Contoh Perhitungan Neraca Massa Energi

LC-141

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Pra rancangan pabrik pembuatan Pupuk Urea dari Gas Sintesis dilaksanakan

untuk kapasitas produksi sebesar 120.000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai

berikut:

1 tahun operasi = 330 hari kerja

1 hari kerja = 24 jam

Basis = 1 jam operasi

Maka kapasitas produksi Pupuk Urea tiap jam adalah:

=jam 24

hari 1xhari 330

tahun1x ton1

kg 1.000x tahun1

ton120.000

= 15151,5200 kg/jam

Bahan Baku dan Berat Molekul Bahan Baku yang digunakan (Wikipedia, 2007;

Perry, 1999) :

− Nitrogen (N2) = 28 g/mol

− Hidrogen (H2) = 2 g/mol

− Ammonia (NH3) = 17 g/mol

− Karbondioksida (CO2) = 44 g/mol

Berat Molekul Urea = 60 kg/kmol

Kemurnian Urea yang dihasilkan = 99,3 % x 15151,5200 kg/jam

= 15045,4545 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LC-142

A-1.1 Reaktor (R-101)

Fungsi : Mereaksikan nitrogen dan hidrogen untuk memproduksi amonia

Nitrogen (N8)

Hidrogen (N10)

Amonia (N11)

R-101

150 atm450 C

Neraca massa total : N5 = N2 + N4

Reaksi : N2 + 3 H2 2 NH3

Konversi dalam reaktor adalah sebesar 40 % (Larry, 1978).

N Nitrogen : 31390,0286 kg

MR Nitrogen : 28 kg/kmol

N8 Nitrogen : 2

2

NMr N Massa

= 28

31390,0286 = 1121,0724 kmol/jam

Rasio : N2 : H2 = 1 : 3

N10 Hidrogen : 3 x N2 N2 = 3 x 1121,0724 = 3363,2173 kmol/jam

kmol/jam4289,4481

)4,0(kmol 0724,1121

2

22 =×

=×

=N

XNr NN

σ

N11 Nitrogen = N2N2 - (0,4 x N2 N2)

= 1121,0724 - (0,4 x 1307,9700)

= 672,6434 kmol/jam

N11 Hidrogen = N4 H2 - (3 x (0,4 x N5N2) )

= 3363,2173 - (3 x 448,4289) kmol/jam

= 2017,9306 kmol/jam

N11 Amonia = 35

2 NHNN σ×

= 448,4289 kmol/jam x 2

= 898,8580 kmol/jam

3H2 ( )g + N2 ( )g → 1r 2NH3 ( )g


LC-143

(Hidrogen) (Nitrogen) (Amonia)

Mula-mula 3363,2173 1121,0724

Bereaksi 1345,2867 448,4289 898,8580

Sisa 2017,9306 672,6434 898,8580

Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor (R-101)

Komponen

Laju Alir masuk Laju Alir Keluar Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam

8 10 8 10 11 11 Nitrogen 1121,0724 - 31390,0272 - 672,6434 18834,0152 Hidrogen - 3363,2173 - 6726,4346 2017,9306 4035,8612 Amonia - - - - 898,8580 15280,5860 Total 4484,2897 38116,4618 3589,4320 38116,4618

A-1.2 Flash Drum (F-101)

Fungsi : Untuk memisahkan fasa cair amonia dari campuran fasa gasnya.

F-101-35 C

19 atm

Nitorgen Hidrogen (N12)Amonia

Nitorgen Hidrogen Amonia

Nitorgen Hidrogen Amonia

(N13)

(N14)

Tekanan operasi = 19 atm (1925,18 Kpa)

Temperatur = 238,15 K (-350C)

Tekanan uap masing-masing gas (Reklaitis, 1983):

Kpa0120,129913)8,08)-(238,15

232,32-4Exp(12,7842 ==H

Kpa6825,92)22,6207)-(238,15

2363,24-Exp(15,494NH3 ==

Kpa7216,42204)2,854)-(238,15

658,22-7Exp(13,447N2 ==

Perhitungan Flash Drum


LC-144

Xi = Zi

Yi = Ki.Zi

PPiKi =

∑ +++== 44332211 ..... PXPXPXpXPXP iibubble (Smith, 2001)

Pdew = ∑

i

i

PY

1 (Smith, 2001)

Tabel LA. 2 Hasil Perhitungan Pbuble dan Pdew

Komponen Zi Pa Pbubble K yi Pdew

Hidrogen 0,5625 12.9913,0121 - 67,4811 0,71626 -

Amonia 0,2500 92,6825 - 0,04814 0,047096 -

Nitrogen 0,1875 42.204,7216 - 21,9225 0,236731 -

Total 1,0000 - - - 1,0000 -

Pbubble - - 81012,6252 - - -

Pdew - - - - - 369,5283

Pdew < P < Pbuble terjadi kesetimbangan uap-cair

369,5283 < 1925,175 < 81012,6252 kPa maka terjadi kesetimbangan uap-cair.

Dimana; L = 1-V

∑ −+−

)1(1)1(

i

ii

KVKZ

= 0

)1(1 −+=

KivZixi

Yi = Ki.Zi

Setelah dilakukan trial terhadap V, maka diperoleh :

V = 0,7821

L = 0,2179


LC-145

Tabel LA. 3 Hasil Iterasi Flash Drum (F-101)

Komponen

)1(1 −+=

KivZixi Yi = Ki.Zi

Hidrogen 0,0106 0,7163

Amonia 0,9782 0,0471

Nitrogen 0,0108 0,2367

Total 1,0000 1,0000

Jika, N11 = N12 = 3589,4320 kmol /jam = 38116,4618 kg/jam

Maka,

V = 0,7821 x 3589,4320 kmol/jam

= 2807,2948 kmol/jam = 24868,3000 kg/jam

L = 0,2179 x 3589,4320 kmol/jam

= 781,7014 kmol/jam

= 13253,2000 kg/jam

Tabel LA. 4 Hasil Perhitungan Flash Drum (F-101)

Komponen L xi xi . L V yi yi . V

Hidrogen - 0,0106 8,2972 - 0,7163 2009,6330

Amonia - 0,9782 764,7180 - 0,0471 132,1399

Nitrogen - 0,0108 8,4412 - 0,2367 664,2023

Total 781,7014 1,0000 781,7014 2807,2948 1,0000 2807,2948

Alur 11 = Alur 12 Total : N12 = 3589,4320 kmol /jam = 38116,4618 kg/jam Hidrogen : N12

Hidrogen = 2017,9306 kmol/jam = 4035,8612 kg/jam Amonia : N12

Amonia = 898,8580 kmol/jam = 15280,5860 kg/jam

Nitrogen : N12Nitrogen = 672,6434 kmol/jam = 18834,0152 kg/jam

Alur 13 Total : N13 = 2807,2948 kmol/jam = 24868,3000 kg/jam Hidrogen : N13

Hidrogen = 2009,6330 kmol/jam = 4019,2660 kg/jam Amonia :N13

Amonia = 132,1399 kmol/jam = 2246,3783 kg/jam Nitrogen : N13

Nitrogen = 664,2023 kmol/jam = 18597,6644 kg/jam Alur 14 Total : N14

= 781,7014 kmol/jam = 13253,2000 kg/jam Hidrogen : N14

Hidrogen = 8,2972 kmol/jam = 16,5944 kg/jam


LC-146

Amonia :N14Amonia = 764,7180 kmol/jam = 13000,2060 kg/jam

Nitrogen : N14Nitrogen = 8,4412 kmol/jam = 236,3536 kg/jam

Tabel LA. 5 Neraca Massa Flash Drum (F-101)

Komponen

Laju Alur Masuk Laju Alur Keluar Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam

12 12 13 14 13 14 Nitrogen 672,6434 18834,0152 664,2023 8,4412 18597,6644 236,3536 Hidrogen 2017,9306 4035,8612 2009,6330 8,2972 4019,2660 16,5944 Amonia 898,8580 15280,5860 132,1399 764,7180 2246,3783 13000,2060

Total 3589,4320 38116,4618 3589,4320 38116,4618 A-1.3 Reaktor (R-201)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi menghasilkan urea, produk samping air dan

produk antara karbamat.

Amonia (N16)

Karbon dioksida (N18)

AmoniaKarbon dioksida (N21)

Karbon dioksidaAmoniaUrea KarbamatAir

(N19)

R-201

182 C150 atm

Neraca Massa Total : N19 = N16 + N18 + N21

Reaksi: 2NH3 + CO2 NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O Konversi reaksi 80 % berdasarkan umpan Karbon dioksida yang masuk (Larry, 1978). Massa Karbon dioksida = 12625,9971 kg/jam Mr Karbon dioksida = 44 kg/kmol

N18 Karbon dioksida masuk = N11 Karbon dioksida =

dioksidaKarbon

dioksidaKarbon

Mr Massa

= 44

12625,9971 = 286,9545 kmol/jam

Konversi : X Karbon dioksida = (N18 Karbon dioksida – N19

Karbon dioksida ) / N18 Karbon dioksida

0,8 = (286,9545 – N16 Karbon dioksida ) / 286,9545

N19 Karbon dioksida = 57,3909 kmol/jam

N16Amonia

masuk = 2 x N18 Karbon dioksida masuk

= 573,9090 kmol/jam N19

Amonia = N16Amonia

masuk - (2 x (0,8x N18 Karbon dioksida ))

= 114,7818 kmol/jam N19

karbamat = (0,8 x N18 Karbon dioksida )x0,5


LC-147

= 229,5636 kmol/jam Konversi terbentuknya urea dari karbamat sebesar 80% (Kirk-Othmer, 1958). N13

Urea = 0,8 x N19Karbamat

= 183,6509 kmol/jam

2NH3 + CO2 NH2COONH4 Mula-mula 573,9090 286,9545 Bereaksi 459,1272 229,5636 229,5636 Sisa 114,7818 57,3909 229,5636

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O Mula-mula 229,5636 Bereaksi 183,6509 183,6509 183,6509 Sisa 45,9127 183,6509 183,6509 Alur 21 Alur 21 merupakan jumlah dari alur 22 dan alur 27. N21 = N22 + N27 Alur 22 merupakan hasil pemisahan larutan yang terjadi di dalam Knock Out Drum. Di mana fasa uap akan direcycle ke dalam reaktor sebagai bahan baku pembuatan urea. Dari perhitungan knock out drum diperoleh bahwa N22 : Komposisi fasa uap (V) : Terdiri dari : Amonia = 114,7818 kmol/jam Karbon dioksida = 57,3909 kmol/jam NH3 : N22 Amonia = BM Amonia x N22 Amonia = 17 kg/kmol x 114,7818 kmol/jam = 1951,2906 kg/jam CO2 : N22

Karbon dioksida = BM Karbon dioksida x N22 Karbon dioksida = 44 kg/kmol x 57,3909 kmol/jam = 2525,1996 kg/jam Alur 27 merupakan hasil pemisahan larutan yang terjadi di dalam Knock Out Drum.

Di mana fasa uap yakni alur 27 akan direcycle ke dalam reaktor sebagai bahan baku

pembutan urea.

Dari perhitungan Knock Out Drum diperoleh bahwa N27 : Komposisi fasa uap (V) : Terdiri dari : Amonia = 103,2274 kmol/jam Karbon dioksida = 51,6137 kmol/jam Amonia : N27 Amonia = BM Amonia x N27

Amonia = 17 kg/kmol x 103,2274 kmol/jam = 1754,8658 kg/jam Karbon dioksida : N27 Karbon dioksida = BM Karbon dioksida x N27 Karbon dioksida = 44 kg/kmol x 51,6137 kmol/jam = 2271,0028 kg/jam N21

Amonia = N22 Amonia + N27

Amonia N21

Amonia = 114,7818 kmol/jam + 103,2274 kmol/jam = 218,0092 kmol/jam


LC-148

= 3706,1564 kg/jam N21

Karbon dioksida = N22 Karbon dioksida + N27

Karbon dioksida N21

Karbon dioksida = 57,3909 kmol/jam + 51,6137 kmol/jam = 109,0046 kmol/jam = 4796,2024 kg/jam Setelah dilakukan recycle, bahan baku yang digunakan untuk memproduksi urea menjadi: N18

Karbon dioksida + N20 Karbon dioksida + N27

Karbon dioksida 286,9545 + 57,3909 + 51,6137 = 395,9591 kmol/jam = 17422,2004 kg/jam N16

Amonia + N20 Amonia + N27

Amonia 573,9090 + 114,7818 + 103,2274 = 791,9182 kmol/jam = 13462,6094 kg/jam Reaksi yang terjadi setelah proses terjadi adalah sebagai berikut:

2NH3 + CO2 NH2COONH4 Mula-mula 791,9182 395,9591 Bereaksi 633,5346 316,7673 316,7673 Sisa 158,3836 79,1918 316,7673

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O Mula-mula 316,7673 Bereaksi 253,4138 253,4138 253,4138 Sisa 63,3535 253,4138 253,4138 Massa Karbon dioksida = 17422,2004 kg/jam Mr Karbon dioksida = 44 kg/kmol

N16 Karbon dioksida masuk = N16

Karbon dioksida = dioksidaKarbon

dioksidaKarbon

Mr Massa

= 44

17422,2000 = 395,9591 kmol/jam

Konversi : X Karbon dioksida = (N18 Karbon dioksida – N19

Karbon dioksida) / N18 Karbon dioksida

0,8 = (395,9591 – N9 Karbondioksida) / 395,9591

N19 Karbon dioksida = 79,1918 kmol/jam

= 3484,4400 kg/jam N16

Amonia masuk = 2 x N18

Karbon dioksida masuk = 791,9182 kmol/jam N19

Amonia = 791,9182 - (2 x (0,8x N18 Karbon dioksida))

= 158,3836 kmol/jam = 2692,5220 kg/jam r1 = N11

Karbon dioksida – N13 Karbon dioksida

= 395,9591 - 79,1918 = 316,7673 kmol/jam Konversi terbentuknya urea dari karbamat sebesar 80% (Kirk-Othmer, 1958). N19

Karbamat = 316,7673 – 253,4138 = 63,3535 kmol/jam


LC-149

= 4941,5730 kg/jam

r2 = Karbamat

16KarbamatN

σKarbamatX×

= kmol/jam4138,2531

8,07673,316=

×

N19 Urea = 253,4138 kmol/jam

= 15204,8304 kg/jam N19

Air = 253,4138 kmol/jam = 4561,4484 kg/jam Tabel LA.6 Neraca Massa Reaktor (R-201) A-1.4 Knock Out Drum (F-201)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran gas dan liquid yang keluar dari

Reaktor (R-201)

Komponen

Laju Alir Masuk Laju Alir Keluar Kmol/jam Kg/jam Kmol/ja

m Kg/jam

16 18 21 16 18 21 19 19 Amonia 573,9090 - 218,0092 9756,453 - 3706,156 158,3836 2692,5212 CO2 - 286,9545 109,0046 - 12625,99 4796,202 79,1918 3484,4392 Karbamat - - - - - - 63,3535 4941,5730 Urea - - - - - - 253,4138 15204,8304 Air - - - - - - 253,4138 4561,4484 Total 1187,8773 30884,8094 802,7565 30884,8094


LC-150

F-201

220 C150 atm

KarbondioksidaAmmoniaUrea KarbamatAir

AmmoniaKarbondioksida

Urea KarbamatAir

(N19)

(N22)

(N24)

Alur 19 Total : N19 = 802,7565 kmol /jam = 30884,8084 kg/jam Karbon dioksida : N19

Karbon dioksida = 79,1918 kmol/jam = 3484,4392 kg/jam Amonia : N19

Amonia = 153,3836 kmol/jam = 2692,5212kg/jam

Air : N19Air = 253,4138 kmol/jam = 4561,4484 kg/jam

Urea : N19Urea

= 253,4138 kmol/jam = 15204,8304 kg/jam Karbamat : N19

Karbamat = 63,3535 kmol/jam = 4941,5730 kg/jam Alur 22 Total : N22 = 237,5754 kmol /jam = 6176,9604 kg/jam Karbon dioksida : N22


Amonia = 158,3836 kmol/jam = 2692,5212kg/jam

Alur 24 Total : N24 = 570,1811 kmol /jam = 24707,8494 kg/jam Air : N24

Air = 253,4138 kmol/jam = 4561,4484kg/jam Urea : N24

Urea = 253,4138 kmol/jam = 15204,8280 kg/jam

Karbamat : N24Karbamat = 63,3535 kmol/jam = 4941,5730 kg/jam

Tabel LA. 7 Neraca Massa Knock Out Drum (F-201)

Komponen Laju Alur Masuk Laju Alur Keluar

Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam 19 19 22 24 22 24

Amonia 158,3836 2692,5212 158,3836 - 2692,5212 - Karbon dioksida 79,1918 3484,4392 79,1918 - 3484,4392 - Karbamat 63,3535 4941,5730 - 63,3535 - 4941,5730 Urea 253,4138 15204,8304 - 253,4138 - 15204,8280 Air 253,4138 4561,4484 - 253,4138 - 4561,4484 Total 802,7565 30884,8094 802,7565 30884,8094

A-1.5 Low Pressure Decomposer (S-201)

Fungsi : Tempat penguraian Amonium Karbamat


LC-151

r3

Urea KarbamatAir


S-201

70 C20 atm

(N24) (N25)

Reaksi: NH2COONH4 2NH3 + CO2 Alur 24 Total : N24 = 570,1811 kmol /jam = 24707,8500 kg/jam Air : N24

Air = 253,4138 kmol/jam = 4561,4490 kg/jam Urea : N24



Konversi karbamat menjadi ammonia dan karbondioksida sebesar 99% (Muliawati, 2007) Konversi : Xkarbamat = 0,99 Xkarbamat = (N24

karbamat – N25karbamat)/N24

karbamat 0,99 = (63,3535 - N21

karbamat)/ 63,3535 N25

karbamat = 0,633535 kmol/jam Karbamat : N25

karbamat = 0,633535 kmol/jam N25

karbamat = N25karbamat - r3

r3 = 62,7199 kmol/jam Air : N25

Air = N24Air

N25Air = 253,4138 kmol/jam

Urea : N25Urea = N25urea

N25Urea = 253,4138 kmol/jam

Amonia : N25Amonia = 2 ×r3

N25Amonia = 2×62,7199

N25Amonia = 125,4399 kmol/jam

Karbon dioksida : N25Karbon dioksida = 62,7199 kmol/jam

Total : N25 = N19karbamat + N19

Urea + N19 Ammonia + N19

Karbon dioksida + N19Air

N25 = 0,633535 + 253,4138 + 125,4399

+ 62,7199 + 253,4138 N25 = 695,6209 kmol/jam

Tabel LA.8 Neraca Massa Low Pressure Decomposer (R-104)

Komponen


24 24 25 25


LC-152

Amonia - - 125,4399 2132,4770 Karbon dioksida - - 62,7199 2759,6760 Karbamat 63,3535 4561,4490 0,633535 49,4157 Urea 253,4138 15204,8300 253,4138 15204,8300 Air 253,4138 4561,4490 253,4138 4561,4490 Total 695,6209 24707,8500 695,6209 24707,8500

A-1.6 Knock Out Drum (F-202)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran gas dan liquid yang keluar dari Low

Pressure Decomposer (S-101)

F-202

70 C20 atm


AmoniaKarbon dioksida

Urea KarbamatAir

25

(N27)

(N26)

Alur 25 Total : N25 = 695,6209 kmol /jam = 24707,8500 kg/jam Karbon dioksida : N25


Amonia = 125,4399 kmol/jam = 2132,4770 kg/jam

Air : N25Air = 253,4138 kmol/jam = 4561,4490 kg/jam

Urea : N25Urea

= 253,4138 kmol/jam = 15204,8300 kg/jam Karbamat : N25

Karbamat = 0,633535 kmol/jam = 49,4157 kg/jam Alur 27 Total : N27 = 188,1598 kmol /jam = 4892,1530 kg/jam CO2 : N27

Karbondioksida = 62,7199 kmol/jam = 2759,6760 kg/jam NH3 : N27

Ammonia = 125,4399 kmol/jam = 2132,4770 kg/jam

Alur 26 Total : N26 = 507,4612 kmol /jam = 19815,6970 kg/jam Air : N26

Air = 253,4138 kmol/jam = 4561,4490 kg/jam Urea : N26



Tabel LA. 11 Neraca Massa Knock Out Drum (F-202) Komponen



LC-153

25 25 26 27 26 27 Amonia 125,4399 2132,4770 125,4399 - 2132,4770 - Karbon dioksida 62,7199 2759,6760 62,7199 - 2759,6760 - Karbamat 0,6335 49,4157 - 0,6335 - 49,4157 Urea 253,4138 15204,8300 - 253,4138 - 15204,8300 H2O 253,4138 4561,4490 - 253,4138 - 4561,4490 Total 695,6209 24707,8500 695,6209 24707,8500

A-1.7 Evaporator I (FE-301)

Fungsi : untuk menaikkan konsentrasi larutan urea dengan menguapkan air.

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

Air

(N28)

(N30)

(N29)

FE-301

128,96 C0,3 atm

Alur 26 = Alur 28 Total : N28 = N29 + N30 N28 = 507,4612 kmol/jam Urea : N28

urea = 253,4138 kmol/jam H2O : N28

Air = 253,4138 kmol/jam Karbamat : N28

karbamat = 0,6335 kmol/jam Alur 29 Total : N29 = N28 – N30 N24 = 380,7093 kmol/jam Urea : N29

urea = N28urea

N29urea = 253,4138 kmol/jam

H2O : N29Air = N28 - N29

N29 Air = 126,7069 kmol/jam

Karbamat : N29karbamat = N28

karbamat N29

karbamat = 0,6335 kmol/jam Alur 30 Air yang diuapkan dari evaporator I adalah sebesar 50% (Rifai, 2007). Air yang menguap : N30

Air = 0,50 x N22 Air N30

Air = 0,50 x 253,4138 N30

Air = 126,7069 kmol/jam


LC-154

Tabel LA. 10 Neraca Massa Evaporator I (FE-301) Komponen


28 28 29 30 29 30 Urea 253,4138 15204,8300 - 253,4138 - 15204,8300 Karbamat 0,6335 49,4130 - 0,6335 - 49,4130 Air 253,4138 4561,4484 126,7069 126,7069 2280,7242 2280,7242 Total 507,4612 19815,6914 507,4612 19815,6914

A-1.8 Evaporator II (FE-302)

Fungsi : Untuk menaikkan konsentrasi larutan urea dengan menguapkan

air.

