (PM)

PM =

penjualan total

pajak sebelum Laba

 100 

% 1955 , 18

100% x 1.970 644.061.11

8.149 117.190.05 PM

 

E.5.2 Break Even Point (BEP)

BEP =

Variabel Biaya

Penjualan Total

Tetap Biaya

  100 

BEP = Rp 86.856.958.310,- x 100% Rp 644.061.111.970,- – Rp 439.425.200.747,-

Kapasitas produksi pada titik BEP = 42,44 %  30.000 ton/tahun = 12.733 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 42,44 % x Rp 644.061.111.970,-

= Rp 273.369.365.215,-

E.5.3 Return on Investment (ROI)

ROI=

Investasi M odal

Total

pajak setelah Laba

 100  ROI

E.5.4 Pay Out Time (POT)

POT = 4,7650 tahun≈5 tahun

E.5.5 Return on Network (RON)

RON =

sendiri M odal

pajak setelah Laba

 100  RON

E.5.6 Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10  tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

= Rp 84.376.841.867,- x 100% Rp 402.059.788.993,-

= 20,9861 %

= 1 x 1 tahun = 1 x 1 tahun ROI 0,209861

= Rp 84.376.841.867- x 100% Rp 241.235.873.396,- = 34,9769 %

Dari Tabel LE-18, diperoleh nilai IRR = 33,4476

Gambar LE.2 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Asetaldol dari Asetaldehida

Tabel LE-18. Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Tahun Laba sebelum

pajak Pajak

Laba Sesudah

pajak Depresiasi Net Cash Flow

P/F pada

i = 33% PV pada i =33 %

P/F pada

i = 34% PV pada i =34%

0 - - - - -402.059.788.993 1 -402.059.788.993 1 -402.059.788.993

1 117.190.058.149 32.813.216.282

84.376.841.867 16.129.055.794

100.505.897.662 0,7519 75.570.384.452 0,7463 75.007.551.425 2 128.909.063.964 36.094.537.910

92.814.526.054 16.129.055.794

108.943.581.848 0,5653 61.585.806.819 0,5569 60.670.680.731 3 141.799.970.360 39.703.991.701

102.095.978.659 16.129.055.794

118.225.034.454 0,4251 50.257.462.146 0,4156 49.134.324.319 4 155.979.967.396 43.674.390.871

112.305.576.525 16.129.055.794

128.434.632.320 0,3196 41.047.708.489 0,3102 39.840.422.946 5 171.577.964.136 48.041.829.958

123.536.134.178 16.129.055.794

139.665.189.972 0,2403 33.561.545.150 0,2315 32.332.491.479 6 188.735.760.550 52.846.012.954

135.889.747.596 16.129.055.794

152.018.803.390 0,1807 27.469.797.773 0,1727 26.253.647.345 2 207.609.336.605 58.130.614.249

149.478.722.355 16.129.055.794

165.607.778.150 0,1358 22.489.536.273 0,1289 21.346.842.603 8 228.370.270.265 63.943.675.674

164.426.594.591 16.129.055.794

180.555.650.385 0,1021 18.434.731.904 0,0962 17.369.453.567 9 251.207.297.292 70.338.043.242

180.869.254.050 16.129.055.794

196.998.309.844 0,0768 15.129.470.196 0,0718 14.144.478.647 10 276.328.027.021 77.371.847.566

198.956.179.455 16.129.055.794

215.085.235.249 0,0577 12.410.418.074 0,0536 11.528.568.609 44.102.927.717 -54.431.327.322

= 33,4476% %) 33 -34 x ( 44.102.927.717 % + 33 IRR = (44.102.927.717 -(-54.431.327.322))