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

Air

(N31)

(N33)

(N32)

FE-302

157,58 C0,03 atm

Alur 29 = Alur 31 Total : N31 = N32 + N33 N31 = 380,7542 kmol/jam Urea : N31

Urea = N29Urea


H2O : N31Air = N32 + N33


Karbamat : N31karbamat = N29

karbamat N31

karbamat = 0,6335 kmol/jam


LC-155

Alur 33 Air yang diuapkan dari evaporator II adalah sebesar 99% (Rifai, 2007). Air : N33

Air = 0,99 x N31 Air


Total Air yang menguap : Air : N34

Air = N31Air + N33

Air N34

Air = 126,7069 + 125,4398 N34

Air = 252,1467 kmol/jam Alur 32 Urea : N32

Urea = N31urea N32

Urea = 253,4138 kmol/jam Karbamat : N32

Karbamat = N31karbamat N32

Karbamat = 0,6335 kmol/jam Air : N32

Air = N31 Air – N33

Air N32

Air = 126,7069 - 125,4398 N32

Air = 1,2671 kmol/jam Tabel LA. 11 Neraca Massa Evaporator 2 (FE-302) Komponen


31 31 32 33 32 33 Urea 253,4138 15204,8300 - 253,4138 - 15204,8300 Karbamat 0,6335 49,4130 - 0,6335 - 49,4130 Air 126,7069 2280,7242 125,4398 1,2671 2567,3274 22,8078 Total 380,7542 17534,9672 380,7542 17534,9672

A-1.9 Prilling Tower (TK-402)

Fungsi : Membentuk partikel-partikel urea yang keluar dari melting tank

(TK-401) dengan bantuan udara pendingin dari air cooler (E-302)

TK-402

79,024 C1 atm

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

(N37) (N40)

(N42)

Urea KarbamatAir

Total alur masuk : N37 + 42 : 255,3144 kmol/jam Urea : N37+42

Urea = 253,4138 kmol/jam


LC-156

Air : N37+42 Air = 1,2671 kmol/jam Karbamat : N37+42

karbamat = 0,6335 kmol/jam Alur 37 (setelah direcycle) Urea : N37

Urea = 0,01 x N31Urea + N38

Urea N37

Urea = 255,9480 kmol/jam Air : N37

Air = 0,01 x N37Air + N42 Air

N37 Air = 1,2797 kmol/jam Karbamat : N37

Karbamat = 0,01 x N37Karbamat + N42

karbamat N37

Karbamat = 0,6399 kmol/jam Total : N37 = 257,8676 kmol/jam Produk yang tidak memenuhi standar ukuran produk yang diinginkan, yang diasumsikan 0,01% dari umpan yang yang masuk ke dalam Screening akan diteruskan ke dalam Hopper dan dari Hopper akan direcycle ke dalam Prilling Tank (alur41). Sehingga menghasilkan neraca massa sebagai berikut: Alur 42 Urea : N42

Urea = 0,01 x N37Urea


Air : N42Air = 0,01 x N37

Air N42 Air = 0,0145 kmol/jam Karbamat : N42

Karbamat = 0,01 x N37Karbamat

N42Karbamat = 0,0064 kmol/jam

Tabel LA. 12 Neraca Massa Prilling Tower (TK-402)

Komponen Laju alir masuk Laju lair keluar

Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam 36 42 36 42 37 37

Urea 253,4138 2,5595 15204,8300 153,5700 255,9480 15356,8800 Karbamat 0,6335 0,01279 49,4130 0,9976 0,6399 49,9099 Air 1,2671 0,0064 22,8078 0,1152 1,2797 23,0353 Total 257,8676 15429,8200 257,8676 15429,8200

A-1.10 Screening (C-403)

Fungsi : Mengayak partikel urea yang keluar dari prilling tower (TK-402)

yang diangkut belt conveyor I (C-402) agar mempunyai diameter

partikel yang seragam.


LC-157

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir C-403

(N40) (N41)

(N43)

Alur 40 Urea : N40

Urea = 255,9480 kmol/jam Air : N40 Air = 1,2797 kmol/jam Karbamat : N40

Karbamat = 0,6399 kmol/jam Total : N40 = 257,8676 kmol/jam Alur 41 Asumsi : N41 = 0,01 x N37 N41 = 2,5786 kmol/jam Urea : N41

Urea = 0,01 x N37Urea


Air : N41 Air = 0,01 x N37Air

N41 Air = 0,0128 kmol/jam Karbamat : N41

Karbamat = 0,01 x N37Karbamat

N41Karbamat = 0,0064 kmol/jam

Alur 43 Urea : N43

urea = N40urea - N41

urea N43

urea = 253,3885 kmol/jam Air : N43

Air = N40Air - N41

Air N43

Air = 1,2669 kmol/jam Karbamat : N43

Karbamat = N40Karbamat - N41

Karbamat N43

Karbamat = 0,6335 kmol/jam Tabel LA. 13 Neraca Massa Screening (C-403) Komponen


40 40 41 43 41 43 Urea 255,9480 15462,9940 2,5595 253,3885 153,5700 15203,3100

Karbamat 0,6399 56,7528 0,0064 0,6335 0,4992 49,4130 Air 1,2797 26,1936 0,0128 1,2669 0,2304 22,8042

Total 257,8676 15151,5200 257,8676 15151,5200


LC-158

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

Pra rancangan pabrik pembuatan Pupuk Urea dari Gas Sintesis dilaksanakan

untuk kapasitas produksi sebesar 120.000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut: Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam Temperatur basis : 298,15 K Tabel LB.1 sampai LB.11 menunjukan data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan neraca panas.

Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Komponen Gas ( J/mol K) (Reklaitis, 1983) Komponen a (101) b (10-2) c (10-6) d (10-9) NH3 2,755 2,56278 9,90042 -6,68639 H2 1,76386 6,70055 -131,45 105,883 N2 2,94119 -0,30681 5,45064 5,13186 CO2 1,9022 7,9629 -7,3707 3,7457

Tabel LB.2 Data Panas Perubahan Fasa Komponen (Reklaitis, 1983). Komponen ∆Hvl pada titik didihnya (J/mol) NH3 23351,0 H2O 40656,2 Tabel LB.3 Data Panas Reaksi Komponen (Reklaitis, 1983). Komponen ∆Ho

f (J/mol) H2 0 N2 0 NH3 -45645,6 CO2 -393500 H2O -241830


LC-159

Urea -332890 Karbamat -645610 Tabel LB.4 Kapasitas panas liquid amonia [ J/mol°K ]

Komponen a (101) b (10-1) c (10-3) d (10-6) NH3 2,0149 8,4577 -4,0675 6,6069

Sumber : Reklaitis, 1983 Tabel LB.5 Estimasi kapasitas panas liquid karbamat Komponen cpl (J/mol K) -NH2 58,58 -CO- 52,97 -O- 35,15 - NH3 43,93 -OH 44,77 cpl Karbamat 235,4

Sumber : Perry, 1991 Tabel LB.6 Estimasi Kapasitas panas solid karbamat Komponen Cps (J/mol K) C 10,89 H 7,56 O 13,42 N 18,74 cps karbamat 120,57

Sumber : Perry, 1991 Tabel LB.7 Kapasitas panas liquid urea [ J/kmol°K ] Komponen a (105) urea 1,2020

Sumber : Chemcad Database Tabel LB.8 Kapasitas panas solid urea Komponen Cps (J/mol K) C 10,89 H 7,56 O 13,42 N 18,74 cps urea 92,03

Sumber : Perry, 1991 Tabel LB.9 Panas pembentukan amonia, karbon dioksida dan air Komponen ΔHf (J/mol) NH3 -4,5689x104 CO2 -3,9350x105 H2O -2,4183x105

Rumus yang dipakai :

∑=

∆=n

icplipL NC

1


∑=

∆=n

iEiipS NC

1


∑=

∆=n

iEiipS NC

1

Komponen ΔHf (J/mol)

Urea -3,3289x105 Karbamat -6,4561x105

Sumber : Chemcad Database


LC-160

Sumber : Reklaitis, 1983 Tabel LB.10 Sifat fisika bahan baku

Komponen Massa Relatif Titik didih (K) Titik Leleh (K) ΔHovl (J/mol)

NH3 17 239,731 195,41 23351 CO2 44 194,681 216,58 1656,9 H2O 18 373,161 373,15 4065,2 Karbamat 78 404,15 470 - Urea 60 405,85 465 -

Sumber : Reklaitis, 1983 dan Chemcad Database Tabel LB.11 Data steam dan air pendingin yang digunakan Komponen C kJ/kg Keterangan Water in 30 125,734 saturated liquid Water out 60 251,180 saturated liquid Steam in 550 3816,4 Superheated steam Steam out 300 2567,7 saturated vapour Steam out 300 1671,8 saturated liquid

Sumber : Smith, 2001 Tabel LB.12 Data kapasitas panas refrigrant yang digunakan Komponen C kJ/Kg.K

Water in -450C 1,584

Water out -250C 1,763

Sumber : Dow, 2001 Beberapa persamaan yang digunakan untuk perhitungan neraca panas adalah sebagai berikut: Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) :

32 dTcTbTaCp +++= Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi :

)(4

)(3

)(2

)( 41

42

31

32

21

2212

2

1

TTdTTcTTbTTaCpdTT

T

−+−+−+−=∫

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah :

∫∫ ∫ +∆+=22

1 1

T

Tv

T

T

T

TVll

b

b

dTCpHdTCpCpdT

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :

∫∫ −+∆=2

1

2

1

)(T

Tout

T

Toutr CpdTNCpdTNTHr

dtdQ

Perhitungan neraca panas untuk peralatan yang mengalami perubahan panas: LB.1 REAKTOR (R-101)

Fungsi : Mereaksikan nitrogen dan hidrogen untuk memproduksi amonia


LC-161

Nitrogen T=450 C

P = 150 atm

Hidrogen T = 450 C

P = 150 atm

Amonia T = 450 C

P = 150 atm

R-101

150 atm450 C(N10)

(N8)

(N11)

Reaksi : N2 + 3 H2 2 NH3

Panas Masuk :

Panas masuk alur 8 dT CplN 723,15

298.15

8senyawa

= ∫∑

Tabel LB.13 Panas masuk alur 8 Komponen N8 (kmol/jam) 298.15∫ 723,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) N2 1121,0724 1,2814x104 1,4365x107 Total 1121,0724 1,2814x104 1,4365x107


298.15

10senyawa

= ∫∑

Tabel LB.14 Panas masuk alur 10 Komponen N10 (kmol/jam) 298.15∫ 723,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) H2 3363,2173 4,0981x104 13,7829x107 Total 3363,2173 4,0981x104 13,7829x107

Total panas masuk = panas masuk alur 8 + panas masuk alur 10

= 15,2194x107 kJ/jam Panas Keluar :

Panas keluar alur 11 dT CpgN 723,15

298.15

11senyawa

= ∫∑

Tabel LB.15 Panas Keluar alur 11 Komponen N11 (kmol/jam) 298.15∫ 723,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Nitrogen 672,6434 12,814x103 0,8619 x107 Hidrogen 2017,9306 13,660x103 2,7565x107 Amonia 898,8580 35,974x103 3,2336 x107 Total 3589,4320 62,4487x103 6,8520 x107

Panas Reaksi Reaksi : N2 + 3 H2 2 NH3 r1 = 448,4289 kmol/jam ∆Hr(298K) = [2 ∆Ho

f NH3 – ( ∆Ho

f N2 + 3 ∆Hof H2) ]

= -91291,2000 kJ/kmol


LC-162

∆Hr1 x r1 = [(ΔHr (298,15K) + dT (NH3) - dT(N2)

- 3 dT (H2)] x r1

= [-91291,2000 + 35970,6920 – 12826,7170 – 40962,0850] x 448,4289

= -4,8928 x 107 kJ/jam Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −+∆=2

1

2

1

)(T

Tin

T

Toutr CpdTNCpdTNTHr

dtdQ

))10 1,4365()10 13,7829(()10 6,8520()10 4,8928( 7777 ×+×−×+×−=dtdQ

=dtdQ -13,2602x107kJ/jam

Tabel LB.16 Neraca panas Reaktor (R-101) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 15,2194x107 - Produk - 6,8520x107 Panas Reaksi - -4,8928x107 Steam - 13,2602x107 Total 15,2194x107 15,2194x107

LB.2 Flash Drum (F-101)

Fungsi : Untuk memisahkan fasa cair amonia dari campuran fasa gasnya.

F-101-35 C

19 atm

Nitorgen Hidrogen AmoniaT = -35 CP =19 atm



(N13)

(N14)

(N12)

Panas Masuk :

Panas masuk alur 12 dT CplN238,15

298.15

12senyawa

= ∫∑

Tabel LB.17 Panas masuk alur 12 fasa cair Komponen N12 (kmol/jam) 298.15∫ 238,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Nitrogen 672,6434 -1,7449x103 -1,1174x106


LC-163

Hidrogen 2017,9306 -1,6901x103 -3,4105x106 Ammonia 898,8580 -2,1004x103 -1,8879x106 Total 3589,4320 -5,5354x103 -6,4721x106

Tabel LB.17 Panas masuk alur 12 fasa cair………………….(lanjutan)

Komponen N12 (kmol/jam) ΔHvl

(J/mol) 298.15∫ 238,15 cpl dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Ammonia 898,8580 23351 -4,9502x103 -4,4495x106

Total panas masuk alur 6 = (-1,1174x106) + (-3,4105x106) + ((898,8580 x

(-2,1004x103 + -4,9502 x103 + 23351)) = 1,0068x107 Kj/kmol Panas Keluar :


298.15

14senyawa

= ∫∑

Tabel LB.18 Panas keluar alur 14 fasa gas Komponen N7 (kmol/jam) 298.15∫ 238,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Nitrogen 8,4412 -1,7449x103 -1,4729x104 Hidrogen 8,2972 -1,6901x103 -1,4023x104 Ammonia 764,7180 -2,1004x103 -160,6213x104 Total 781,4564 -5,5354x103 -1,6348x106

Panas Keluar :


298.15

13senyawa

= ∫∑

Tabel LB.19 Panas keluar alur 8 fasa gas Komponen N13 (kmol/jam) 298.15∫ 238,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Nitrogen 664,2023 -1,7449x103 -1,1589x106 Hidrogen 2009,6330 -1,6901x103 -3,3965x106 Ammonia 132,1399 - 4,9502x103 - 0,6541x106 Total 2805,9752 - 8,3852x103 - 5,2095x106

Total panas keluar = panas keluar alur 7 + panas keluar alur 8

= -6,8443x106kJ/jam Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

=dtdQ -1,6912x 107 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 2,1796 x 107 kJ/jam. Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin. Tabel LB.20 Neraca panas Flash Drum (F-101) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 1,0068x107 -


LC-164

Produk - -6,8443x106 Air Pendingin 1,6912x107

Total 1,0068x107 1,0068x107 LB.3 Reaktor (R-201)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi menghasilkan urea, produk samping air dan

produk antara karbamat.

Amonia

Karbon dioksida



(N19)

R-201

182 C150 atm

(N21)T = 182 CP =150 atm

T = 182 CP =150 atmT = 182 C

P =150 atm

T = 182 CP =150 atm

(N16)

(N18)

Panas Masuk :

Panas masuk alur 16 dT CpgN 455,15

298.15

16senyawa

= ∫∑

Tabel LB.21 Panas masuk alur 16 Komponen N12 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Ammonia 573,9090 1,2012x104 6,8934x106 Total 573,9090 1,2012x104 6,8934x106

Panas Masuk :


298.15

18senyawa

= ∫∑

Tabel LB.22 Panas masuk alur 18 Komponen N16 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) CO2

286,9545 6,3576x103 1,8243x106 Total 286,9545 6,3576x103 1,8243x106

Panas Masuk :


298.15

21senyawa

= ∫∑

Tabel LB.23 Panas masuk alur 21 Komponen N21 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Ammonia 218,0092 6,0059x103 1,3093x106 Karbondioksida 109,0046 6,358x103 0,6931x106


LC-165

Total 327,0138 12,3636x103 2,0024x106 Total panas masuk = panas masuk alur 16 + panas masuk alur 18 + panas masuk

alur 21 = 1,0720 x107 kJ/jam Panas Keluar :


298.15

19senyawa

= ∫∑

Tabel LB.24 Panas keluar alur 19 fasa gas Komponen N19 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Amonia 158,3836 6,0059x103 0,9512x106 Karbon dioksida 79,1918 6,358x103 0,5035x106 Total 237,5754 12,3636x103 1,4547x106

Tabel LB.25 Panas keluar alur 19 fasa cair Komponen N19 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbamat 63,3535 36,9578x103 2,3414x106 Urea 253,4138 18,8714x103 4,7823x106 Air 253,4138 12,0440x103 3,0521x106 Total 570,1811 67,8729x103 10,1758x106

Panas Reaksi Reaksi I : 2NH3 + CO2 Karbamat r1 = 316,7673 kmol/jam ∆Hr(298K) = [∆Ho

f karbamat – (2 ∆Ho

f amonia + ∆Hof CO2) ]

= - 1,6073 x105 kJ/kmol

∆Hr1 x r1 = [(ΔHr (298,15K) + dT (karbamat) -2 dT(NH3)

- dT (CO2)] x r1

= [-1,6073x105 + 40336 – (2 x 21899) + 6952,8] x 316,7673

= -4,9808 x 107 kJ/jam Reaksi II : Karbamat Urea + H2O r2 = 253,4138 kmol/jam ∆Hr(298,15) = [∆Ho

f urea + ∆Ho

f air- ∆Hof karbamat ]

= 7,0890 x104 kJ/kmol

∆Hr2 x r2 = [(ΔHr (298,15K) + dT (Urea) + dT(H2O)

- dT (karbamat)] x r2

= [7,0890x104 + 20596 + 13197 - 40336] x 253,4138

= 1,6306 x 107 kJ/jam


LC-166

Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −+∆=2

1

2

1

)(T

Tin

T

Toutr CpdTNCpdTNTHr

dtdQ

)101,0720()101631,1() 10 1,6306() 10 4,9808 -( 7777 ×−×+×+×=dtdQ

=dtdQ - 3,2591 x107kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 3,2591x107 kJ/jam. Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin. Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 30oC T keluar = 60oC Air pendingin yang diperlukan adalah :

kg/jam 10 2,5980kJ/kg 125,734)-(251,180

kJ/jam 10 x 3,2591(30)pendingin air -(60)pendingin Air

dQ/dt.m

5

7

×=

=

=

Tabel LB.26 Neraca panas Reaktor (R-201) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 1,0720x107 - Produk - 1,1631x107 Panas reaksi - -3,3502x107 Pendingin - 3,2591x107 Total 1,0720x107 1,0720x107

B-1.4 Knock Out Drum I (F-201)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran gas dan liquid yang keluar dari

Reaktor (R-201)


LC-167

F-201

190 C150 atm



Urea KarbamatAir

(N19)

(N22)

(N24)

T = 220 CP =150 atm

T = 220 CP =150 atm

T = 100 CP =150 atm

Panas Masuk :


298.15

19senyawa

= ∫∑

Tabel LB.27 Panas masuk alur 19 fasa gas Komponen N19 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Amonia 158,3836 6,0059x103 0,9512x106 Karbon dioksida 79,1918 6,358x103 0,5035x106 Total 237,5754 12,3636x103 1,4547x106


298.15

19senyawa

= ∫∑

Tabel LB.28 Panas masuk alur 19 fasa cair Komponen N19 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbamat 63,3535 36,9578x103 2,3414x106 Urea 253,4138 18,8714x103 4,7823x106 Air 253,4138 12,0440x103 3,0521x106 Total 570,1811 67,8729x103 10,1758x106

Total Panas Masuk = dT CplN 455,15

298.15

19senyawa +

∫∑ dT CpgN

455,15

298.15

19senyawa

∫∑

= 11,6305 x 106 kJ/jam

Panas Keluar :

Panas keluar alur 22 dT CpgN T

298,15

22senyawa

= ∫∑

Panas keluar alur 24 dT CplN T

298.15

24senyawa

= ∫∑

Tabel LB.29 Panas keluar alur 22 Komponen N22 (kmol/jam) 298.15∫ 493,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Amonia 158,3836 7,5721 x103 1,1992 x106


LC-168

Karbon dioksida 79,1918 8,0372 x103 0,6365 x106 Total 237,5754 15,6093 x103 1,8357 x106

Tabel LB.30 Panas keluar alur 24 Komponen N24 (kmol/jam) 298.15∫ 493,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbamat 63,3535 45,9030 x103 2,9081 x106 Urea 253,4138 23,4390 x103 5,9397 x106 Air 253,4138 15,1341 x103 3,8352 x106 Total 570,1811 84,4761 x103 12,6830 x106

Total panas keluar = panas keluar alur 22 + panas keluar alur 24 = 1,8357 x106 + 12,6830 x106 = 14,5187 x106 kJ/jam Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 10 x 11,6305() x1014,5187( 66 −=dtdQ

=dtdQ 2,8882 x106 kJ/jam

Superheated steam pada 1 atm, 5500C, H(5500) = 3596,5 kJ/kg (Smith, 2001) Saturated steam pada 1 atm, 3000C, HV(3000C) = 2751 kJ/kg (Smith, 2001) HL(3000C) = 1345,1 kJ/kg (Smith, 2001) λ = [H(550oC) – Hv(300oC)]+ [Hv(300oC) – Hl(300oC)] λ = [3596,5 - 2751] + [2751 - 1345,1] λ = 2251,4 kJ/kg Steam yang diperlukan adalah :

kg/jam 8462,1282kJ/kg 2251,4

kJ/jam 2,8882x10

dQ/dt.m

5

=

=

=λ

Tabel LB.31 Neraca panas KO Drum (F-201) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 11,6305 x106 - Produk - 14,5187 x106 Steam 2,8882 x106


LC-169

Total 14,5187 x106 14,5187 x106

B-1.5 Low Pressure Decomposer (S-201)

Fungsi : Tempat penguraian Amonium Karbamat

Urea KarbamatAir


S-201

70 C20 atm

(N24) (N25)

70 C20 atm

220 C20 atm

Panas Masuk


298.15

24senyawa

= ∫∑

Tabel LB.32 Panas masuk alur 24 Komponen N24 (kmol/jam) 298.15∫ 493,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbamat 63,3535 45,9030 x103 2,9081 x106 Urea 253,4138 23,4390 x103 5,9397 x106 Air 253,4138 15,1341 x103 3,8352 x106 Total 570,1811 84,4761 x103 12,6830 x106


298.15

25senyawa

= ∫∑

Tabel LB.33 Panas keluar alur 25 Komponen N25 (kmol/jam) 298,15∫ 343,15 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Amonia 125,4399 1,6454x103 0,2064x106 Karbon dioksida 62,7199 1,7192x103 0,1078x106 Karbamat 0,6335 10,5930x103 0,0067x106 Urea 253,4138 5,4090x103 1,3707x106 Air 253,4138 3,3907x103 0,8593x106 Total 695,6209 22,7571x103 2,5508x106

Panas Reaksi Reaksi III : Karbamat 2NH3 + CO2

r3 = 62,7199 kmol/jam


LC-170

∆Hr(298,15) = [(2 ∆Hof amonia + ∆Ho

f CO2) – ∆Hof karbamat]

= 1,6073 x105 kJ/kmol

∆Hr x r3 = [(ΔHr (298,15K) +2 x dT (NH3) + dT(CO2)

- dT (karbamat)] x r3

= [1,6073x105 + (2 x 4110,5 + 1719,3 - 21186 ] x 62,7199

= 9,3756 x 106 kJ/jam


∫∫ −+∆=2

1

2

1

)(T

Tin

T

Toutr CpdTNCpdTNTHr

dtdQ

) x1012,6830()102,5508()103756,9( 666 −×+×=dtdQ

−=dtdQ 0,7566 x106 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 1,7566 x107 kJ/jam. Maka

untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin.

Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 30oC T keluar = 60oC Air pendingin yang diperlukan adalah :

Tabel LB.34 Neraca panas Low Pressure Decomposer (R-202) Komponen Q masuk (kJ/jam) Q keluar (kJ/jam) Umpan 12,6830 x106 - Produk - 2,5508x106 Panas reaksi - 9,3756x106 Pendingin - 0,7566x106 Total 12,6830 x106 12,6830 x106

B-1.6 Knock Out Drum II (F-202)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran gas dan liquid yang keluar dari Low


kg/jam 2803,6031kJ/kg 125,4460

kJ/jam 100,7566x

dQ/dt.m

6

=

=

=λ


LC-171

F-202

70 C20 atm



Urea KarbamatAir

(N25)

(N27)

(N26)

70 C20 atm

70 C20 atm

70 C20 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 25 = 2,5508 x106kJ/jam Tabel LB.35 Panas keluar alur 25 Komponen N25 (kmol/jam) 298,15∫ 343,15 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Amonia 125,4399 1,6454x103 0,2064x106 Karbon dioksida 62,7199 1,7192x103 0,1078x106 Karbamat 0,6335 1,0593x104 0,0067x106 Urea 253,4138 5,4090x103 1,3707x106 Air 253,4138 3,3905x103 0,8592x106 Total 695,6209 22,7571x103 2,5508x106

Panas Keluar Jika diasumsikan KO drum II bersifat adiabatis maka panas masuk = panas keluar

02

1

2

1

=−= ∫∫T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

∫∫ =2

1

2

1

T

Tout

T

Tin CpdTNCpdTN

2,5508 x106kJ/jam = +

= ∫∑ dT CpgN

T

298,15

20senyawa

dT CplN

T

298.15

21senyawa

∫∑

Suhu keluar KO Drum dapat diperoleh secara iterasi sehingga diperoleh suhu keluar 343,15 K (700 C)

Panas keluar alur 27 dT CpgN T

298,15

27senyawa

= ∫∑


298.15

26senyawa

= ∫∑

Tabel LB. 36 Panas keluar alur 27 Komponen N27 (kmol/jam) 298.15∫ 343,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Amonia 125,4399 1,6454x103 0,2064x106 Karbon dioksida 62,7199 1,7192x103 0,1078x106 Total 188,1598 3,3646x103 0,3142x106


LC-172


298.15

26senyawa

= ∫∑

Tabel LB. 37 Panas keluar alur 26 Komponen N26 (kmol/jam) 298.15∫ 343,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbamat 0,6335 36,9578 x103 0,0067x106 Urea 253,4138 18,8714 x103 1,3707x106 Air 253,4138 12,0440 x103 0,8592x106 Total 507,4611 67,8729 x103 2,2366x106

Total panas keluar = panas keluar alur 20 + panas keluar alur 21 = 0,3142x106 + 2,2366x106 = 2,5508x106 kJ/jam Tabel LB.36 Neraca panas Knock Out Drum (F-202) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 2,5508x106 - Produk - 2,5508x106 Total 2,5508x106 2,5508x106

B-1.7 Evaporator I (FE-301)

Fungsi : untuk menaikkan konsentrasi larutan urea dengan menguapkan air.

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

Air

(N28)

(N30)

(N29)

FE-301

128,96 C0,3 atm

128,96 C0,3 atm

128,96 C0,3 atm

70 C20 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 26 = Panas masuk alur 28 Tabel LB. 39 Panas keluar alur 28 Komponen N28 (kmol/jam) 298.15∫ 343,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbamat 0,6335 36,9578 x103 0,0067x106


LC-173

Urea 253,4138 18,8714 x103 1,3707x106 Air 253,4138 12,0440 x103 0,8592x106 Total 507,4611 67,8729 x103 2,2366x106

Titik didih campuran

campuranpelaruttanlaru TbTbTb ∆+=

Bcampuran kxPBM

GTb 1000

1

1

=∆

dimana: G1 = Berat zat terlarut (massa urea+karbamat), kg P = Berat pelarut (air), kg kb = Konstanta air = 0,52 BM = Berat molekul zat terlarut = (BM urea x % mol urea) + (BM karbamat x % mol karbamat)

C

kxPBM

GTb Bcampuran

0

1

1

9611,82

52,04561,4484

100060,0448

15254,2430

1000

=

××

=

=∆

KC

CC

TbTbTb campuranpelarutlaru

402,11119611,128

9611,281000

00

tan

==

+=

∆+=

Panas Keluar

Panas keluar alur 30 dT CpgdT CplN 402,1111

bp

bp

298,15

30senyawa

+∆+= ∫∫∑ vlH

Tabel LB.40 Panas keluar alur 30

Komponen N30

(kmol/jam) 298,15∫ bp cpl dT

(kJ/kmol) ΔHvl

(J/mol) bp∫ 402,1111 cpg dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Air 126,7069 5,6719x103 40656,2 9,8682x102 5,9951x106

Panas keluar alur 29 dT CplN 402,1111

298.15

29Senyawa

= ∫∑

Tabel LB.41 Panas keluar alur 29 Komponen N29 (kmol/jam) 298,15∫ 402,111 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,6335 2,4472x104 0,0155x106

Urea 253,4138 1,2496x104 3,1667x106 Air 126,7069 7,8928x103 1,0001x106 Total 380,7542 4,4861x104 4,1823x106

Total panas keluar = panas keluar alur 29 + panas keluar alur 30


LC-174

= 10,1774x106 kJ/jam Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) kJ/jam 10 2,2366() 10 10,1774( 66 ×−×=dtdQ

=dtdQ 7,9408 x 106 kJ/jam

Untuk evaporator I kebutuhan steam yang di perlukan diperoleh dari uap air evaporator II, karena tipe evaporator yang digunakan adalah evaporator double effect yang bertujuan untuk menghemat jumlah energi yang dibutuhkan. Jadi, jumlah steam yang masuk sama dengan steam yang keluar.

( ).......kJ/kg )H - H (

kJ/jam 10 9,12002550,2593

KondensatmasukSteam dQ/dt.m

Kondensat157,58

6

=

×=

−=

Suhu keluar evaporator I dapat diperoleh secara iterasi sehingga diperoleh suhu

keluar 378,9150K (105,765oC).

Tabel LB.42 Neraca panas Evaporator I (FE-301)

Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 2,2366x106 - Produk - 10,1774x106 Steam 7,9408x106 - Total 10,1774x106 10,1774x106

B-1.8 Evaporator II (FE-302)

Fungsi : untuk menaikkan konsentrasi larutan urea dengan menguapkan

air


LC-175

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

Air

(N31)

(N33)

(N32)

FE-302

157,58 C0,03 atm

157,58 C0,03 atm

157,58 C0,03 atm

128,96 C0,3 atm

Panas Masuk Panas keluar alur 30 = Panas masuk alur 31 Tabel LB.43 Panas masuk alur 31 Komponen N31 (kmol/jam) 298,15∫ 402,111 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,6335 2,4472x104 0,0155x106

Urea 253,4138 1,2496x104 3,1667x106 Tabel LB.43 Panas masuk alur 31………………. (lanjutan) Komponen N31 (kmol/jam) 298,15∫ 402,111 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

Air 126,7069 7,8928x103 1,0001x106

Total 380,7542 4,4861x104 4,1823x106

Titik didih campuran campuranpelaruttanlaru TbTbTb ∆+=

Bcampuran kxPBM

GTb 1000

1

1

=∆

dimana: G1 = Berat zat terlarut (massa urea+karbamat), kg P = Berat pelarut (air), kg kb = Konstanta air = 0,52 BM = Berat molekul zat terlarut = (BM urea x % mol urea) + (BM karbamat x % mol karbamat)

C

kxPBM

GTb Bcampuran

0

1

1

58,5073

52,02257,9164

100060,0448

2430,15254

1000

=

××

=

=∆


LC-176

KC

CC

TbTbTb campuranpelarutlaru

431,6573158,5073

58,50731000

00

tan

==

+=

∆+=

Panas Keluar

Panas keluar alur 33 dT CpgdT CplN430,7333

bp

bp

298,15

33senyawa

+∆+= ∫∫∑ vlH


Komponen N34

(kmol/jam) 298,15∫ bp cpl dT

(kJ/kmol) ΔHvl

(J/mol) bp∫ 431,6573 cpg dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam) H2O 125,4398 5,6719x103 40656,2 1,9996x103 6,0622 x106

Panas keluar alur 32 dT CplN 430,7333

298.15

32Senyawa

= ∫∑

Tabel LB.45 Panas keluar alur 32 Komponen N32 (kmol/jam) 298,15∫ 431,6573 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,6335 3,1428x104 1,9909 x104 Urea 253,4138 1,6048x104 4,0667 x106 H2O 1,2671 1,0189x104 1,2910 x104 Total 255,3144 5,7665x104 4,0995x106

Total panas keluar = panas keluar alur 32 + panas keluar alur 33 = 10,1617x106kJ/jam Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) kJ/jam 10 4,1823() 10 10,1617( 66 ×−×=dtdQ

=dtdQ 5,9794 x106kJ/jam

Superheated steam pada 1 atm, 5500C, Hv(5500) = 3596,5 kJ/kg (Smith, 2001) Saturated steam pada 1 atm, 3000C, HV(3000C) = 2751 kJ/kg (Smith, 2001) HL(3000C) = 1345,1 kJ/kg (Smith, 2001) λ = [H(550oC) – Hv(300oC)]+ [Hv(300oC) – Hl(300oC)] λ = [3596,5 - 2751] + [2751 - 1345,1] λ = 2251,4 kJ/kg Steam yang diperlukan adalah:


LC-177

kg/jam 10 2,6558kJ/kg 2144,6

kJ/jam 10 5,9794KondensatmasukSteam dQ/dt.m

3

6

×=

×=

−=

Tabel LB.46 Neraca panas Evaporator II (FE-302) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 4,1823x106 - Produk - 10,1617x106 Steam 5,9794x106 - Total 10,1617x106 10,1617x106

B-1.9 Mealting Tank (TK-401)

Fungsi : Melelehkan urea yang keluar dari Evaporator II (FE-302)

(N38) UreaKarbamatAir

UreaKarbamatAir

(N36)

(N42)

UreaKarbamatAir

197 C

157,58 C1 atm

197 C1 atm

Panas Masuk Panas keluar alur 32 = Panas masuk alur 36

Panas masuk alur 36 dT CplN7430,7333

298.15

36Senyawa

= ∫∑

Tabel LB.47 Panas masuk alur 36 Komponen N36 (kmol/jam) 298,15∫ 430,733 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,6335 3,1210x104 0,0197x106 Urea 253,4138 1,5936x104 4,0384x106

Air 1,2671 1,0115x104 0,0128x106 total 255,3144 5,7262x104 4,0709x106

Produk yang tidak memenuhi standar ukuran produk yang diinginkan, yang diasumsikan 0,01% dari umpan yang yang masuk ke dalam Screening akan diteruskan ke dalam Hopper dan dari Hopper akan direcycle ke dalam Prilling Tank (alur 42) dalam fasa padat. Sehingga menghasilkan neraca panas sebagai berikut:


LC-178

Panas masuk alur 42 dT CpsN7303,15

298.15

42Senyawa

= ∫∑

Tabel LB.48 Panas masuk alur 42 Komponen N42 (kmol/jam) 298,15∫ 470,15 cps dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,0068 602,85 4,0994 Urea 2,5595 0,4605 1,1788

Air 0,0064 0 0 total 2,5787 603,3101 5,2782

Total Panas Masuk = Panas Masuk Alur 36 + Panas Masuk Alur 42 = 4,0709 x106kJ/jam + 5,2782 kJ/jam = 4,0719 x106kJ/jam Panas Keluar

Panas keluar alur 38 dT Cpl dT CpsN470,15

465

470,15

298.15

38senyawa

+= ∫∫∑


Komponen N38 (kmol/jam) 298,15∫ 470,15 cps dT

(kJ/kmol) 298,15∫ 470,15 cpl dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,6399 20,7380 4,0489x104 0,0259x106 Urea 255,9480 15,8292 2,0674x104 5,2955x106 Air 1,2797 0 1,3248x104 0,0169x106 total 257,8676 36,5672 7,4412x104 5,3383x106


∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 10 4,0719 ()10 3383,5( 66 ×−×−=dtdQ




LC-179

kg/jam 562,4944kJ/kg 2251,4


6

=

×=

−=

Tabel LB.50 Neraca panas Mealting Tank (TK-401) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 4,0719x106 - Produk - 5,3383 x106 Steam 1,2664x106 - Total 5,3383x106 5,3383x106

B-2.0 Prilling Tower (TK-402)

Fungsi : Membentuk partikel-partikel urea yang keluar dari melting tank

(TK-401) dengan bantuan udara pendingin dari air cooler (E-302)

TK-402

79,024 C1 atm

Urea KarbamatAir

Urea KarbamatAir

(N37) (N40)

(N38)

(N39)

Udara

Udara

79,024 C1 atm

62,63 C1 atm

197 C1 atm

30 C1 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 37 = 5,3383 x106kJ/jam Tabel LB.51 Panas masuk alur 37

Komponen N37 (kmol/jam) 298,15∫ 470,15 cps dT

(kJ/kmol) 298,15∫ 470,15 cpl dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam)


LC-180

Karbamat 0,6399 20,7380 4,0489x104 0,0259x106 Urea 255,9480 15,8292 2,0674x104 5,2955x106 Air 1,2797 0 1,3248x104 0,0169x106 total 257,8676 36,5672 7,4412x104 5,3383x106

Panas masuk udara Asumsi suhu udara masuk 30 oC (298,15 K) dan massa udara 1000 kg/jam

Panas masuk udara dT CpgN 298,15

273.15

masuk udarasenyawa

= ∫∑

Tabel LB.52 Panas masuk udara Prilling Tower (TK402) Komponen N38

udara masuk (kg/jam) 298,15∫ 303,15 cpg dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam) Udara 1000 8,8114 x102 0,8811 x106

Total panas masuk = panas masuk alur 37 + panas masuk udara

= 6,2194 x106 kJ/jam Panas Keluar

Panas keluar alur 40 dT CpsN T

298,15

40senyawa

= ∫∑

Panas keluar udara keluar dT CpgN T

298.15

keluar udarasenyawa

= ∫∑

Jika diasumsikan Priling Tower bersifat adiabatis maka, panas masuk = panas keluar

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

= 0

=∫2

1

T

TinCpdTN ∫

2

1

T

ToutCpdTN

6,2194 x106kJ/jam dT CpsN T

298,15

40senyawa

= ∫∑ dT CpgN

T

298.15

keluar udarasenyawa

= ∫∑

Suhu keluar Priling Tower (T) dapat diperoleh secara iterasi sehingga diperoleh suhu keluar 335,780K (62,63oC). Berikut adalah panas hasil iterasi: Panas Keluar

Panas keluar alur 40 dT CpsN 335,78

298,15

40senyawa

= ∫∑

Tabel LB.53 Panas keluar alur 40 Komponen N40 (kmol/jam) 298,15∫ 335,78 cps dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Karbamat 0,6399 4,5370x103 2,9032 x 103

Urea 255,9480 3,4630 0,8863 x 10 3

H2O 1,2797 0 0 Total 257,8676 4,5405x103 3,7895 x 103


LC-181

Panas keluar udara keluar dT CpgN335,78

298.15

keluar udarasenyawa

= ∫∑

Tabel LB.54 Panas keluar udara Prilling Tower (TK-402)

Komponen Nudara keluar (kmol/jam) 298,15∫ 335,78 cpg dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

Udara 1000 6,9846x103 6,9846x106 Tabel LB.55 Neraca panas Prilling Tower (TK-402) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 6,2194x106 - Udara masuk 0,8811 x106 - Produk - 0,0038 x106 Udara keluar - 6,9846 x106 Total 6,9884 x106 6,9884 x106

B-2.1 Heater (E-101)

Fungsi : Untuk menaikan temperatur Nitrogen sebelum dimasukkan ke

dalam Reaktor Amonia (R-101)

(N7) (N8)Nitrogen

Kondensat 350 C

Nitrogen

Steam 650 C

T = 30 CP = 1 atm

T = 450 CP = 150 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 7 = 1,6317 x105 kJ/jam Panas Keluar


298,15

8senyawa

= ∫∑

Tabel LB.55 Panas keluar alur 8 Komponen N8 (kmol/jam) 298,15∫ 723,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam)


LC-182

Nitrogen 1121,0724 12,8138 x103 14,3652 x106 Total 1121,0724 12,8138 x103 14,3652 x106


∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) x100,1632() x1014,3652( 66 −=dtdQ

=dtdQ 14,2020 x 106 kJ/jam


kg/jam 6308,0749kJ/kg 2251,4


6

=

×=

−=

Tabel LB.57 Neraca panas Heater (E-101)

Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 0,1632 x106 - Produk - 14,3652 x106 Steam 14,2020 x 106 - Total 14,3652 x106 14,3652 x106


Fungsi : Untuk menaikan temperatur Hidrogen sebelum dimasukkan ke

dalam Reaktor Amonia (R-101)


LC-183

(N9) (N10)Hidrogen

Kondensat 350 C

Hidrogen

Steam 650 C

T = 30 CP = 1 atm

T = 450 CP = 150 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 9 = 4,8694 x 105 Panas Keluar


298.15

10senyawa

= ∫∑

Tabel LB.58 Panas keluar alur 10 Komponen N10 (kmol/jam) 298.15∫ 723,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Hidrogen 3363,2173 13,6603 x103 4,5943 x107 Total 3363,2173 13,6603 x103 4,5943 x107


∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) x100486,0() x104,5943( 77 −=dtdQ

=dtdQ 4,5457 x 107 kJ/jam


kg/jam 2019,0548kJ/kg 2251,4


6

=

×=

−=


LC-184


Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 0,0486x 107 - Produk - 4,5943 x107 Steam 4,5457 x 107 - Total 4,5943 x107 4,5943 x107

B-2.3 Refrigrator (E-103)

Fungsi : Untuk mengkondensasikan gas amonia yang keluar dari Reaktor

Amonia (R-101)

(N11) (N12)NitrogenHidrogenAmonia

Air Pendingin Bekas -30 C

NitrogenHidrogenAmonia

Air Pendingin -80 C

T = 450 CP = 150 atm

T = -35 CP = 19 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 11 = 6,8520x107kJ/jam Panas Keluar


273.15

12senyawa

= ∫∑

Tabel LB.60 Panas keluar alur 12 Komponen N12 (kmol/jam) 298.15∫ 238,15 cpg dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Nitrogen 672,6434 -1,7449x103 -1,1174x106 Hidrogen 2017,9306 -1,6901x103 -3,4105x106 Amonia 898,8580 -2,1004x103 -1,8879x106 Total 3589,4320 -5,5354x103 -6,4721x106

Tabel LB.61 Panas keluar alur 12 Komponen N12 (kmol/jam) ΔHvl 298.15∫ 238,15 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)


LC-185

Amonia 898,8580 23351 -4,9502x103 -4,4495x106 Total panas keluar alur 12 = (-1,1174x106) + (-3,4105x106) + ((898,8580 x

(-2,1004x103 + -4,9502 x103 + 23351)) = 1,0068x107 Kj/kmol Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 10 6,8520()10 1,0068( 77 ×−×=dtdQ

kJ/jam x105,8452 7−=dtdQ

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 5,8452 x107 kJ/jam. Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin. Media pendingin yang digunakan adalah Dowtherm J yang masuk pada suhu -45 0 C dan keluar pada suhu -25 0 C (Dow,2001). Dowtherm J yang diperlukan :

kg/jam 10087,535kJ/kg 108,6738

kJ/jam 10 5,8452K 193,15)-(243,15

dQ/dt.m

4

7

×=

×=

=λ

Tabel LB.62 Neraca panas Refrigrator (E-103) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 6,8520x107 - Produk - 1,0068x107 Pendingin - 5,8452x107 Total 6,8520x107 6,8520x107


Fungsi : Untuk menaikkan temperatur amonia sebelum dimasukkan ke

dalam Reaktor Urea (R-201)


LC-186

(N14) (N15)Amonia

Kondensat 350 C

Amonia

Steam 650 C

T = 182 CP = 150 atm

T = -35 CP = 19 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 14 = - 1,6438x106 kJ/jam Panas Keluar


298.15

15senyawa

= ∫∑

Tabel LB.63 Panas keluar alur 15 Komponen N15 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Ammonia 573,9090 6,0059x103 3,4468x106 Total 573,9090 6,0059x103 3,4468x106

Total panas keluar = N9 x (∆HVl + Qout) = 573,9090 kmol/jam x (23351 + 3,4468 x106kJ/jam ) = 1,9915x107 kJ/jam Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 10 1,6438 -()10 9150,19( 66 ×−×=dtdQ



kg/jam 10 8,1154kJ/kg 2251,4


3

7

×=

×=

−=


LC-187

Tabel LB. 64 Neraca panas Heater (E-104)

Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan -1,6438x106 - Produk - 1,9915 x 107

Steam 1,8271 x 107 - Total 1,9915x107 1,9915 x 107


Fungsi : Untuk temperatur Karbon dioksida sebelum dimasukkan ke dalam

Reaktor Urea (R-201)

(N17) (N18)Karbon dioksida

Kondensat 350 C

Steam 650 C

Karbon dioksidaT = 182 C

P = 150 atmT = 30 CP = 1 atm



298.15

18senyawa

= ∫∑

Tabel LB.65 Panas keluar alur 18 Komponen N18 (kmol/jam) 298.15∫ 455,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Karbon dioksida 286,9545 6,3577 x103 1,8243 x106 Total 286,9545 6,3577 x103 1,8243 x106


∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 10 0,0535()10 1,8243( 66 ×−×=dtdQ


Superheated steam pada 1 atm, 5500C, Hv(5500) = 3596,5 kJ/kg (Smith, 2001) Saturated steam pada 1 atm, 3000C, HV(3000C) = 2751 kJ/kg (Smith, 2001) HL(3000C) = 1345,1 kJ/kg (Smith, 2001) λ = [H(550oC) – Hv(300oC)]+ [Hv(300oC) – Hl(300oC)] λ = [3596,5 - 2751] + [2751 - 1345,1]


LC-188

λ = 2251,4 kJ/kg Steam yang diperlukan adalah:


Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 0,0535 x106 - Produk - 1,8243 x106 Steam 1,7708 x106 - Total 1,8243 x106 1,8243 x106


Fungsi : Untuk menaikan temperatur Amonia dan Karbon dioksida sebelum

dimasukkan ke dalam Reaktor urea (R-201)

(N20) (N21)AmoniaKarbon dioksida

Air Pendingin Bekas 60 C

Air Pendingin 30 C

AmoniaKarbon dioksidaT = 182 C

P =150 atmT = 130 CP = 85 atm



298.15

17senyawa

= ∫∑

Tabel LB.67 Panas keluar alur 21 Komponen N21 (kmol/jam) 298,15∫ 455,15 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Amonia 218,0092 6,4534x103 1,4069x106

Karbon dioksida 109,0046 6,3577x103 0,6931x106

Total 327,0138 12,8111x103 2,1000x106


kg/jam 10 x 8,2570kJ/kg 2251,4

kJ/jam 10 1,7708

dQ/dt.m

3

6

=

×=

=λ


LC-189

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 103093,1() 10 2,1( 66 ×−×=dtdQ



Tabel LB.68 Neraca panas Heater (E-202) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 1,3093x106 - Produk - 2,100x106 Pendingin - 0,7907x106 Total 1,3093x106 1,3093x106

LB.2.7 Water Condenser (E-301)

Fungsi : Untuk mengkondensasikan uap air yang keluar dari Evaporator I dan

II untuk diteruskan ke unit utilitas

kg/jam 10 5120,3kJ/kg 2251,4

kJ/jam 7,9070x10KondensatmasukSteam dQ/dt.m

2

5

x=

=

−=


LC-190

(N31)(N36)


Air Pendingin 30 C

Air(N34)

Air

Air T = 100 CP = 1 atm

T = 128,96 CP = 0,03 atm

T = 157,58 CP = 0,3 atm

Panas Masuk Panas masuk alur 31 = 5,9951 x106 kJ/jam Panas masuk alur 34 = 6,0622 x106 kJ/jam Total panas masuk = panas masuk alur 31 + panas masuk alur 34

= 12,0573 x106 kJ/jam

Panas Keluar Asumsi suhu keluar kondensor 100 oC Panas keluar alur 36 [ ] N36

senyawa vlH∆= Tabel LB.69 Panas keluar alur 36 Komponen N36 (kmol/jam) ΔHvl (Kj/kmol) Qout (kJ/jam) H2O 252,1467 40656,2 10,2513 x 106


∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

) 10 12,0573()10 10,2513( 66 ×−×=dtdQ

=dtdQ -1,8059 x106 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 1,8059 x106 kJ/jam. Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin. Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 30oC T keluar = 60oC Air pendingin yang diperlukan adalah:

kg/jam 10 1,4396kJ/kg 125,446

kJ/jam 10 1,8059

dQ/dt.m

4

6

×=

×=

=λ


LC-191

Tabel LB.70 Neraca panas Water Condenser (E-301) Komponen Q masuk (kJ/jam) Q keluar (kJ/jam) Umpan 12,0573 x106 - Produk - 10,2513 x106 Pendingin - -1,8059 x106 Total 12,0573 x106 12,0573 x106

LB.2.9 Cooler (E-302)

Fungsi : Untuk menurukan temperatur yang keluar dari Prillinng Tank

(TK-402)

(N39) (N40)Udara


Air Pendingin 30 C

UdaraT = 79,024 CP = 1 atm

T = 30 CP = 1 atm



298.15

40senyawa

= ∫∑


Komponen Nudara keluar (kmol/jam) 298,15∫ 352,174 cpg dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

Udara 1000 8,8114 x103 8,8114 x105 Maka, selisih panas adalah :

∫∫ −=2

1

2

1

T

Tin

T

Tout CpdTNCpdTN

dtdQ

65 01 6,9825 10 8,8114 ×−×=dtdQ


LC-192

=dtdQ - 61,0139 x105 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 61,0139 x105 kJ/jam. Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin. Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 30oC T keluar = 60oC Air Pendingin yang diperlukan adalah:

kg/jam10 4,8637 kJ/kg 125,446

kJ/jam 10 61,0139

dQ/dt.m

4

5

×=

×=

=λ

Tabel LB.74 Neraca panas Cooler (E-302) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 6,9825 x106 - Produk - 8,8114 x105 Pendingin - 61,0139 x105 Total 6,9825 x106 6,9825 x106

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Tangki Penyimpanan Nitrogen (TK-101)

Fungsi : Menyimpan nitrogen umpan

Bahan konstruksi : Low alloy steel, SA-285,Grade-C

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup hemispherical

Jenis sambungan : Single welded butt joins

Jumlah : 8 unit

Kebutuhan perancangan : 4 hari


LC-193

Kondisi operasi :

Tekanan = 150 atm

Temperatur = 30 oC = 303,15 K

Laju alir massa = 31390,0272 kg/jam

Faktor kelonggaran = 20%

Densitas (ρ) = 556 kg/m3 = 0,5560 kg/liter

Perhitungan:

A.Volume Tangki

Kebutuhan larutan Nitrogen per jam = 31.390,0272 kg/jam

Volume gas, Vl = 31390,0272 kg/jam x24 jam/hari x4hari

= 3.013.442,6110 m3

Direncanakan 8 buah tangki, sehingga:

Volume untuk 1 tangki = 3264,680.3768

61103.013.442,= m3

Densitas Bahan dalam tangki = 0,5560 kg/liter = 556 kg/m3

Total volume bahan dalam tangki = kg/liter0,5560

kg64376.680,32 = 677.482,6014 liter

= 677,4826 m3

Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 677.482,6014 liter

= 1,2 x 677.482,6014 liter = 812.979.1217 liter

= 812,9791 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 5 : 4

Volume silinder (Vs) = 41 π Dt

2 Hs

Vs = 165 π Dt

3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/12 × D3

= π/12 × (1/4 × D)3 Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (5π/16 × D3) + (π/48 × D3) Vt = 16π/48 × D3


LC-194

m 9,1905 16

812,9791 48 16

Vt 48 (D) tangkiDiameter 33 =×

==ππ

Tinggi silinder (Hs) = 5/4 × D = 5/4 × 9,1905 m = 11,4878 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/4 × D = 1/4 x 9,1905 m = 2,2975 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + 2Hh = 16,0838 m

B. Tekanan Desain

Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume

tangkitinggi tangkidalambahan volume ×

= 812,9791

11,4878 677,8426 ×

= 9,5783 m

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan × g × tinggi cairan dalam tangki = 566 kg/m3 × 9,8 m/s2 × 9,5783 m

= 53.128,6586 Pa = 0,5243 atm

Tekanan operasi = 150 atm

Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % P desain = (1 + 0,2) × (150 atm + 0,5243 atm)

= 180,6292 atm

= 2.204,4 psia

C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C) : 0,0042 in/tahun (Chuse dan Eber,1954)

- Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)

- Efisiensi sambungan (E) : 0,9

- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

)AC(0,6PSERP(d)silinder Tebal ×+

−×

= (Peters dan Timmerhaus, 2004)

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

( ) ( ) ( )

m 0,6548in 25,7812

100042,0 2654,36526,090,0500.22

361,8392 2654,3652d

==

×+×−×

×=


LC-195

Dipilih tebal silinder standar = 26 in

D. Tebal dinding head (tutup tangki) Faktor korosi (C) : 0,0042 in/tahun (Eber, 1954)

Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in2 (Brownell, 1959)

Efisiensi sambungan (E) : 0,9

Umur alat (A) direncanakan :10 tahun

)AC(1,2P2SEDiP(dh) head Tebal ×+−×

= (Timmerhaus, 2004)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

( ) ( ) ( )

m 0,6548 in 25,7812

100042,0 2.654,88422,19,0500.222

361,83922.654,8442dh

==

×+×−××

×=

Dipilih tebal head standar = 26 in

C.2 Tangki Penyimpanan Hidrogen (TK-102)

Fungsi : Menyimpan hidrogen umpan

Bahan konstruksi : Low alloy steel, SA-318

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Jumlah : 3 unit


Kondisi operasi :

Tekanan = 150 atm

Temperatur = 30 oC



Densitas = 0,6935 kg/liter

Perhitungan:

A. Volume Tangki


LC-196

Kebutuhan larutan Hidrogen per jam = 6726,4346 kg/jam

Total massa bahan dalam tangki = 6726,4346 kg/jam×24 jam/hari×4 hari

= 645737,7216 kg


Total massa bahan dalam tangki = kg9072,1524523

kg6645737,721=

Densitas Bahan dalam tangki = 0,6935 kg/liter = 693,535 kg/m3


kg 2215245,907 = 310376,2180 liter

= 310,3762 m3

Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 310,3762 liter

= 372,4515 m3


Volume silinder (Vs) = 41 π Dt

2 Hs

Vs = 165 π Dt

3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/12 × D3

= π/12 × (1/4 × D)3 Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (5π/16 × D3) + (π/48 × D3) Vt = 16π/48 × D3

7,0863m 16

372,4515 48 16


==ππ




B. Tekanan Desain

Tinggi silinder (Hs) = 9,3236 m




LC-197

= 372,4515

8,8578 310,3762 ×

= 7,3816 m

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan × g × tinggi cairan dalam tangki = 693,535 × 9,8 × 7,3816

= 50,1674 kPa = 0,4951 atm


Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % P desain = (1 + 0,2) × (150 atm + 0,4951 atm)

= 180,5941 atm

= 2.654,6475 psia





)AC(0,4P4SEDP(d)silinder Tebal ×+

−×

= (Brownell dan Young, 1959)


( ) ( ) ( )

in 9,3068

100042,0 2.654,47714,090,0500.224

278,9879 2.654,4771d

=

×+×−××

×=


D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0, 042 in/tahun (Chuse dan Eber, 1954)



- Umur alat (A) direncanakan :10 tahun

- )AC(0,4P4SEDP(dh) head Tebal ×+

−×



LC-198

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

( ) ( ) ( )

m 0,24875 in 9,7933

100042,0 2.654,47714,090,0500.224

293,6562 2.654,4771dh

==

×+×−××

×=

Dipilih tebal head standar = 10 in.

C.3 Tangki Penyimpanan Fuel gas (TK-103)

Fungsi : Menyimpan fuel gas

Bahan konstruksi : High alloy steel, SA-318


Jumlah : 4 unit


Kondisi operasi :

Tekanan = 1925,1750 kPa = 19 atm

Temperatur = -35 oC = 238,15 K



Tabel LC.I Komposisi pada tangki penyimpanan fuel gas

No Komponen Laju alir 8

(kg/jam)

Laju alir 8

(kmol/jam)

% mol BM %mol x

BM

1 NH3 2246,3378 132,1399 0,0471 17 0,8006

2 H2 4019,2660 2009,6330 0,7162 2 1,4324

3 N2 18597,6644 664,2023 0,2367 28 6,6279

Total 24863,2682 2805,9752 1 8,8608

Densitas gas = RT

BMP×

BMcampuran = 8,8608 Kg/Kmol


LC-199

Densitas gas = kg/liter 0,48315,2381005,82

8608,8193 =××

×−

Perhitungan:

A. Volume Tangki

Kebutuhan larutan Fuel gas per jam = 24863,2682 kg/jam


= 1193436,8740 kg



kg 41193436,87=


Total volume bahan dalam tangki = 4832,0

8298359,214 = 617,4652 m3

Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 617,4652

= 740,9583 m3


Volume silinder (Vs) = 41

π Dt2 Hs

Vs = 165π Dt

3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/12 × D3 = π/12 × (1/4 × D)3

Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (5π/16 × D3) + (π/48 × D3) Vt = 16π/48 × D3

m 8,9124 16

740,9583 48 16


==ππ





LC-200

B. Tekanan Desain




= 707,9219

11,1405 617,4652 ×

= 9,2837 m

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan × g × tinggi cairan dalam tangki = 483,2× 9,8 × 9,2837

= 0,4338 atm


Faktor keamanan tekanan = 20 % P desain = (1 + 0,2) × (19 atm + 0,4338atm)

= 23,3206 atm

C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)

Faktor korosi (C) : 0,035 in/tahun (Chuse,1954)



Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

)AC(0,4P4SEDiP(d)silinder Tebal ×+

−×

= (Brownell, 1959)

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

( ) ( ) ( )

in 0,4535

100,0042 336,24984,090,022.5004

350,8812 336,2498d

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal silinder standar = ½ in.

D. Tebal dinding head (tutup tangki)

Faktor korosi (C) : 0,042 in/tahun (Chuse, 1954)




LC-201


)AC(P4,04SE

DiP(dh) head Tebal ×+−×

= (Brownell, 1959)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)

P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

( ) ( ) ( )

in 0,4535

100,0042 336,24984,090,022.5004

350,8812 336,2498d

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal head standar = 3/4 in

C.4 Tangki Penyimpanan Amonia (TK-201)

Fungsi : wadah penyimpanan amonia

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C

Bentuk : Silinder horizontal dengan alas dan tutup hemispherical

Jumlah : 5 unit


Tabel LC.2 Komposisi pada tangki penyimpanan ammonia

Komponen Laju alir massa

(kg/jam)

Laju alir mol

(kmol/jam)

%mol BM %mol x BM

NH3 13000,2060 764,718 0,9786 17 15,6358

H2 16,5944 8,2972 0,0106 2 0,0212

N2 236,3536 8,4412 0,0108 28 0,3025

Total 13253,1540 781,4564 1,0000 15,9596

Densitas cairan (persamaan Grain)

nblb TTM )/(23( ×−×= ρρ (Lyman, 1982)

M = berat molekul rata-rata

lbρ = densitas pada titik didih = Vb1

T = temperatur operasi

Tb = titik didih normal rata-rata


LC-202

n = bilangan eksponen = 0,31 (non hidrocarbon)

Dari tabel 19-5 Lyman, diperoleh Vb untuk setiap unsur C, H, N, dan O = 7

Sehingga diperoleh jumlah total = 98

Jadi lbρ = 3gr/cm0,01020408981

=

Densitas cairan = 331,0

gr/cm0,1528264,230

253230102,09596,15 =

−××

= 152,8 kg/m3

Perhitungan:

A. Volume Tangki

Kebutuhan larutan Amonia per jam = 13253,1540kg/jam


= 636151,3920 kg



kg0636151,392=

Densitas Bahan dalam tangki = 0,1528 kg/liter = 152,8kg/m3


kg 4127230,278

= 832,6588 m3


= 999,1906 m3



π Dt2 Hs

Vs = 165π Dt

3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/12 × D3 = π/12 × (1/4 × D)3 Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (5π/16 × D3) + (π/48 × D3)


LC-203

Vt = 16π/48 × D3

9,8464m 16

999,1906 48 16


==ππ




B. Tekanan Desain




= 999,1906

12,3080 832,6588 ×

= 10,2567 m


= 0,1516 atm


Faktor keamanan tekanan = 20 % P desain = (1 + 0,2) × (150 atm + 0,1516 atm)

= 180,1819 atm = 2592,4841 psia







−×

= (Brownell, 1959)




LC-204

( ) ( ) ( )

in 12,6102

100042,0 2592,48414,090,0500.224

387,6546 2592,4841d

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal silinder standar = 12 3/4 in.






)AC(0,4P4SEDP(dh) head Tebal ×+

−×

= (Brownell, 1959)



( ) ( ) ( )

in 12,6102

100042,0 2592,48414,090,0500.224

387,6546 2592,4841d

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal head standar = 12 3/4 in.

C.5 Tangki Penyimpanan CO2 (TK-201)

Fungsi : Menyimpan kabondioksida umpan

Bahan konstruksi : Low alloy steel, SA-318


Jumlah : 4 unit


Kondisi operasi :

Tekanan = 150 atm

Temperatur = 30 oC



Densitas = 1,7243 kg/m3


LC-205

Perhitungan:

A. Volume Tangki

Kebutuhan larutan Karbon dioksida per jam = 12625,9971 kg/jam


= 1212095,7220 kg



kg 201212095,72=


Total volume bahan dalam tangki =957,269

kg 4303023,930 = 1122,4896 m3


= 1,2 x 1122,4896 = 1346,9875 m3



π Dt2 Hs

Vs = 165π Dt

3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/12 × D3 = π/12 × (1/4 × D)3 Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (5π/16 × D3) + (π/48 × D3) Vt = 16π/48 × D3

m 10,8772 16

1346,9875 48 16


==ππ




B. Tekanan Desain



LC-206



= 1346,9875

13,5965 1122,4896 ×

= 11,3304 m


= 0,2958 atm


Faktor keamanan tekanan = 20 % P desain = (1 + 0,2) × (150 atm + 0,2958 atm)

= 180,3550 atm

= 2600,4572 psia







−×

= (Brownell, 1959)



( ) ( ) ( )

in9691,31

100042,0 2600,45724,090,0500.224

428,2362 2600,4572dh

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal silinder standar = 14 in.







LC-207

)AC(P4,04SE

DiP(dh) head Tebal ×+−×

= (Brownell, 1959)



( ) ( ) ( )

in9691,31

100042,0 2600,45724,090,0500.224

428,2362 2600,4572dh

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal head standar = 13 in.

C. 6 Reaktor amonia (R-101)

Fungsi : mereaksikan nitrogen dan hidrogen untuk memproduksi amonia

Jenis : Fixed bed ellipsoidal

Bahan : Low alloy steel, SA-318

Kondisi operasi : T = 7230K (Walas, 1988)

P = 150 atm

Tabel LC.3 Komposisi pada reaktor amonia

No Komponen N5(kmol/jam) F5(kg/jam) BM % Berat BMx%Berat

1 N2 1121,0724 18834,0152 28 0,7500 7,0000

2 H2 3363,2173 4035,8612 2 0,2500 1,5000

Total 4484,2897 22869,8764 1,0000 8,5000

Laju massa gas (F) = 22869,8764 Kg/jam

Densitas gas = RT

BMP×

P = 150 atm

BMcampuran = 8,5000 Kg/Kmol

Densitas gas = 33

Kg/m21,49017231005,82

5000,8150=

×××

−


LC-208

Volume gas = 3m1064,20404901,21

22869,8764==

ρF

Volume katalis :

Katalis yang digunakan adalah logam besi (Fe) (Walas, 1988)

7800 GHSV = katalisvolume

gasVolume , ft3 pada kondisi standard (250C, 1 atm)

Densitas gas pada keadaan standard = 33

Kg/m34750,2981005,82

5000,81=

×××

−

Volume gas = 33 ft0232445,549m65820,06373475,0

22869,8764===

ρF

Maka volume katalis = 33 m8,4383297,962ft7800

549,232445==

Waktu tinggal = 28 s (Walas, 1988)

Volum gas = 3m 8,2771)3600

28(2040,1064 =×

Porositas pada reaktor fixed bed = 0,4 (Ulrich, 1984)

Maka volume katalis = 300,14)4,01(

4383,8 m=−

Volume total = 8,2771 + 14 = 22,34 m3

Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 22,34 m3

= 26,8080 m3

Ukuran reaktor :

Volume total = 26,8080 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2

Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (Ht:D) = 1:4

Volume silinder = 32

83

4DHD s

ππ=×

Volume tutup elipsoidal = 3

24D×

π x 2

Vt = Vs + Vh


LC-209

Vt = 3

2410 D×π

Diameter tangki = m 2,5714 3,1410

8080,26241024

33 =×

×=

πtV

Tinggi tangki = m8571,3571,223

=× m

Tinggi tutup elipsoidal = m6438,05714,241

=×

Tinggi total reaktor = Hs + He = 4,5064 m

Tebal dinding tangki :

Tekanan = 150 atm = 2204,25 psi

Tekanan design = (1,05 x 2204,25) = 2314,62 psi

Allowable working stress (S) = 16800 psi

Efisiensi sambungan (E) = 0,9

Corrosion factor (CA) =0,0042 in/thn

Umur alat (n) = 10 thn

Tebal silinder (t)

ts = AC1,2P2SE

PD n+−

= (10)0,0042) 62,3142x(1,20,9)x16800x(2

) 875,99x(2314,62+

−

= 5,8978 in

maka digunakan silinder dengan tebal tangki 6 in.

C.7 Flash drum (F-101)

Fungsi : untuk memisahkan fasa cair amonia dari campuran fasa gasnya.

Bahan : Stainless steel, SA-283, Grade C

Bentuk : Silinder tegak elopsoidal

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 19 atm


LC-210

Temperatur = -350C

Tabel LC.4 Komposisi pada flash drum

No Komponen N6(kmol/jam) F6(kg/jam) %mol BM %mol x BM

1 N2 672,6434 18834,0152 0,1874 28 5,2471

2 H2 2017,9306 4035,8612 0,5622 2 1,1244

3 NH3 898,8580 15280,5860 0,2504 17 4,2571

Total 3589,4320 38116,4618 1,000 10,6286

Massa komponen umpan : 38116,4618 Kg/jam

Densitas campuran : 33 Kg/m10,3348

15,2381005,826286,1019

=××

×=

×−RT

BMP

Volume : 33

m3688,1800/3348,10

1/4618,38116=

mkgjamjamxkg

Ukuran Flash drum :

Volume total = 3688,1800 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2

Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (Ht:D) = 1:4

Volume silinder = 32

83

4DHD s

ππ=×

Volume tutup elipsoidal = 3

24D×

π x 1

Vt = Vs + Vh

Vt = 3

2410

D×π

Diameter tangki = m 11,9144 3,1410

1800,3688241024

33 =×

×=

πtV

Tinggi tangki = m8716,179144,1123

=×

Tinggi tutup elipsoidal = m9786,28716,1741

=×

Tinggi total flash drum = Hs + He = 20,8501 m


LC-211


Tekanan = 19 atm = 1925,1750 kPa

Tekanan design = (1,2 x 1925,1750) = 330,8220 psi

Allowable working stress (S) = 18700 psi

Efisiensi sambungan (E) = 0,8

Corrosion factor (CA) =0,0035 m/thn

Umur alat (n) = 10 thn

Tebal silinder (t) =

ts = AC1,2P2SE

PD n+−

= (10)0,0035330,8220)x(1,20,85)x18700x(2

) 11,9144x (330,8220+

−

= 4,1254 in

maka digunakan silinder dengan tebal tangki 4,5 in (0,1143 m).

C.8 Reaktor Urea (R-201)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi menghasilkan urea, produk samping

air dan produk antara karbamat.

Bahan konstruksi : low alloy steel SA-353

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 455,15 K

Tekanan = 15198,75 kPa = 150 atm

Waktu tinggal (τ) = 30 menit-1 = 0,5jam-1 (Muliawati,2008)

Reaksi = Reaksi I : 2NH3 (g) + CO2 (g) Karbamat (l) Reaksi II : Karbamat (l) Urea (l) + H2O (l)

Tabel LC 5. Komposisi umpan

No Komponen N11 N12 %mol BM %mol x

BM

1 NH3 - 573,909

0

0,6667 17 3,7051


LC-212

2 CO2 286,9545 - 0,3333 44 12,4103

Total 286,9545 573,909

0

1 16,1154

Perhitungan :

A. Volume reaktor

CCO2 = )15,455)(/ .314,8(

(0,3333) 150002 3 KmolKmPakPa

RTmolCOxP

= = 1338,7648mol/m3

V = 33

1

1714,107/ 338,76481

)/ 9545,286.(5,0 mmmol

jamkmoljamCN

AO

AO ==−τ

Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 107,1714 m3

= 128,6056 m3

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga :

Tinggi head (Hh) = 1/6 × D (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh

= π/4 × D2(1/6 × D) = π/24 × D3

Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (3π/8 × D3) + (π/24 × D3) Vt = 10π/24 × D3

m 4,6144 10

128,6056 24 10


==ππ




B. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10π/24 × D3 = 10π/24 × (4,6144 m) 3 = 128,6056 m3



LC-213



= m 5,7679 = 128,6056

9125,6 107,1714×

Tekanan operasi = 15.199 kPa = 150 atm

Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % P desain = (1 + 0,2) × 150 atm

= 180,005 atm

= 2.645,3321 psia





)AC(0,4PSE4

DP(d)silinder Tebal ×+−×

×=

i (Brownell dan Young, 1959)


( ) ( ) ( )

in 6,75300

100042,0 2.645,33214,090,0500.224

6685,181 2.645,3321d

=

×+×−××

×=


D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0,0042 in/tahun (Chuse dan Eber, 1954)



- Umur alat (A) direncanakan :10 tahun

- )AC(0,4P4SEDiP(dh) head Tebal ×+

−×


dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in)


LC-214

S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

( ) ( ) ( )

in 6,75300

100042,0 2.645,33214,090,0500.224

6685,181 2.645,3321d

=

×+×−××

×=

Dipilih tebal head standar = 7 in .

E. Disain pipe

Direncanakan di dalam reaktor dipasang pipa pendingin. Pendingin

menggunakan air pendigin, dengan kondisi sebagai berikut :

Fluida dingin

Laju alir massa air pendingin = 259800 kg/jam

Densitas air pendingin = 998,23 kg/m3

Laju volume = 260,2606 m3/jam

Volum waktu tinggal = 260,2606 m3/jam x 0,5 jam-1

= 130,1303 m3

Laju alir waktu tinggal = 259800 kg/jam x 0,5jam-1

= 129900 kg/jam

Untuk 1 reaktor = 64950 kg/jam=143190,0690 lbm/jam

Temperatur awal (t1) =30°C = 86°F

Temperatur akhir (t2) = 60°C = 140°F

Di luar pipa pendingin (diasumsi sebagai shell) mengalir larutan hasil reaksi,

dengan kondisi sebagai berikut :

Fluida panas

Laju alir fluida masuk = 22382,4510 kg/jam

Densitas bahan = 610,6695 kg/m3

Laju volume = m3/jam

Laju alir waktu tinggal = 22382,4510 kg/jam x 0,5jam-1

= 11191,2255 kg/jam

Temperatur awal (T1) = 190°C = 374°F


LC-215

Temperatur akhir (T2) = 182°C = 359°F

Panas yang diserap oleh air pendingin adalah sebagai berikut :

Panas yang diserap (Q) = 32591000 kJ/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida dingin Selisih

T1 = 374°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F ∆t1 = 273,6°F T2 = 359°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 234°F

T1 – T2 =14,4°F Selisih t2 – t1 =54°F ∆t2 – ∆t1 = 39,6°F

243,15289

273,6234ln

39,6

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

Asumsi pertukaran panas sempurna counter-flow sehingga tidak terjadi

koreksi suhu, maka ∆t = LMTD = 243,15289 °F

Direncanakan spesifikasi pipa yang dipilih sebagai berikut:

Ukuran nominal = 3 in, sch 40

ID = 3,068 in = 0,2556 ft

OD = 3,5 in = 0,2917 ft

Surface perlin ft = 0,917 ft2/ft

Flow area per pipe = 7,38 in2

Panjang = 5 m = 16,4042 ft

Fluida panas: sisi shell, fluida

(2) Kecepatan massa

2L

wsG =

2ftjammlb

0340,15042x16,4042sG

49344,7991⋅

==


LC-216

(3) Bilangan Reynold

Pada Tc = 372,515°F

µ = 0,09265 cP = 0,2242 lbm/ft2⋅jam [Gbr. 15, Kern]

Res = 4Gs/µ

= 4 x 1504,0340 / 0,2242

= 26842,2138

(4) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh

jH = 60 pada Ret = 26842,2138

(5) ho = 3/1

ODGsjH

= 3/1

2917,0

0340,150460

= 1036,5771

Fluida dingin: sisi tube, water

(2′) Kecepatan massa

Flow area tube, at′ = 7,38 in2 = 0,0512 ft2

[Tabel 10, Kern]

ta

WtG = [Pers. (7.2), Kern]

2ftjammlb

75,111029740,0512tG

143190,069⋅

==

(3’) Bilangan Reynold

Pada tc = 113°F

µ = 0,85 cP = 2,0562 lbm/ft2⋅jam

Dari Tabel 10, Kern, untuk 3,5 in OD,

diperoleh

ID = 3,068 in = 0,2556 ft


LC-217

μ

tGIDtRe

×= [Pers. (7.3), Kern]

4580,8310462,0562

75,111029740,2556tRe =

×=

(4′) Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh

jH = 982 pada Ret = 831046,4580

(5′) Pada tc = 113°F

c = 0,95 Btu/lbm⋅°F [Fig.2, Kern]

k = 0,356 Btu/jam.ft2.(°F/ft) [Tabel 4, Kern]

7637,10,356

2,05620,95

k

μc 31

31

=×

=⋅

(6’) 3

1

k

μckjH

tφih

ID

⋅

××=

7637,10,2556

0,356982

tφih

××= = 2411,854

0116,546

4,54,026 x 2961,106

ODIDx

tφih

tφioh

==

=

(7′) Karena viskositas rendah,

maka φs = 1

tφtφ

iohioh ×=

hio = 2411,8543× 1 = 2411,8543

F2ftBtu/jam 5485,6951036,57718543,2411

5771,10368543,2411

ohiohohioh

CU °⋅⋅=+×

=+

×=

[Pers. (6.38), Kern]

Rd = 0,003, hd = 003,01 = 333,3333


LC-218

UD = 333,33335485,695

).(333,3333(695,5485)

dhcUd.hcU

+=

+= 225,3412

A = (252,2599)(225,3412)

515445153,5.ΔΔDU

Q= = 271,7085 ft2

Luas permukaan setiap pipa = 0,917 ft2/ft x 16,4042 ft = 15,0426 ft2

Jumlah pipa = 0426,157085,271 = 18,0625 ≈ 19buah

C.9 KO Drum (F-201)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran gas dan cairan yang

keluar dari reaktor urea (R-201) menuju Low


Bentuk : silinder tegak dengan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade C

Jumlah :1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 190 C = 463,15 K

Tekanan = 150 atm

Laju alir gas, Fgas = 6176,9604 kg/jam = 13617,8504 lbm/jam

Laju alir cairan, Fcairan = 24707,8490 kg/jam = 54471,4181 lbm/jam

Laju alir mol gas, Ngas = 237,5754 kmol/jam

Laju alir mol cairan, Ncairan = 565,1811 kmol/jam

Tabel LC.6 Komposisi pada KO drum

No Komponen N14 %mol BM %mol x BM

1 NH3 158,3836 0,6667 17 11,3333

2 CO2 79,1918 0,3333 44 14,6667

Total 237,5754 1,0000 26,0000


LC-219

Perhitungan :

a. Ukuran tangki

ρgas = K) K)(463,15 L.atm/mol (0,082

kg/mol) (26 atm) (150RTBM P av =

= 102,6902 kg/m3 = 6,4115 lbm/m3

ρcairan = 638,4945 kg /m3 = 39,8645 lbm/ft3

Volume udara, Vgas = 3

av

kg/m 102,6902kmol/jam) 37,5754kg/kmol)(2 26(

ρNBM=

= 60,1514 m3/jam= 0,5901 ft3/detik

Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 38,49456 kg/jam 24707,849

ρF=

= 38,6970 m3/jam = 0,3796 ft3/detik

Kecepatan linear yang diinjinkan : 114.0 −=udaracairanu

ρρ (Walas,1988)

= =−16,4115

39,864514.0 0,3198 ft/detik

Diameter tangki :

D = ==)3198,0)(4/(

0,5901 )4/( ππ u

Vgas 1,5331 ft = 0,4673 m (Walas,1988)

Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft (Walas,1988)

Waktu tinggal = 1 menit = 60 s

Tinggi cairan, Lcairan = 2

3

2 )5331,1)(4/(60/ 0,3796

)4/( ftssft

DV

ππ×

= =12,3438 ft =3,7624 m

Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap

= 3,7624 + 5,5= 17,8438 ft = 5,4387 m

b. Tebal shell tangki :

PHidrostatik = ρ x g x l

= 638,4945 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,7624 m = 23,5423 kPa

P0 = Tekanan operasi = 15198,75 kPa

P = 23,7128 kPa + 15198,75 kPa = 15222,2923 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %


LC-220

Maka, Pdesign = (1,05) (15222,2923 kPa) = 15983,4069 kPa

Joint efficiency = 0,8

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 2,4429 m 0,0621kPa) 40691,2(15983,kPa)(0,8) 402(87218,71

m) (0,4673 kPa) 9(15983,4061,2P2SE

PDt

==−

=

−=

Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 2,4429 in + 1/8 in = 3,6929 in

Tebal shell standar yang digunakan = 4 in (Brownell,1959)

c. Head tangki dan tebal head tangki tangki

Diameter tutup = diameter tangki = 0,4673 m

Ratio axis = Lh:D = 1: 4

Lh = 4673,041Lh

×

=×

D

D= 0,1168 m

L (panjang tangki) = Ls + Lh = 5,4387 m + 2(0,1168 m) = 5,5556 m

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal

tutup 4 in.

C.10 Low Pressure Decomposer (S-201)

Fungsi :Tempat penguraian Amonium Karbamat

Bentuk :Tangki silinder tegak, tutup atas ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Temperatur : 70 0C = 343,15 K

Tekanan : 20 atm = 2026,5 kPa

Laju alir fluida : 24707,8500 kg/jam

Densitas fluida : 731,7037 kg/m3


LC-221

Waktu tinggal : 1 jam-1

Faktor keamanan : 20 %

Reaksi : Karbamat(l) → 2NH3(g) + CO2(g)

Perhitungan :

a. Volume LPD

Laju alir volum, vo = 3kg/m 7037,317

kg/jam 8500,47072= 33,7676 m3/jam

V = vo/τ = (33,7676 m3/jam ) / 1 jam-1 = 33,7676 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 33,7676 m3 = 40,5211 m3

b. Diameter dan tinggi tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 4 : 5

33

23

2

πD165m 40,5211

D45πD

41m5211,40

HπD41V

=

=

=

Maka: D = 3,4560 m ; H = 4,3201 m

Tinggi cairan dalam tangki = 3201,45211,407676,33 x = 3,6000 m = 11,8112 ft

c. Tebal tangki


= 731,8037 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,60m = 25,8145 kPa

P0 = Tekanan operasi = 2000 kPa

P = 25,8145 kPa+ 2000 kPa = 2025,8148 kPa



LC-222




Tebal shell tangki silinder :

in 2,11260,0537mkPa) 1481,2(2025,8kPa)(0,8) 42(87218,71

m) (3,4560 kPa) (2025,81481,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 4 in

d. Head tangki dan tebal head tangki tangki



Lh = 4560,341Lh

×

=×

D

D= 0,8640 m

L (panjang tangki) = Ls + Lh = 4,3201 m + 0,8640 m = 5,1841 m


tutup 4 in.

e. Disain pipe

Fluida dingin

Laju alir air pendingin = 151300 kg/jam = 333559,0060 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = 30°C = 86°F


Fluida panas

Laju alir fluida masuk = 24707,8500 kg/jam = 54471,4203 lbm/jam



Panas yang diserap (Q) = 1,8983x107 kJ/jam = 1,7992x107 Btu/jam


LC-223

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas Fluida dingin Selisih T1 = 374°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F ∆t1 = 234°F T2 = 158°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 72°F

T1 – T2 =216°F Selisih t2 – t1 = 54°F ∆t2 – ∆t1 = 162°F

4448,137

23472ln

162

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

454216

ttTT

R12

21 ==−−

=

2308,086374

54tTtt

S11

12 =−

=−−

=

Maka dari grafik 18 (Kern,1965) diperoleh Ft = 0,951

∆t = Ft x LMTD = 130,5726 °F

(2) Tc dan tc

2662

1583742

TTT 21

c =+

=+

= °F

1132

861402

ttt 21

c =+

=+

= °F

Direncanakan spesifikasi pipa yang dipilih sebagai berikut :

Ukuran nominal = 6 in, sch 40

ID = 6,065 in = 0,5054 ft

OD = 6,625 in = 0,5521 ft

Surface perlin ft = 1,734 ft2/ft

Flow area per pipe = 28,9 in2

Panjang = (3/4) dari tinggi cairan

= (3/4) 3,60 = 2,70 m = 8,8584 ft

Fluida dingin : sisi tube,cooler water

(3) Flow area tube,at’ = 28,9 in2 (Tabel 10, Kern)

Kecepatan massa


LC-224

t

t awG = (Pers. (7.2), Kern)

57509,4895 90,28

333559,006==tG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 113°F

µ = 0,621 cP = 1,5004 lbm/ft2⋅jam

Dari tabel 10, Kern, untuk 6 in OD,diperoleh :

ID = 6,065 in = 0,5054 ft

µt

tGID×

=Re (Pers.(7.3),Kern)

19371,56215004,157509,4895 0,5054Re =

×=t

(5) Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 145 pada Ret = 19371,5621

(6) Pada tc = 113°F

c = 0,98 Btu/lbm.°F

k = 0,432 Btu/jam lbm ft.°F

5042,1432,0

5004,1 0,98. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

186,4311 5042,15054,0

0,432145 =××=t

ihϕ

170,6724 625,6065,6186,4311 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)

170,6724 1170,6724 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕ

ϕ


LC-225

Fluida panas: sisi shell,fluida

(3’) Kecepatan massa

L

wGs 2= (Pers. (7.2), Kern)

3074,57478,8584 x 2

54471,4203==sG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 266°F

µ = 0,6639 cP = 1,6066 lbm/ft⋅jam

µ

ss

G×=

4Re (Pers. (7.3), Kern)

7654,6794 1,6066

3074,5747 4Re =×

=s

(5′) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 40 pada Res = 7654,6794

(6’) 3

1

×=ODG

jHh so

708,80895521,0

5747,307440 =

×=oh

FftBtu/jam5516,1378089,0876724,1708089,0876724,170

hhhh

U 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=

Rd = 0,003, hd = 003,01 = 333,3333

UD = 333,33335516,137

).(333,3333(137,5516)hU

.hU

dc

dc

+=

+= 97,3710

A = 130,5726)(97,3710)(

117992412,0.ΔΔU

Q

D

= = 1415,1672 ft2

Luas permukaan setiap pipa = 1,734 ft2/ft x 1415,1672 ft = 15,3604 ft2

Jumlah pipa = 3604,151672,1415 = 92,1308 ≈ 92 buah


LC-226

C.11 KO Drum (F-202)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran gas dan cairan yang keluar dari

Low Pressure Decomposer (S-201)

Bentuk : silinder tegak dengan alas ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade C

Jumlah :1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 70 C = 343,15 K

Tekanan = 20 atm

Laju alir gas, Fgas = 4892,1553 kg/jam = 10785,3400 lbm/jam

Laju alir cairan, Fcairan = 19815,6947 kg/jam = 43686,0800 lbm/jam

Laju alir mol gas, Ngas = 237,5754 kmol/jam

Laju alir mol cairan, Ncairan = 565,1811 kmol/jam

Tabel LC.7 Komposisi pada KO drum

No Komponen N14 %mol BM %mol x BM

1 NH3 125,4399 0,6667 17 11,3333

2 CO2 62,7199 0,3333 44 14,6667

Total 188,1598 1,0000 26,0000

Perhitungan :

a. Ukuran tangki

ρgas = K) K)(343,15 L.atm/mol (0,082

kg/mol) (26 atm) (20RTBM P av =

= 18,4801 kg/m3 = 1,1538 lbm/m3

ρcairan = 639,0352 kg /m3 = 39,8983 lbm/ft3

Volume udara, Vgas = 3

av

kg/m 18,4801kmol/jam) 88,1598kg/kmol)(1 26(

ρNBM=

= 264,7248 m3/jam= 2,5968 ft3/detik

Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 39,03526 kg/jam 19815,6947

ρF=


LC-227

= 31,0088 m3/jam = 0,3042 ft3/detik

Kecepatan linear yang diinjinkan : 114.0 −=udaracairanu

ρρ (Walas,1988)

= =−11,1538

39,898314.0 0,8113 ft/detik

Diameter tangki :

D = ==)8113,0)(4/(

2,5968 )4/( ππ u

Vgas 2,0193 ft = 0,6155 m (Walas,1988)

Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft (Walas,1988)

Waktu tinggal = 1 menit = 60 s

Tinggi cairan, Lcairan = 2

3

2 )0193,2)(4/(60/ 0,3042

)4/( ftssft

DV

ππ×

= = 5,7017 ft = 1,7378 m

Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap

= 5,7017 + 5,5= 11,2017 ft = 3,4143 m

b. Tebal shell tangki :


= 639,0352 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,7378 m = 10,8836 kPa

P0 = Tekanan operasi = 2026,500 kPa

P = 10,8836 kPa + 2026,500 kPa = 2037,3836 kPa




Allowable stress = 13700 psia = 94458 kPa (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,3489 m 0,0089kPa) 5281,2(2139,2kPa)(0,8) 2(94458

m) (0,6155 kPa) (2139,25281,2P2SE

PDt

==−

=

−=



LC-228


Tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Brownell,1959)

d. Head tangki dan tebal head tangki tangki



Lh = 6155,041Lh

×

=×

D

D= 0,1539 m

L (panjang tangki) = Ls + Lh = 3,4143 m + 2(0,1539 m) = 3,5682 m


tutup 2 in.

C.12 Evaporator I (FE-301)

Fungsi : untuk menaikkan konsentrasi larutan urea dengan menguapkan

air.

Bentuk : Long-tube Vertical Evaporator

Tipe : Single Effect Evaporator

Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Dipakai : 1 1/2 in OD Tube 18 BWG, panjang = 16 ft

Jumlah : 1 unit

Fluida panas

Laju alir steam masuk = 3704,2 kg/jam = 8166,353 lbm/jam



Fluida dingin

Laju alir cairan masuk = 19815,6914 kg/jam = 43686,07 lbm/jam


Temperatur akhir (t2) = 128,96°C = 264,128°F

Panas yang diserap (Q) = 7940800 kJ/jam = 7526426 Btu/jam


LC-229


Hot fluid Cold fluid Selisih 1202 Temp.yang lebih tinggi 315,644 886,356 662 Temp.yang lebih rendah 264,128 397,872 540 selisih 51,516 -488,484

609,8516

886,356397,872ln

488,484-

ΔtΔtln

ΔtΔtLMTD

1

2

12 =

=

−

= °F

10,482251,516

540ttTTR

12

21 ==−−

=

328,0158932

106,128tTtt

S11

12 =−

=−−

=


∆t = Ft x LMTD = 495,8203 °F

(2) Tc dan tc

5402

66212022

TTT 21c =

+=

+= °F

289,8862

264,128644,3152

ttt 21c =

+=

+= °F

Dalam perancangan ini digunakan spesifikasi:

- Diameter luar tube (OD) = 1 1/2 in

- Jenis tube = 18 BWG

- Pitch (PT) = 1 7/8 in triangular pitch

- Panjang tube (L) = 16 ft a. Dari Tabel 8 (Kern, 1965) heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin

heavy organics, diperoleh nilai UD = 6-60 Btu/jam⋅ft2⋅°F dan faktor pengotor

(Rd) = 0,003

Diambil UD = 36 Btu/jam⋅ft2⋅°F

Luas permukaan untuk perpindahan panas,


LC-230

2

oo2

D

ft6595,421F8203,495

FftjamBtu36

Btu/jam7526426ΔtU

QA =×

⋅⋅

=×

=

Luas permukaan luar (a″) = 0,3925 ft2/ft (Tabel 10, Kern, 1965)

Jumlah tube, 1432,67/ftft 0,3925ft16

ft6595,421aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah

b. Dari Tabel 9 (Kern, 1965) nilai yang terdekat adalah 70 tube dengan ID shell

21,25 in.

c. Koreksi UD

2ft6000,439

/ft2ft0,392570ft 16

"atNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu5308,34F8203,495439,6000ft

Btu/jam 7526426ΔtA

QU22D °⋅⋅

=°×

=⋅

=

Fluida dingin: sisi shell, larutan urea

(3) Flow area shell

T

's

s PBCD

a×××

=144

ft2 [Pers. (7.1), Kern]

Ds = Diameter dalam shell = 21,25 in

B = Baffle spacing = 8 in

PT = Tube pitch = 1 7/8 in

C′ = Clearance = PT – OD

= 1 7/8 – 1 1/2 = 3/8 in

20,3542ft7/8) (1144

83/8)(21,25sa =

×

××=

(4) Kecepatan massa

sa

wsG = [Pers. (7.2), Kern]

2ftjam

mlb9390,23057

0,3542sG8166,3530

⋅==


LC-231


Pada tc = 212,064°F


Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 1/2 in dan

1 7/8 tri. pitch, diperoleh de = 1,06 in.

De =1,06/12 = 0,0883 ft

μsGeD

sRe×

= [Pers. (7.3), Kern] 4968,27597,0154

23057,93900,0883sRe =

×=


jH = 27 pada Ret = 2759,4968

(7) Pada tc = 212,064°F



9861,00,135

7381,00,55

k

μc 31

31

=×

=⋅

Fluida panas: sisi tube, steam

(3′) Flow area tube, at′ = 1,54 in2

[Tabel 10, Kern]

n144

'tatN

ta×

×= [Pers. (7.48), Kern]

2ft0,18722144

1,5470ta =

×

×=


ta


2ftjam

mlb9233424,638

0,1872tG43686,07

⋅==



LC-232

Pada Tc = 752°F

µ = 0,024 cP = 0,05808 lbm/ft2⋅jam

Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/2 in OD,

18 BWG, diperoleh

ID = 1,4 in = 0,1167 ft

μ

tGIDtRe

×= [Pers. (7.3), Kern]

2468885,562 0,05808

9233424,6380,1167tRe =

×=


jH = 855 pada Ret = 468885,5622

(7′) Pada Tc = 752°F



9861,00,0315

,0580800,52

k

μc 31

31

=×

=⋅

(8) 3

1

kμc

DekjH

sφoh

⋅

××=

9861,00,0883

0,13527

sφ

h O ××=

= 59,5597

(9) 0,14

0,80,7015

0,14

wsφ

==

ϕϕ =0,98

sφsφoh

oh ×=

ho = 59,5597 × 0,98 = 58,4742

(8’) 3

1

k

μckjH

tφih

ID

⋅

××=


LC-233

9861,00,1167

0,0315855

tφih

××=

= 227,6339

1,5

1,4 x 227,6339

ODID

xtφih

tφioh

=

=

= 212,4583

(9′) Karena viskositas rendah, maka φs = 1 [Kern, 1965]

tφtφ

iohioh ×=

hio = 212,4583 × 1 = 212,4583 (10) Clean Overall coefficient, UC

FftBtu/jam45,85394742,58212,45834742,58212,4583

hhhh

U 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=

[Pers. (6.38), Kern]

(11) Faktor pengotor, Rd

0,007234,530845,8539

5308,3445,8539UUUU

RDC

DCd =

×−

=×−

=

[Pers. (6.13), Kern] Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi dapat diterima.

Pressure drop

Fluida panas : sisi tube

(1) Untuk Ret = 87650,03

(2) f = 0,00017 ft2/in2 (Gbr.26, Kern)

s = 0,048

φt = 1

(3) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)


LC-234

(1)(0,048)) (0,1167)1010(5,22

4)(16)(2)43634,6898((0,00017)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,0487 psi

(4) Dari Gbr. 27, Kern, 1965 pada diperoleh 2g'

2V= 0,0054

psi 8000,1

.0,00540,048(4).(4)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=

∆PT = ∆Pt + ∆Pr

= 0,0487 psi + 1,8000psi

= 1,8487 psi

∆Pt yang diperbolehkan ≤ 10 psi (memenuhi)

Fluida dingin : sisi shell

(1′) Untuk Res = 14761,9831

f = 0,0028 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 0,7597

(2′) BL x 12 1N =+

8

16 x 12 1N =+ = 96 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 21,25/12 = 0,66667 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (0,576). (0,7597) . 1010.22,5

(96) (1,7708). . 223)(123348,90 0,0028 sP =∆ = 0,1031psi


C.13 Evaporator II (FE-302)


LC-235

Fungsi : untuk meningkatkan konsentrasi larutan urea dengan menguapkan

air.

Bentuk : Long-tube Vertical Evaporator

Tipe : Single Effect Evaporator


Dipakai : 1 1/4 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft

Jumlah : 1 unit

Fluida panas

Laju alir steam masuk = 2789,3000kg/jam = 6149,3470 lbm/jam



Fluida dingin

Laju alir cairan masuk = 17534,9672 kg/jam = 38657,94 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = 128,96°C = 264,128°F

Temperatur akhir (t2) = 157,58°C = 315,644°F



Hot fluid Cold fluid Selisih 1202 Temp.yang lebih tinggi 315,644 616,356 662 Temp.yang lebih rendah 264,128 307,872 542 selisih 51,516 308,484

4114,444

307,484616,356ln

308,484

ΔtΔtln

ΔtΔtLMTD

1

2

12 =

=

−

= °F

6,9881 51,516

360ttTTR

12

21 ==−−

=

0771,0128,264932

51,516tTttS

11

12 =−

=−−

=


∆t = Ft x LMTD = 437,7452 °F

(2) Tc dan tc


LC-236

7522

5729322

TTT 21c =

+=

+= °F

886,2892

644,315128,2642

ttt 21c =

+=

+= °F


- Diameter luar tube (OD) = 1 1/4 in


- Pitch (PT) = 1 9/16 in triangular pitch

- Panjang tube (L) = 12 ft d. Dari Tabel 8 (Kern, 1965) heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin

heavy organics, diperoleh nilai UD = 6-60 Btu/jam⋅ft2⋅°F dan faktor pengotor

(Rd) = 0,003



2

oo2

D

ft2142,616F7452,437

FftjamBtu24

Btu/jam 6473875ΔtU

QA =×

⋅⋅

=×

=

Luas permukaan luar (a″) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern, 1965)

Jumlah tube, 9892,156/ftft 0,3271ft12

ft2141,616aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah

e. Dari Tabel 9 (Kern, 1965) nilai yang terdekat adalah 164 tube dengan ID

shell 25 in.

f. Koreksi UD

2

2

"t

ft28,2224/ftft0,3271425ft 16

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu9740,22F7452,437ft 616,2142

Btu/jam 6473875ΔtA

QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=


LC-237

Fluida dingin: sisi shell, urea solution (3) Flow area shell

n x TP144

B'CsDsa

×

××= ft2 [Pers. (7.1), Kern]

Ds = Diameter dalam shell = 25 in




= 1 9/16 – 1 1/4 = 5/16 in

2ft 0,156252 x 9/16) (1144

95/16)(25sa =

×

××=

(4) Kecepatan massa

sa

wsG = [Pers. (7.2), Kern]

2ftjammlb

8121,2474100,1563sG

38657,94⋅

==


Pada tc = 289,886°F


Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 1/4 in dan

1 9/16 tri. pitch, diperoleh de = 0,91 in.

De =0,91/12 = 0,0758 ft

μsGeD

sRe×

= [Pers. (7.3), Kern] 6198,403790,4645

247410,820,0758sRe =

×=


jH = 112 pada Ret = 40379,6198

(7) Pada tc = 289,886°F



8380,00,153

0,46450,192

k

μc 31

31

=×

=⋅


LC-238

Fluida panas: sisi tube, steam

(3′) Flow area tube, at′ = 1,04 in2

[Tabel 10, Kern]

n144

'tatN

ta×

×= [Pers. (7.48), Kern]

2ft 0,59224144

1,04164ta =

×

×=


ta


2ftjammlb

10383,51200,5922tG

6149,3470⋅

==


Pada Tc =752°F

µ = 0,024cP = 0,05802 lbm/ft2⋅jam

Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/4 in OD,

18 BWG, diperoleh

ID = 1,15 in = 0,0958 ft

μ

tGIDtRe

×= [Pers. (7.3), Kern]

6205596,3980,05802

10383,51200,0958tRe =

×=


jH = 476 pada Ret = 205596,397

(7′) Pada Tc = 752°F



9861,00,0315

,0580800,52

k

μc 31

31

=×

=⋅


LC-239

(8) 3

1

kμc

DekjH

sφoh

⋅

××=

8380,00,07583

0,15112

sφ

hO ××=

= 185,6562

(9) sφsφoh

oh ×=

ho = 185,6562 × 1 = 185,6562

(8’) 3

1

k

μckjH

tφih

ID

⋅

××=

9861,00,0958

0,0315476

tφih

××=

= 154,2798

1,25

1,15 x 154,2798

ODID

xtφih

tφioh

=

=

= 177,4218

(9′) Karena viskositas rendah, maka φs = 1 [Kern, 1965]

tφtφ

iohioh ×=

hio = 177,4218 × 1 = 177,4128 (10) Clean Overall coefficient, UC

FftBtu/jam 7228,90185,6562177,4128185,6562177,4128

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=

[Pers. (6.38), Kern


0,032522,974090,7222

9740,2290,7228UUUU

RDC

DCd =

×−

=×−

=

[Pers. (6.13), Kern] Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.


LC-240

Pressure drop


(1) Untuk Ret = 205596,4

(2) f = 0,00018 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,048

φt = 1

(3) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,048)) (0,09583)1010(5,22

1)(16)(2)10383,5120((0,00018)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,005173 psi


2V= 0

psi 0

.00,048(4).(2)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,005173 psi + 0 psi

= 0,005173 psi



(1′) Untuk Res = 40379,6198

f = 0,00144 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 0,7147

(2′) BL x 12 1N =+

9

12 x 12 1N =+ = 16 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 25/12 = 2,0833 ft


LC-241

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (0,7147). (0,09583) . 1010.22,5

(16) (3,2500). . 221)(247410,81 0,00144 sP =∆ = 1,0384 psi


C.14 Heater Nitrogen (E-101)

Fungsi : Memanaskan nitrogen sebelum masuk reaktor amonia (R-101)


Dipakai : 0,75 in OD tube 16 BWG, panjang = 20 ft, 8 pass

Fluida panas




Fluida dingin

Laju alir fluida dingin = 31390,0272 kg/jam = 69203,0000 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = 30°C = 100,4°F

Temperatur akhir (t2) = 450°C = 842 °F



Fluida Panas Fluida Dingin Selisih

T1 = 1202°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 842°F ∆t1 = 90°F

T2 = 662°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 486°F

T1 – T2 =540°F Selisih t2 – t1 = 756°F ∆t2 – ∆t1 = -214°F

459,5710

360576ln

216-

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F


LC-242

0,7140756540

ttTTR

12

21 ==−−

=

0,6770861202

756tTttS

11

12 =−

=−−

=


∆t = Ft x LMTD = 441,1880 °F (2) Tc dan tc

7522

5729322

TTT 21

c =+

=+

= °F

464284286

2tt

t 21c =

+=

+= °F

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:

- Diameter luar tube (OD) = 0,75 in


- Pitch (PT) = 1,3125 in triangular pitch

- Panjang tube (L) = 20 ft

o Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida

dingin gases, diperoleh UD = 5 - 50, faktor pengotor (Rd) = 0,003



2

oo2

D

ft1460,250F186,3855

FftjamBtu47

Btu/jam 236644504,7ΔtU

QA =×

⋅⋅

=×

=

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)

Jumlah tube, 63,7152 /ftft0,1963ft20

ft 250,1460aL

AN2

2

"t =×

=×

= buah

o Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 78 tube dengan

ID shell 12 in.

o Koreksi UD


LC-243

2

2

"t

ft 306,228/ftft0,196378ft 20

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu28,5902F186,3855ft306,228

Btu/jam 2000000ΔtA

QU22D °⋅⋅

=°×

=⋅

=

Fluida panas : sisi tube,steam


naN

a ttt ×

×=

144

'

(Pers. (7.48), Kern)

0204,08144

302,078=

××

=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


89563,6455 0204,0

1831,4000==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 752°F

µ = 0,024 cP = 0,0581 lbm/ft2⋅jam

Dari tabel 10, Kern, untuk 0,75 in OD, 18 BWG, diperoleh :

ID = 0,620 in = 0,0517 ft

µt

tGID×


79673,8091 0581,089563,6455 0,0517Re =

×=t


(7) Pada Tc = 752°F



8744,00232,0

0581,0 0,267. 31

31

=

×=

kc µ


LC-244

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

77,7377 8744,00517,0

0,0232198 =××=t

ihϕ

64,263175,0

620,077,7377 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


64,2631 164,2631 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕ

ϕ

Fluida dingin: sisi shell,gases

(3’) Flow area shell

2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)



PT = Tube pitch = 1,3125 in


= 1,3125 – 0,75 = 0,5625 in

0,21438144

65625,012=

×××

=sa ft 2


s

s awG = (Pers. (7.2), Kern)

9322947,7140,2143

69203,0000==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 464°F

µ = 0,0264 cP = 0,0639 lbm/ft⋅jam


LC-245

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 in triangular pitch, diperoleh De = 0,55 in.

De = 0,55/12 = 0,0458 ft

µ

ses

GD ×=Re (Pers. (7.3), Kern)

9231683,105 0,0639

9322947,714 0,0458Re =×

=s


(7’) Pada tc = 464°F

c = 0,267 Btu/lbm⋅°F


0,90260232,0

0,0639267,0. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

259,49920,9026 0,0458

0232,0568 =××=s

ohϕ

(9’) Karena viskositas rendah, maka diambil sϕ = 1 (Kern, 1965)

259,49921259,4992 =×=×= ss

oo

hh ϕ

ϕ

(10) Clean Overall Coefficient, UC

FftBtu/jam5076,51259,499264,2631259,499264,2631

hhhh

U 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=

(Pers. (6.38), Kern) (11) Faktor pengotor, Rd

0,01565902,285076,515902,285076,51

UUUU

RDC

DCd =

×−

=×−

=

(Pers. (6.13), Kern) Rd hitung = 0,0156 ≥ Rd batas = 0,003, maka spesifikasi heater dapat diterima

Pressure drop


(1) Untuk Ret = 79673,8091


LC-246

(2) f = 0,000125 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,643

φt = 1

(3) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,643)) (0,0486)1010(5,22

8)()20(2)89563,6455((0,000125)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,0231 psi


2V= 0

psi 0

.00,643(4).(8)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,3545 psi + 0 psi

= 0,0231 psi



(1′) Untuk Res = 231683,1059

f = 0,0019 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 1,122

(2′) BL x 12 1N =+

620 x 12 1N =+ = 40 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 12/12 = 1 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)


LC-247

(1) (1,122). (0,0468) . 1010.22,5

(40) (1). . 249)(322947,71 0,0019 sP =∆ = 0,2548 psi


C.15 Heater Hidrogen (E-102)

Fungsi : Memanaskan hidrogen sebelum masuk reaktor amonia (R-101)



Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin



Temperatur akhir (t2) = 450°C = 842 °F

Panas yang diserap (Q) = 38662000 kJ/jam = 36644504,72 Btu/jam


Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 1202°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 842°F ∆t1 = 360°F T2 = 662°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 576°F

T1 – T2 = 540°F Selisih t2 – t1 = 756°F ∆t2 – ∆t1 = -216°F

459,5710

360576ln

216-

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

0,7140756540

ttTTR

12

21 ==−−

=

0,6770861202

756tTttS

11

12 =−

=−−

=


LC-248



7522

5729322

TTT 21

c =+

=+

= °F

471,22

8424,1002

ttt 21

c =+

=+

= °F




- Pitch (PT) = 0,9375 in triangular pitch






2

oo2

D

ft1048,4183F186,3855

FftjamBtu47


QA =×

⋅⋅

=×

=


Jumlah tube, 1331,8596/ftft0,1963ft16

ft 4183,1048aL

AN2

2

"t =×

=×

= buah

o Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 1377 tube

dengan ID shell 39 in.

o Koreksi UD

2

2

"t

ft 4324,8816/ftft0,19631337ft 16

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu45,4592F186,3855ft4324,8816

Btu/jam 236644504,7ΔtA

QU22D °⋅⋅

=°×

=⋅

=



LC-249


naN

a ttt ×

×=

144

'


5628,22144268,01337

=×

×=ta ft 2

(8) Kecepatan massa

t


15514,70955628,2

39760,3217==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 752°F

µ = 0,0243 cP = 0,0588 lbm/ft2⋅jam


ID = 0,584 in = 0,0486 ft

µt

tGID×


3154075,9500486,0

15514,7095 0,584Re =×

=t


(11) Pada Tc = 752°F



5381,0185,0

0588,0 0,49. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

812,0315 5381,00486,0

0,185397 =××=t

ihϕ


LC-250

474,226475,0

584,0812,0315 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


474,2264 1474,2264 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕ

ϕ



2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)



PT = Tube pitch = 0,9375in


= 0,9375 – 0,75 = 0,1875 in

0,81251144

51875,039=

×××

=sa ft 2


s


18251,36270,8125

14829,2322==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 471,2°F

µ = 0,0182 cP = 0,0440 lbm/ft⋅jam


De = 0,55/12 = 0,0458 ft

µ

ses



LC-251

18992,8433 0,0440

18251,3627 0,0458Re =×

=s


(7’) Pada tc = 471,2°F



0,9695174,00,04406,3. 3

13

1

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

298,12580,9695 0,0458

1740,081 =××=s

ohϕ


298,12581298,1258 =×=×= ss

oo

hh ϕ

ϕ


FftBtu/jam0500,183298,1258474,2264298,1258474,2264

hhhh

U 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=


0,01654593,450500,1834593,450500,183

UUUU

RDC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop


(3) Untuk Ret = 154075,9503

(4) f = 0,000183 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,0023

φt = 1


LC-252

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,0023)) (0,0486)1010(5,22

1)(16)(2)15514,7095((0,000183)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,3545 psi


2V= 0

psi 0

.00,0023(4).(1)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,3545 psi + 0 psi

= 0,3545 psi



(1′) Untuk Res = 18992,8434

f = 0,0021 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 1,012

(2′) BL x 12 1N =+

5

16 x 12 1N =+ = 38,5 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 39/12 = 3,2500 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (1,012). (0,0468) . 1010.22,5

(38,5) (3,2500). . 28)(18251,362 0,0021 sP =∆ = 0,0248 psi



LC-253

C.16 Kondenser (E-103)

Fungsi : Mendinginkan ammonia sebelum masuk ke flash drum (F-101)



Fluida panas


Temperatur awal (T1) = 450°C = 842 °F

Temperatur akhir (T2) = -35°C = -31°F

Fluida dingin

Laju alir fluida dingin = 48637 kg/jam = 107225,1302 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = -80°C = -112°F

Temperatur akhir (t2) = -30°C = -22°F


∆t = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 842°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = -112°F ∆t1 = 873°F T2 = -31°F Temperatur yang lebih rendah t1 = -22°F ∆t2 = 72°F

T1 – T2 = 135,4°F Selisih t2 – t1 = 90°F ∆t2 – ∆t1 = 783°F

344,6112

90873ln

783

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

18,845

846ttTT

R12

21 ==−−

=

0,04902)76(842

72tTtt

S11

12 =−−

=−−

=

Dari Fig. 18 Kern , 1965 diperoleh FT = 0,97

Maka : ∆t = FT × LMTD = 335,6513 °F (1) Tc dan tc

-672

-22)(112-2

TTT 21

c =+

=+

= °F


LC-254

405,52

-31)(8422

TTT 21

c =+

=+

= °F

Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:

• Diameter luar tube (OD) = 0,75 in

• Jenis tube = 18 BWG

• Pitch (PT) = 1 in square pitch

• Panjang tube (L) = 20 ft

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gases dan

fluida dingin water, diperoleh UD =2 - 50, faktor pengotor (Rd) = 0,003



2

oo2

D

ft1485,8698 F 111,1995

FftjamBtu35

Btu/jam 675782979,16ΔtU

QA =×

⋅⋅

=×

=



ft 1485,8698aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 394 tube dengan

ID shell 25

in.

c. Koreksi UD

2

2

"t

ft1546,8440 /ftft0,1963394ft 20

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu33,6203 F111,1995 ft1546,8440


QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=



naN

a ttt ×

×=

144

'



LC-255

0,45692144652,0394

=×

×=ta

ft 2

(4) Kecepatan massa

t

t awG =

3183904,426 0,4569

84031,5517==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 99,5 °F

µ = 0,0105 cP = 0,0254 lbm/ft2⋅jam


ID = 0,482 in = 0,0402 ft

µt

tGID×


9290810,739 0254,0

3183904,426 0,0402Re =×

=t


(7) Pada Tc = 99,5°F

c = 0,295Btu/lbm.°F

k = 0,1504Btu/jam lbm ft.°F

3679,01504,0

0254,0 0,295. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

NO Komponen y ρ y x ρ

1 H2 0,5622 0,009 0,0051

2 N2 0,1874 0,018 0,0034

3 NH3 0,2504 0,008 0,0020

Total 0,0105


LC-256

766,0675 3679,00402,0

0,1504556 =××=t

ihϕ

492,326075,0482,0766,0675 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


492,3260 1492,3260x ==

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕϕ

Fluida dingin: sisi shell


2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)



PT = Tube pitch = 1 in


= (1) – 0,75 = 0,25 in

0,13021144

325,025=

×××

=sa ft 2


s


9823488,9991302,0

2107225,130==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = -40°F

µ = 3,184 cP = 7,7024 lbm/ft⋅jam

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 in square pitch, diperoleh De = 0,95 in.

De = 0,95/12 = 0,07917ft


LC-257

µ

ses


8463,9537 7024,7

9823488,999 0,07917Re =×

=s


(7’) Pada tc = -40°F



3,2766 0843,0

7024,7385,0. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

163,9846 2766,3 0,0791

0843,047 =××=s

ohϕ


163,9846 1163,9846 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam 0117,123163,9846492,3260163,9846492,3260

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

= (Pers. (6.38),

Kern)


0,02166204,33123,01176204,33123,0117

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=

(Pers. (6.13), Kern) Rd hitung = 0,0216 ≥ Rd batas = 0,003, maka spesifikasi cooler dapat diterima

Pressure drop


(1) Untuk Ret = 290810,7399

f = 0,00011 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)


LC-258

s = 0,9533

φt = 1

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,9533)) (0,0402)1010(5,222)(20)(2)4263,183904((0,00011)

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,0744 psi


2V= 0,0048

psi 0403,0

.0,00481

(4).(2)2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,0744 psi + 0,0403psi

= 0,1147 psi



(1′) Untuk Res = 8463,9537

f = 0,00024ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s =0,876

(2′) BL x 12 1N =+

320 x 12 1N =+ = 80 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 25/12 = 2,0833 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)


LC-259

(1) (0,876). (0,0458) . 1010.22,5

(80) (2,0833). . 299)(823488,99 0,00024 sP =∆ = 7,1808 psi

∆Ps yang diperbolehkan ≤ 10 psi (memenuhi)

C.17 Hea t Exchanger (E-104)

Fungsi : Memanaskan campuran amonia sebelum masuk reaktor urea (R-201)



Fluida panas




Fluida dingin


Temperatur awal (t1) = - 35°C = -31°F

Temperatur akhir (t2) = 182°C = 359,6 °F

Panas yang diserap (Q) = 199319500kJ/jam = 188917691,9 Btu/jam


Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 932°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 359,6°F ∆t1 = 572,4°F T2 = 572°F Temperatur yang lebih rendah t1 = -31°F ∆t2 = 603°F

T1 – T2 = 360°F Selisih t2 – t1 = 390,6°F ∆t2 – ∆t1 = 30,6°F

765,2709

842,4693ln

149,4

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

1,382390,6540

ttTTR

12

21 ==−−

=

0,317)31(6,359

390,6tTttS

11

12 =−−

=−−

=


Maka : ∆t = FT × LMTD = 734,6601°F


LC-260

(2) Tc dan tc

9322

66212022

TTT 21

c =+

=+

= °F

164,32

6,359312

ttt 21c =

+−=

+= °F




- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch



dingin heavy organic, diperoleh UD = 6 - 60, faktor pengotor (Rd) = 0,003



2

oo2

D

ft7938,5640F558,1888

FftjamBtu60

Btu/jam 9188917691,ΔtU

QA =×

⋅⋅

=×

=



ft 5640,7938aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah


ID shell 31 in.

o Koreksi UD

2

2

"t

ft 5714,8/ftft0,3925728ft 20

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu59,2230F558,1888ft5714,8

Btu/jam 9188917691,ΔtA

QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=




LC-261

naN

a ttt ×

×=

144

'


8443,02144334,0728

=×

×=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


7242786,561 8443,0

8204979,298==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 752°F

µ = 0,023 cP = 0,0556 lbm/ft2⋅jam


ID = 1,15 in = 0,0958 ft

µt

tGID×


418172,21 0556,0

7242786,561 0,0958Re =×

=t


(7) Pada Tc = 752°F



3274,0812,0

0556,0 0,513. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

2202,4000 3274,00958,0

0,812794 =××=t

ihϕ


LC-262

3377,013475,015,12202,4 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


3377,0134 13377,0134 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕϕ



2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)





= 1 – 0,75 = 0,25 in

0,16152144

325,031=

×××

=sa ft 2


s


7133217,5040,1615

21509,0763==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 164,3°F

µ = 0,42 cP = 1,0162 lbm/ft⋅jam


De = 0,73/12 = 0,0608 ft

µ

ses



LC-263

7976,29601,0162

133217,504 0,0608Re =×

=s

(6′) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 50 pada Res =7976,2960

(7’) Pada tc = 164,3°F



1,37512958,0

1,0162757,0. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

334,32501,37510,0608

2958,050 =××=s

ohϕ


334,3251334,3250 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam2084,304334,3253377,0134334,3253377,0134

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=


0,01342230,592084,3042230,592084,304

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop


(1) Untuk Ret = 418172,2111

(2) f = 0,00135 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,082

φt = 1


LC-264

(3) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,082)) (0,0958)1010(5,22

2)(20)(2)7242786,561((0,00135)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,7759 psi


2V= 0,0076

psi 74146,0

.0,00760,082(4).(2)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,7759 psi + 0,7416 psi

= 1,5174 psi



(1′) Untuk Res = 7976,2690

f = 0,0029 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 0,71

(2′) BL x 12 1N =+

3

20 x 12 1N =+ = 80 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 31/12 = 2,5833 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (0,71). (0,0608) . 1010.22,5

(80) (2,5833). . 247)(133217,50 0,0029 sP =∆ = 4,7176 psi



LC-265

C.18 Heater (E-201)

Fungsi : Memanaskan karbondioksida sebelum masuk reaktor urea

(R-201)



Fluida panas




Fluida dingin



Temperatur akhir (t2) = 182°C = 359,6 °F

Panas yang diserap (Q) = 1661100kJ/jam = 1574412,83 Btu/jam



T1 = 1202°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 359,6°F ∆t1 = 842,4°F

T2 = 662°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 585°F

T1 – T2 = 540°F Selisih t2 – t1 = 282,6°F ∆t2 – ∆t1 = 257,4°F

705,896

842,4585ln

257,4

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

1,911282,6540

ttTTR

12

21 ==−−

=

0,251861202

282,6tTttS

11

12 =−

=−−

=


Maka : ∆t = FT × LMTD = 671,876°F


LC-266

(2) Tc dan tc

9322

66212022

TTT 21

c =+

=+

= °F

222,82359,686

2tt

t 21c =

+=

+= °F




- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch






2

oo2

D

ft3473,73F564,8728

FftjamBtu38


QA =×

⋅⋅

=×

=



ft 73,3473aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah


ID shell 8 in.

o Koreksi UD

2

2

"t

ft 75,3792/ftft0,196324ft 16

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu36,9756F564,8728ft75,3792


QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=



LC-267


naN

a ttt ×

×=

144

'


0126,04144

302,024=

××

=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


0135757,2240126,0

1708,2784==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 752°F

µ = 0,0244 cP = 0,0556 lbm/ft2⋅jam


ID = 0,620 in = 0,0414 ft

µt

tGID×


3126062,908 0556,0135757,224 0,0414Re =

×=t


(7) Pada Tc = 752°F



5359,0185,0

0556,0 0,512. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

564,2518 5359,00414,0

0,185294 =××=t

ihϕ


LC-268

466,448175,0

620,0564,2518 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


466,4481 1466,4481 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕϕ



2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)





= 1 – 0,75 = 0,25 in

0,05554144

425,08=

×××

=sa ft 2


s


501034,6360,0555

27835,2575==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 145,265°F

µ = 0,0174 cP = 0,04209 lbm/ft⋅jam


De = 0,73/12 = 0,0608 ft

µ

ses



LC-269

724112,92 0,04209

501034,636 0,0608Re =×

=s


(7’) Pada tc = 145,265°F



1,013400091,0

0,04209225,0. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

132,4929 1,0134 0,0608

0091,0874 =××=s

ohϕ


132,49291132,4929 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam1838,103132,4929466,4481132,4929466,4481

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=


0,017359758,36184,1039756,36184,103

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop


(1) Untuk Ret = 126062,9083

(2) f = 0,000144 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,069


LC-270

φt = 1

(3) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,069)) (0,0414)1010(5,22

4)(16)(2)0135757,224((0,000144)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,9127 psi


2V= 0,0038

psi 8815,0

.0,00380,069(4).(4)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,9127 psi + 0,8815psi

= 1,7939 psi



(1′) Untuk Res = 724112,9157

f = 0,00094 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 0,576

(2′) BL x 12 1N =+

4

16 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 8/12 = 0,66667 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)


LC-271

(1) (0,576). (0,0608) . 1010.22,5

(48) (0,66667). . 26)(501034,63 0,00094 sP =∆ = 4,1284psi


C.19 Heater (E-202)

Fungsi : Untuk memanaskan Amonia dan Karbon dioksida yang

keluar dari Knock Out Drum (F-201)

Bentuk : Horizontal heater



Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin



Temperatur akhir (t2) = 182°C = 359,6°F



Fluida Panas Fluida dingin Selisih T1 = 1202°F Temperatur yang lebih tinggi t2 =359,6°F ∆t1 = 842,4°F T2 = 842°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 266°F ∆t2 = 396°F

T1 – T2 = 540°F Selisih t2 – t1

= 93,6°F ∆t2 – ∆t1

= 446,4°F

591,383

842,4396ln

446,4

1Δt2Δt

ln

1Δt2ΔtLMTD =

=

−= °F

5,76993,6540

ttTT

R12

21 ==−−

=


LC-272

0,12261202

93,6tTtt

S11

12 =−

=−−

=



9322

66212022

TTT 21

c =+

=+

= °F

312,82359,6266

2tt

t 21c =

+=

+= °F




• Pitch (PT) = 15/16 in triangular pitch


a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy

organics dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5 - 75, faktor pengotor (Rd) =

0,003



2

oo2

D

ft824,1079F 137,4447

FftjamBtu70

Btu/jam 287611699,08ΔtU

QA =×

⋅⋅

=×

=



ft 1079,824aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah


ID shell 17,25 in.

c. Koreksi UD


LC-273

2

2

"t

ft879,4240 /ftft0,1963224ft 20

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu65,5969 F137,4447ft 879,4240

Btu/jam 287611699,08ΔtA

QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=

Fluida panas : sisi shell


naN

a ttt ×

×=

144

'


0,23482144302,0224

=×

×=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


7231900,820 0,2348

54470,9261==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 266°F

µ = 0,1722 cP = 0,4166 lbm/ft2⋅jam


ID = 0,620 in = 0,0516 ft

µt

tGID×


28762,1501 4166,0

7231900,820 0,0516Re =×

=t


(7) Pada Tc = 266°F

c = 0,8258 Btu/lbm.°F


0762,12760,0

4166,0 0,8258. 31

31

=

×=

kc µ


LC-274

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

523,15290762,10516,0

0,276091 =××=t

ihϕ

432,473175,062,0523,1529 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


432,47311432,4731 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕϕ

Fluida dingin: sisi tube


2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)

Ds = Diameter dalam shell = 17,25 in


PT = Tube pitch = 15/16 in


= (15/16) – 0,75 = 0,1875 in

0,19169375,0144

81875,025,17=

×××

=sa ft 2


s


3736351,7361916,0

8141134,082==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 113°F

µ = 0,65 cP = 1,5724 lbm/ft⋅jam


LC-275

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 15/16 in triangular pitch, diperoleh De =

0,55 in.

De = 0,55/12 = 0,0458 ft

µ

ses


21463,4525 5724,1

3736351,736 0,0458Re =×

=s


(7’) Pada tc = 113°F



1,6996 385,0

5724,1202,1. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

1142,1056 6996,1 0,0458

385,080 =××=s

ohϕ


1142,1056 11142,1056 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam 6902,3131142,1058423,47311142,1058423,4731

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

= (Pers.

(6.38), Kern)


0,01215969,65 313,69025969,65313,6902

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop

Fluida panas : sisi shell


LC-276

(1) Untuk Ret = 28762,1501

f = 0,00024 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,62

φt = 1

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(1)) (0,0516)1010(5,222)(20)(2)8207,231900((0,00024)

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,3088 psi


2V= 0,007

psi 056,0

.0,0071

(4).(2)2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,3088 psi + 0,056psi

= 0,3648 psi


Fluida dingin : sisi tube

(1′) Untuk Res = 21463,4525

f = 0,0009ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 0,98

(2′) BL x 12 1N =+

820 x 12 1N =+ = 30 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 17,25/12 = 1,4375 ft


LC-277

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (0,98). (0,0458) . 1010.22,5

(30) (1,4375). . 263)(736351,73 0,0009 sP =∆ = 8,9753 psi


C.20 Cooler (E-203)

Fungsi : Mendinginkan produk yang dihasilkan dari KO drum-I dan KO

drum-II yang akan direcycle kembali ke reaktor urea (R-201)


Dipakai : 1¼ in OD tube 17 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass

Fluida panas



Temperatur akhir (T2) = 182°C = 359,6°F

Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 374°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F ∆t1 = 234°F T2 = 359,6°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 273,6°F

T1 – T2 = 14,4°F Selisih t2 – t1 = 54°F ∆t2 – ∆t1 =39,6°F

253,2843

234273,6ln

39,6

ΔtΔt

ln

ΔtΔtLMTD

1

2

12 =

=

−

= °F

0,266754

14,4ttTTR

12

21 ==−−

=


LC-278

1875,086-374

54tTttS

11

12 ==−−

=


Maka : ∆t = FT × LMTD = 0,98 × 253,2843= 248,2186 °F (2) Tc dan tc

366,82

6,2593742

TTT 21c =

+=

+= °F

113214086

2tt

t 21c =

+=

+= °F




• Pitch (PT) = 1 9/16 in square pitch


a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy

organics dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5 - 75, faktor pengotor (Rd) =

0,003



2

oo2

D

ft2019,25F 248,2186

FftjamBtu12


QA =×

⋅⋅

=×

=



ft 25,2019aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah


ID shell 10

in.

c. Koreksi UD

2

2

"t

ft 26,1680 /ftft0,327110ft 8

aNLA

=

××=

××=


LC-279

Fftjam

Btu11,5569 F242,2186ft 26,1680


QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=

Fluida panas : sisi tube,umpan


naN

a ttt ×

×=

144

'


0,0175414401,110

=×

×=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


1068981,77 0,0175

18744,2985==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 366 °F

µ = 0,0193 cP = 0,0467 lbm/ft2⋅jam


ID = 1,15 in = 0,0958 ft

µt

tGID×


219419,545 0467,0

301068981,77 0,0958Re =×

=t

Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 502 pada Ret = 219419,545

(6) Pada Tc = 366°F

c = 0,8258 Btu/lbm.°F


5189,0276,0

0467,0 0,8258. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ


LC-280

750,16980958,0

0,276502 ××=t

ihϕ

690,156225,115,1750,1698 =×

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


690,15621690,1562 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕϕ



2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)





= (1 9/16) – 0,75 = 0,3125 in

0,04165625,1144

33125,010=

×××

=sa ft 2


s


33404,84350416,0

1391,8685==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 113°F

µ = 0,98 cP = 2,3707 lbm/ft⋅jam

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1,25 in dan 1 9/16 in square pitch, diperoleh De = 1,23

in.


LC-281

De = 1,23/12 = 0,1025ft

µ

ses


1444,2867 3707,233404,8435 0,1025Re =

×=s


(7’) Pada tc = 113°F

c = 1,2002 Btu/lbm⋅°F


1,9848 385,0

3707,2202,1. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

183,0001 9848,1 0,1025

385,025 =××=s

ohϕ


183,0001 1183,0001 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam 6461,144183,0001690,1562183,0001690,1562

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=



0,07965569,116461,4415569,11144,6461

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop


LC-282


(1) Untuk Ret = 219419,545

f = 0,00028 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,62

φt = 1

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,62)(0,0958))1010(5,224)(8)(2)773,1068981((0,00028)

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 3,3012 psi


2V= 0,15

3,8709psi

.0,0151

(4).(4)2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 3,3012 psi + 3,8709 psi

= 7,1722 psi



(1′) Untuk Res = 1444,2866

f = 0,0041 ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 0,98

(2′) BL x 12 1N =+

38 x 12 1N =+ = 32 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 10/12 = 0,8333 ft


LC-283

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (0,98). (0,0958) . 1010.22,5

(32) 0,8333). . 25)(33404,843 0,0041 sP =∆ = 0,0232 psi


C. 21 Kondenser (E-301)

Fungsi : mengkondensasikan uap air yang keluar dari evaporator-I

(FE-301) dan evaporator-II (FE-302)

Jenis : 2-4shell and tube exchanger


Fluida panas




Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 212°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F ∆t1 = 72°F T2 = 176°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 90°F

T1 – T2 = 36°F Selisih t2 – t1 = 54°F ∆t2 – ∆t1 = 18°F


LC-284

80,6656

7290ln

18

ΔtΔt

ln

ΔtΔtLMTD

1

2

12 =

=

−

= °F

0,66675436

ttTTR

12

21 ==−−

=

4285,086-212

54tTttS

11

12 ==−−

=


Maka : ∆t = FT × LMTD = 0,955 ×80,6656 = 77,4389 °F (2) Tc dan tc

1942

1762122

TTT 21c =

+=

+= °F

113214086

2tt

t 21c =

+=

+= °F




• Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch


a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gases dan

fluida dingin air, diperoleh UD = 2 - 50, faktor pengotor (Rd) = 0,003



2

oo2

D

ft3352,5642F 4389,77

FftjamBtu44


QA =×

⋅⋅

=×

=



ft 3352,5642aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 664 tube dengan ID

shell 37 in.


LC-285

c. Koreksi UD

2

2

"t

ft3476,7040 /ftft0,2618664ft 20

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu42,4289 F77,4389ft3476,7040


QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=

Fluida panas : sisi tube,gas H2O


naN

a ttt ×

×=

144

'


1,473252144639,0664

=×

×=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


10238,7613 1,47325

15084,2550==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 194°F

µ = 0,014 cP = 0,0338lbm/ft2⋅jam

Dari tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18BWG, diperoleh :

ID = 0,902 in = 0,0752 ft

µt

tGID×


78543,0876 0266,0

3100238,761 0,0752Re =×

=t


(7) Pada Tc = 194°F



LC-286

k = 0,0132Btu/jam lbm ft.°F

0598,10132,0

0338,0 0,465. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

49,8053 0598,107517,0

0,0132267 =××=t

ihϕ

44,92431

0752,049,8053 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


44,9243144,9243 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕϕ



2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)


B = Baffle spacing =5 in



= (1 1/4) – 1 = 0,25 in

0,256925,1144

525,037=

×××

=sa ft 2


s



LC-287

9824329,7312569,0

211806,945==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 113°F

µ = 0,64 cP = 1,5482 lbm/ft⋅jam

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 ¼ in triangular pitch, diperoleh De = 0,99

in.

De = 0,99/12 = 0,0825ft

µ

ses


43925,9454 5482,1

9824329,731 0,0825Re =×

=s


(7’) Pada tc = 113°F



1,5991 421,0

5482,1112,1. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

1126,1409 5991,1 0,0825

421,0138 =××=s

ohϕ


1126,1409 11126,1409 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam 2009,431126,140944,92431126,140944,9243

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

=



LC-288


0,01154289,4243,20094289,4243,2009

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop


(1) Untuk Ret = 78543,0876

f = 0,00022 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 0,98

φt = 1

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(0,98)) (0,0752)1010(5,222)(20)(2)7613,100238((0,00022)

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,0002 psi


2V= 0,0013

psi 1060,0

.0,00130,98

(4).(2)2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,0002 psi + 0,0106psi

= 0,0108 psi



(1′) Untuk Res = 43925,9454

f = 0,00018ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1


LC-289

s = 0,79

(2′) BL x 12 1N =+

520 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 37/12 = 3,0833 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (0,79). (0,0825) . 1010.22,5

(48) (3,0833). . 219)(824329,73 0,00018 sP =∆ = 5,3208 psi


C.22 Cooler (E-302)

Fungsi : Mendinginkan udara yang keluar dari prilling tower (TK-401)

Jenis : 2-4shell and tube exchanger


Fluida panas


Temperatur awal (T1) = 79,024°C = 174,2432 °F

Temperatur akhir (T2) = 53,024°C = 127,4972°F

Fluida dingin







T1 = 174,2432°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F ∆t1 = 34,2432°F


LC-290

T2 = 127,4972°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F ∆t2 = 41,4972°F

T1 – T2 = 46,746°F Selisih t2 – t1 = 54°F ∆t2 – ∆t1 = 7,254°F

37,7541

34,243241,4972ln

7,254

ΔtΔtln

ΔtΔtLMTD

1

2

12 =

=

−

= °F

0,865654

46,746ttTT

R12

21 ==−−

=

6119,086-174,2432

54tTtt

S11

12 ==−−

=


Maka : ∆t = FT × LMTD = 0,77 × 37,7541= 29,0707 °F (2) Tc dan tc

150,87022

4972,1272432,1742

TTT 21

c =+

=+

= °F

113214086

2tt

t 21c =

+=

+= °F




• Pitch (PT) = 15/16 in triangular pitch


a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas light

organics dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75 - 150, faktor pengotor (Rd)

= 0,003



2

oo2

D

ft2486,6034F 37,7541

FftjamBtu80


QA =×

⋅⋅

=×

=



LC-291


ft 2486,6034aL

AN 2

2

"t =×

=×

= buah

c. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 640 tube dengan ID

shell 29 in

c. Koreksi UD

2

2

"t

ft2512,6400 /ftft0,1963640ft 20

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu79,1710 F37,7541ft2512,64


QU 22D °⋅⋅=

°×=

⋅=

Fluida panas : sisi tube,gas H2O


naN

a ttt ×

×=

144

'


0,20224144182,0272

=×

×=ta ft 2

(4) Kecepatan massa

t


9193196,365 0,2022

39068,5984==tG lbm/jam.ft 2


Pada Tc = 150,8702°F

µ = 0,011 cP = 0,0266 lbm/ft2⋅jam


ID = 0,482 in = 0,0402 ft

µt

tGID×


5291617,663 0266,0

9193196,365 0,0402Re =×

=t


(7) Pada Tc = 150,8702°F


LC-292



9780,00128,0

0026,0 0,45. 31

31

=

×=

kc µ

(8) 3

1.

××=

kc

IDkjH

h

t

i µϕ

185,75679780,00402,0

0,0128596 =××=t

ihϕ

119,379675,0

482,0185,7576 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ


119,37961119,3796 =×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕ

ϕ



2'

144ft

PBCD

aT

ss ×

××= (Pers. (7.1), Kern)



PT = Tube pitch = 15/16 in


= (15/16) – 0,75 = 0,1875 in

0,32229375,0144

81875,029=

×××

=sa ft 2


s



LC-293

4332767,6451181,0

2107225,130==sG lbm/jam.ft 2


Pada tc = 113°F

µ = 0,98 cP = 2,3707 lbm/ft⋅jam

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 15/16 in triangular pitch, diperoleh De =

0,55 in.

De = 0,55/12 = 0,0458 ft

µ

ses


6433,4309 3707,2

4332767,645 0,0458Re =×

=s


(7’) Pada tc = 113°F



1,9873 3685,0

3707,222,1. 31

31

=

×=

kc µ

(8’) 3

1.

××=

kc

DkjH

h

es

o µϕ

926,7262 9873,1 0,0458

3685,058 =××=s

ohϕ


926,7262 1926,7262 =×=×= ss

oo

hh ϕϕ


FftBtu/jam 7562,105926,7262119,3796926,7262119,3796

hhhhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+×

=+×

= (Pers.

(6.38), Kern)


LC-294


0,00321710,79105,75621710,79105,7562

UUUUR

DC

DCd =

×−

=×−

=


Pressure drop


(1) Untuk Ret = 291617,6635

f = 0,00014 ft2/in2 (Gbr. 26, Kern)

s = 1

φt = 1

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern)

(1)(1)) (0,0402)1010(5,22

4)(20)(2)3659,193196((0,00014)tΔP

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= = 0,1994 psi


2V= 0,005

psi 08,0

.0,0051

(4).(4)2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=


= 0,1994 psi + 0,08 psi

= 0,2793 psi



(1′) Untuk Res = 6433,4308

f = 0,0024ft2/in2 (Gbr. 29, Kern)

φs =1

s = 1


LC-295

(2′) BL x 12 1N =+

820 x 12 1N =+ = 30 (Pers. (7.43), Kern)

Ds = 29/12 = 2,4167 ft

(3′)

sϕ s. . eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sP+

=∆ (Pers. (7.44), Kern)

(1) (1). (0,0458) . 1010.22,5

(30) (2,4617). . 254)(332767,64 0,0024 sP =∆ = 8,0534 psi


C.23 Melting Tank (TK-401)

Fungsi : Melelehkan urea yang keluar dari Evaporator II (FE-302)

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar yang dilengkapi

dengan pengaduk dan koil pemanas

Bahan konstruksi: Carbon Steel SA–283 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:


Tekanan = 1 atm

Laju massa = 14967,6400 kg/jam

Densitas larutan = 1333,5562 kg/m3 = 83,2516 lbm/ft3

Faktor keamanan = 20 %

Perhitungan

a. Volume tangki

Volume larutan, Vl = 3kg/m 1333,5562

jam 1 kg/jam 14967,6400 × = 11,2239 m3



LC-296



33

23

2

πD83m 13,4686

D23πD

41m4686,13

HπD41V

=

=

=

Maka: D = 2,2531 m ; H = 3,3797 m

Tinggi cairan dalam tangki = 3797,34686,113

2239,11 x = 2,8164 m =9,2401 ft

c. Tebal tangki


= 1333,5562 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,816 m = 36,8071 kPa

P0 = Tekanan operasi = 1 atm = 101,3250 kPa

P = 36,8071 kPa + 101,325 kPa = 138,1321 kPa






in 0,0923m 0,0023kPa) 871,2(145,03kPa)(0,8) 42(87218,71

m) (2,2531 kPa) (145,03871,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

d. Daya Pengaduk

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 2,2531 m = 0,7510 m = 2,4640 ft


LC-297

E/Da = 1 ; E = 0,7510 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,7510 m = 0,1878 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,7510 m = 0,1502 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 2,2531 m = 0,1878 m

dengan : 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/det

Viskositas = 2,6453. 10-2 lbm/ft⋅detik

Bilangan Reynold,

( )μDNρ

N2

aRe =

( )( )( ) 410.9107,12106453,2

24640,212516,83=

−⋅=

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (McCabe,1999)

KT = 6,3 (McCabe,1999)

hp 8956,3ft.lbf/det 5501hpx

.detlbm.ft/lbf 32,17)lbm/ft (83,2516ft) .(2,4640put/det) 6,3.(1P 2

353

=

=

Efisiensi motor penggerak = 80 %

Daya motor penggerak = 8,0

8956,3 = 4,8694 hp

Maka daya motor yang dipilih 5 hp

e. Koil Pemanas

Direncanakan : Koil berupa tube dengan OD = 1 in = 0,0833 ft Diameter lingkar koil (Dk) = 40 in = 3,3333 ft Diameter pengaduk (L) = 0,71 m = 2,3360 ft Diameter dalam tangki (D) = 2,14 m = 7,0081 ft Putaran pengaduk (N) = 1 rps = 3600 putaran perjam (rph)


LC-298

Densitas campuran (ρ) = 83,2516 lbm/ft3 Viskositas campuran (μ) = 2,6205. 10-2 lbm/ft⋅detik

Konduktivitas termal (k) = 0,2076 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas (Cp) = 0,3704 btu/lbm.0F Beban panas (Qco) = 8333378,3181 kJ/jam = 790,3666 btu/jam Temperatur larutan = 197 0C = 386,6 0F Temperatur koil = 200 0C = 392 0F Perbedaan temperatur = 392 0F – 386,6 0F = 5,4 0 Dari fig 20.2 (Kern, 1965), untuk NRe = 1,9107.104, maka nilai j = 60

3/1

kCpµ

= 3/1-2

0,20762,6453.100,3704

× = 0,3614

14,0

wµµ = 1,1

10.3440,110.6205,2

14,0

2

2

=

−

−

hc = 14,03/1

wkCp

Dkj

µµµ

= 0,6678 btu/jam.ft2.0F untuk steam pemanas : hoi = 25 (Timmerhause, 1999) dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,003 maka : hd = 1/Rd = 1/0,003 = 333,333

Uc = hoihchoihc

+×

= 256678,025 x 0,6678

+ = 0,6502 btu/jam.ft2.0F

UD = hdUchdUc

+×

= 333,3330,6502333,3336502,0

+× = 0,6489

A = TU

Qs

D ∆×=

5,46489,0 1385,4062

× = 16,2282 ft2

Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh : tube OD 1 in BWG 18, memiliki surface per linft, ft2 (a1)= 0,2618 ft2/ft Luas permukaan lilitan koil (Ak) = π .Dk.a1 = 2,7402 ft2 Jumlah lilitan koil (n) = A / Ak = 5,9223 = 6 lilitan Panjang koil = A/ π D = 0,6992 ft Jarak antara koil = 2 x OD = 0,1667 ft

C.24 Prilling Tower (TK-402)

Fungsi : Membentuk partikel-partikel urea yang keluar dari

melting tank (TK-401) dengan bantuan udara

pendingin dari air cooler (E-302)

Bentuk : Silinder tegak dengan alas konus dan tutup datar

dilengkapi dengan prills device

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C


LC-299

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:


Tekanan = 1 atm

Laju massa udara = 28851 kg/jam

Densitas udara = 362,45 x 314,8

28,851 x 1T x R

BMudara x P=

= 1063,0022 kg/m3 = 66,3614 lbm/ft3


Perhitungan

a. Volume tangki

Volume larutan, Vl = 3kg/m 0022,1063

jam 1 kg/jam 88512 ×= 27,1410 m3



Volume prilling tower = volume silinder + volume konus

Volume Silinder

Direncanakan D : Hsilinder = 1 : 4, maka Hsilinder = 4D

Volume silinder silinder2 HπD

41

= , maka volume silider 3πD=

Volume Konus

Sudut Konus = 60 o , maka Hkonus = 0,5D tan 60o

Volume konus konus2 HπD

121

= , maka volume konus (3,0866)πD121 3=


LC-300

5 inc

θ

c. Tebal tangki

P = 101,325 kPa






in 0,0051m 0,0001kPa) 121,2(106,39kPa)(0,8) 42(87218,71

m) (2,1307 kPa) (106,39121,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in

Tebal konus standar yang digunakan = 1/5 in

d. Prills device

Prills yang digunakan adalah prills dengan diameter 3,5 mm (Walas, 1988)

karena diameter partikel urea yang diharapkan (yang akan dipasarkan) adalah

3 mm. Prills yang berputar dengan kecepatan 1000-5000 rpm (Walas, 1988),

diletakkan di atas prilling tower. Melt urea akan masuk ke prills dan keluar

Volume prilling tower = volume silinder + volume konus

Volume prilling tower 3πD= + (3,0866)πD121 3

32,5693 m3 3πD= + (3,0866)πD121 3

D = 2,1308 m

Hsilinder = 8,5231 m

Hkonus = 1,8453 m

Hshell = 10,3684 m


LC-301

dari prills dalam bentuk butiran. Diameter bukaan bawah priling tower adalah

5 inc (Perry, 1999).

C.25 Hopper (TK-403)

Fungsi : Menampung partikel urea yang tidak seragam

Bentuk : Silinder tegak dengan alas konus dan tutup datar


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:


Tekanan = 1 atm

Laju massa padatan = 154,2996 kg/jam

Densitas urea padat = 1335 kg/m3

Lama penampungan = 3 jam


Perhitungan

a. Volume tangki

Volume larutan, Vl = 3kg/m 1335

jam 1 kg/jam 2996,154 ×= 0,3467 m3



Volume hopper = volume silinder + volume konus

Volume Silinder

Direncanakan D : Hsilinder = 1 : 2, maka Hsilinder = 4D

Volume silinder silinder2 HπD

41

= , maka volume silider 3πD21=

Volume Konus

Sudut Konus = 60 o , maka Hkonus = 0,5D tan 60o

Volume konus konus2 HπD

121

= , maka volume konus (3,0866)πD241 3=


LC-302

5 inc

θ

c. Tebal tangki

P = 101,325 kPa




Allowable stress = 13700 psia = 93222,6456 kPa

(Brownell,1959)


in 0,0173m 0,0004kPa) 121,2(106,39kPa)(0,8) 562(93222,64

m) (0,6141 kPa) (106,39121,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in

Tebal konus standar yang digunakan = 1/5 in

C.26 Belt Conveyor I (C-402)

Fungsi : Mengangkut urea padat dari prilling tower (TK-402)

menuju screening (C-403)

Jenis : horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah : 1 unit

Volume hopper = volume silinder + volume konus

Volume hopper 3πD21

= + (1,732)πD241 3

0,4161 m3 3πD21

= + (1,732)πD241 3

D = 0,6141 m

Hsilinder = 1,2282 m

Hkonus = 0,0983 m


LC-303

Kondisi operasi

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju alir (W) = 15462,9940 kg/jam = 15,4629 ton/jam

Densitas = 1335 kg/m3 = 83,3418 lb/ft3

Direncanakan (Walas, 1988) :

Jarak angkut = 50 ft = 15,2402 m

Lebar belt = 18 in

Angle = 20 derajat

Inklinasi = 5 derajat

Slope = 69 untuk 100 ft/min bahan

Kecepatan = 300 rpm

• Ukuran konveyor

Velocity (v) = ft/min 100 ton/jam69

ton/jam15,4629 x = 22,4101

ft/minute

Panjang konveyor desain (L) = o5 cosft 50

= 50,1910 ft

Ketinggian konveyor (H) = 50 ft x tan 5o = 4,3744 ft

• Daya conveyor :

P = P horizontal + P vertical + P empty

= (0,4 + L/300).(W/100) + 0.001HW + (vk/100)

k =faktor koreksi dilihat dari Table 5.5c maka k = 0,5


= (0,4 + 50,1910/300).(15,4629/100) + (0.001 x 4,3744 x 15,4629) +

(18,4838 x 0,5/100)

= 0,2674 hp

Maka dipakai pompa 1/2 hp


LC-304

C.27 Screening (C-403)

Fungsi : Mengayak partikel urea yang keluar dari prilling tower (TK-

402) yang diangkut belt conveyor I (C-402) agar mempunyai

diameter partikel yang seragam.

Bentuk : Sieve Tray, Tyler Standart Screen

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Perhitungan :

Umpan padatan urea masuk = 15275,5200 kg/jam

Padatan tertahan di atas ayakan = 15122,7600 kg/jam

Padatan lolos di bawah ayakan = 152,7552 kg/jam

Fraksi terayak (Xi) = 99,0kg/jam 15275,5200kg/jam 15122,7600

umpanpadatan massartahanpadatan te massa

==

Diameter partikel minimum (Dpm) = 3 mm

Sphericity partikel (Φ) = 0,95 (Mccabe, 2001)

Diameter partikel rata-rata, 1263,30,95

0,99 . mm 3

dpm.Xi Dpi ===φ

mm

Dpi = bukaan ayakan + nominal diameter kawat

Ukuran ayakan ditaksir dari tabel A.5-3 Tyler Standart Screen Scale, Geankoplis,

1997. Maka dipakai ayakan dengan spesifikasi :

• ukuran 9 mesh

• bukaan ayakan 3 mm

• nominal diameter kawat 0,9 mm

• Dpi = 3 mm + 0,9 mm = 3,9mm


LC-305

C.28 Belt Conveyor II (C-404)

Fungsi : Mengangkut urea padat dari screening (C-403) menuju

gudang (TK-404)

Jenis : horizontal belt conveyor


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju alir (W) = 15462,9940 kg/jam = 15,4629 ton/jam

Densitas = 1335 kg/m3 = 83,3418 lb/ft3

Direncanakan (Walas, 1988) :

Jarak angkut = 50 ft = 15,2402 m

Lebar belt = 18 in

Angle = 20 derajat

Inklinasi = 5 derajat

Slope = 69 untuk 100 ft/min bahan

Kecepatan = 300 rpm

• Ukuran konveyor

Velocity (v) = ft/min 100 ton/jam69

ton/jam15,4629 x = 22,4101

ft/minute

Panjang konveyor desain (L) = o5 cosft 50

= 50,1910 ft

Ketinggian konveyor (H) = 50 ft x tan 5o = 4,3744 ft

• Daya conveyor :


= (0,4 + L/300).(W/100) + 0.001HW + (vk/100)

k = faktor koreksi dilihat dari Table 5.5c maka k = 0,5


LC-306


= (0,4 + 50,1910/300).(15,4629/100) + (0.001 x 4,3744 x 15,4629) +

(18,2990 x 0,5/100)

= 0,2674 hp

Maka dipakai pompa 1/2 hp

C.29 Gudang Penyimpanan Urea (TT-404)

Fungsi : Menyimpan produk urea

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata

Lantai : aspal

Atap : asbes

Jumlah : 2 unit

Kondisi ruangan

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Kebutuhan = 7 hari = 168 jam

Produksi urea = 15045,4545 kg/jam

Densitas campuran = 1335 kg/m³

• Perhitungan Desain Karung :

Produk urea dikempeskan sampai datar dan dimasukkan ke dalam karung

besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 15 kg urea. Diperkirakan dalam

karung tersebut terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%.

Volume urea/karung = 3kg/m 1335

kg 15 =0,0112 m3

Volume desain = (1+30 %). (0,0112 m³) = 0,0146 m³

Jumlah ikatan/karung = kg 51

jam kg/jam.168 4545,15045

= 168509,1000 karung = 168510 karung

Volume total karung/bln = 168510 x 0,0146 = 2460,2460 m3


LC-307

• Perhitungan Desain Bangunan :

Direncanakan gedung berjumlah 2 unit dengan faktor kosong ruangan 20%

dan faktor kosong area jalan dalam gudang 20%

Volume ruang yang dibutuhkan = (1+20%+20%) x 2460,2460 m3

= 3445,9160 m3

Volume tiap gedung = 1/2 x 3445,9160 m3 = 1722,9580 m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 20 m, dengan tinggi tumpukan

karung 5 m, sehingga :

V = p x l x t

1722,9580 = p.(20).(5)

p = 17,2296 m

Tinggi bangunan direncanakan 2 x tinggi tumpukan bahan baku = 10 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah :

Panjang = 17,2296 m

Lebar = 20 m

Tinggi = 10 m

C.30 Bucket Elevator (C-401)

Fungsi : Mengangkut urea dari Evaporator II ke Mealting Tank.

Jenis : Bucket Elevator

Bahan konstruksi: Malleable cast iron

Jumlah : 1 unit

Laju padatan : 15.204,83 kg/jam = 15,2048 ton/jam Faktor kelonggaran : 12%

Kapasitas total padatan Urea = (1 + 0,12) x 15.204,83 kg/jam

= 17.029,4096 kg/jam = 4,7304 kg/s

Spesifikasi : (Tabel 21-9,Perry,1999)

- Tinggi elevasi = 25 ft = 7,62 m

- Ukuran bucket = 8 × 5½ × 7¾ in

- Jarak antar bucket = 8 in

- Kecepatan putaran = 28 rpm


LC-308

Perhitungan Daya :

ΔZm 0,07P 0,63= (Timmerhaus, 2003)

Dimana: P = daya (kW) m = laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi elevator (m)

m = 4,7304 kg/s

∆Z = 25 ft = 7,32 m

Maka kW 1,4927(7,32)) (4,7304 0,07P 0,63 == = 1,3639 hp

C.31 Kompresor Nitrogen (JC–101)

Fungsi : Menaikkan tekanan nitrogen sebelum dimasukkan ke Reaktor (R-

101).

Jenis : Reciprocating compressor

Jumlah : 1 unit

−

×=

−−

1qP1).-(k103,03hp

/)1(

1

2fm1

5

i

kk

PPk

η

(Timmerhaus,2004)

dimana: qfm i = laju alir (ft3/menit)

P1 = tekanan masuk = 1 atm = 2116,224 lbf/ft2

P2 = tekanan keluar = 150 atm = 313282,6 lbf/ft2

k = rasio panas spesifik = 1,4

η = efisiensi kompresor =75 %

Ns = jumlah tahapan kompresi = 1 tahap

Data:

Laju alir massa =32331,7280 kg/jam

campuranρ = 556 kg/m3 = 34,7101 lbm/ft3

Laju alir volum (qfm i) = jammmkg

jamkg / 58,1509/556

/32331,7280 33 =

= 34,2261 ft3/menit = 0,5704 ft3/detik


LC-309

−

×

×−××

=−−

1313282,62116,224/mnt)ft2261,34(2116,224) (

0,751)(1,44,11003,3hp

4,1/)14,1(3

4

=24,4680 hp.

Jika efisiensi motor adalah 75 %, maka :

P = hp 32,624075,0

24,4680=

Maka dipilih kompresor dengan daya 33 hp

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan :

De = 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,5704ft3/detik)0,45(34,7101 lbm/ft3) 0,13 = 4,8042 in

Dipilih material pipa commercial steel 5 inci standard weight :

• Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,4206 ft

• Diameter luar (OD) = 5,563 in = 0,4636 ft

• Luas penampang (A) = 0,139 ft2 (Brownell, 1959)

C.32 Kompresor Hidrogen (JC–102)

Fungsi : Menaikkan tekanan hydrogen sebelum dimasukkan ke reactor (R-

101).


Jumlah : 1 unit

−

×=

−−

1qP1).-(k1003,3hp

/)1(

1

2fm1

4

i

kk

PPk

η

(Timmerhaus,2004)


P1 = tekanan masuk = 1atm = 2116,224 lbf/ft2

P2 = tekanan keluar = 150 atm =317433,6 lbf/ft2




Data:



LC-310

campuranρ = 693,535 kg/m3 = 43,2962 lbm/ft3

Laju alir volum (qfm i) = jammmkgjamkg / 9,6987

/535,693/6726,4346 3

3 =

= 5,7085 ft3/menit = 0,0951 ft3/detik

−

×

×−××

=−−

12116,224317433,6/mnt)ft7085,5(2116,22) (

0,751)(1,44,11003,3hp

4,1/)14,1(3

4

= 4,0809 hp.


P = hp 5,441375,0

4,0809=



De = 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,0951ft3/detik)0,45(43,2962 lbm/ft3) 0,13 = 2,2084 in

Dipilih material pipa commercial steel 2,5 inci schedule 40 :




C.33 Kompresor Karbondioksida (JC–201)

Fungsi : Menaikkan tekanan karbondioksida sebelum dimasukkan ke Reaktor

(R–201).


Jumlah : 1 unit

−

×=

−−

1qP1).-(k103,03hp

/)1(

1

2fm1

4

i

kk

PPk

η

(Timmerhaus,2004)


P1 = tekanan masuk = 1 atm = 2116,224 lbf/ft2

P2 = tekanan keluar = 150 atm = 317433,6 lbf/ft2



LC-311



Data:



Laju alir volum (qfm i) = jammmkg

jamkg / 46,7704/957,269

/12625,9980 33 =

= 27,5280 ft3/menit = 0,4588 ft3/detik

−

×

×−××

=−−

12116,224317433,6/mnt)ft528,27(2116,224) (

0,751)(1,44,11003,3hp

4,1/)14,1(3

4

= 19,6796 hp.


P = hp 26,239475,0

19,6796=



De = 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,4588 ft3/detik)0,45(16,8529 lbm/ft3) 0,13 = 3,9652 in

Dipilih material pipa commercial steel 4 inci schedule 80 :




C.34 Ekspander (JC–103)

Fungsi : Menurunkan tekanan produk amonia sebelum dimasukkan ke flash

drum (F-101).

Jenis : Single stage Expander

Jumlah : 1 unit

ρη )(**P(Kw) 12 ppm −

= (Timmerhaus,2004)

dimana: qfm i = laju alir (kg/s)


LC-312

P1 = tekanan masuk = 150 atm = 317433,6 psi

P2 = tekanan keluar = 19 atm = 40208,26 psi


Data:



Laju alir (Q) = jammmkg

jamkg / 1419,5522/6777,1

/38150,4624 33 =

= 835,5168 ft3/menit = 13,9253 ft3/detik

Daya (P) =

−

×

−

1xQxk3,1/)13,1(

1

22 P

PP

P = 541,7762 hp


P = hp637,38370,85

541,7762=

Besarnya energi yang diperoleh adalah 638 hp


De = 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,2004)

= 3,9 (13,9253 ft3/detik)0,45(1,6777 lbm/ft3) 0,13 = 13,6455 in

Dipilih material pipa commercial steel 14 inci schedule 60 :


• Diameter luar (OD) = 14 in = 1,1667 ft


C.35 Kompresor Amonia dan Karbon dioksida (JC – 203)

Fungsi : Menaikkan tekanan amonia dan karbon dioksida sebelum

dimasukkan ke Reaktor (R–201).


Jumlah :1 unit


LC-313

−

×=

−−

1qP1).-(k103,03hp

/)1(

1

2fm1

5

i

kk

PPk

η

(Timmerhaus,1991)


P1 = tekanan masuk = 100 atm = 20.8855,1 lbf/ft2

P2 = tekanan keluar = 150 atm = 313.282,6 lbf/ft2


η = efisiensi kompresor = 75 %

Data:

Laju alir massa = 8502,3580 kg/jam Campuranρ = 639,0327 kg/m3 = 39,9375 lbm/ft3

Laju alir volum (qfm i) = /jamm 13,3050kg/m 639,735kg/jam 8502,3580 3

3 =

= 7,8311 ft3/menit = 0,1305 ft3/detik

−

×

×−××

=−−

1313.282,6

21.1621,7/mnt)ft (7,8311)lbf/ft (21.1621,70,751)(1,4

4,1103,03hp4,1/)14,1(

325

= 21,5862 hp.


P = hp 28,781675,0

21,5862=



De =3,9(Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,1305 ft3/detik)0,45(39,9375 lbm/ft3) 0,13

= 2,5190 in

Dipilih material pipa commercial steel 2,5 inci Sch 40:

Diameter dalam (ID) = 6,0650 in = 0,5054 ft

Diameter luar (OD) = 6,6250 in = 0,5521 ft

Luas penampang (A) = 0,2006 ft2 (Geankoplis, 1983)


LC-314

C.36 Kompresor Amonia (JC – 202)

Fungsi : Menaikkan tekanan amonia sebelum dimasukkan ke Reaktor

(R–201).

Jenis : multistage reciprocating compressor

Jumlah :1 unit

−

×=

−−

1qP1).-(k103,03hp

/)1(

1

2fm1

5

i

kk

PPk

η (Timmerhaus,1991)


P1 = tekanan masuk = 19 atm = 10.4427,5 lbf/ft2

P2 = tekanan keluar = 150 atm = 313.282,6 lbf/ft2


η = efisiensi kompresor = 75 %

Data:

Laju alir massa = 9756,4530 kg/jam Amoniaρ = 159,8 kg/m3 = 9,9760 lbm/ft3

Laju alir volum (qfm i) = /jam61,0541mkg/m 159,8

kg/jam 9756,4530 33 =

= 35,9351 ft3/menit = 0,5989 ft3/detik

−

×

×−××

=−−

1313.282,6

2.116,224/mnt)ft (35,9351))lbf/ft (2.116,2240,751)(1,4

4,1103,03hp4,1/)14,1(

325

= 25,6897 hp.


P = hp 34,252975,0

25,6897=



De =3,9(Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,5989 ft3/detik)0,45(9,9760 lbm/ft3) 0,13

= 4,1758 in

Dipilih material pipa commercial steel 5 inci Sch 80:

• Diameter dalam (ID) = 4,8130 in = 0.4011 ft


LC-315


• Luas penampang (A) = 0,1263 ft2

C.37 Pompa Keluaran Reaktor Urea (J-201)

Fungsi : Memompa larutan urea keluar dari reaktor (R-201)

menuju KO drum (F-201)

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 150 atm

Temperatur = 182oC = 455,15 K

Laju alir massa (F) = 30884,8094 kg/jam = 18,9135 lbm/s

Densitas (ρ) = 609,667 kg/m3 = 38,0617 lbm/ft3

Viskositas (µ) = 0,09232 cP = 0,0000622 lbm/ft,s

Laju alir volumetrik, === 3m

m

ft/lb 38,0617/seclb 18,9135

ρFQ 0,4969 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)

= 3,9 (0,4969)0,45 (38,0617)0,13

= 4,5693 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :

Ukuran nominal : 5 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 5,047 in = 0,4206 ft


LC-316

Diameter Luar (OD) : 5,563 in = 0,4636 ft

Inside sectional area : 4,300 in2 = 0,1389 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A = 2

3

13890,/ 0,4969

ftsft = 3,5749 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv

= bm/ft.s 0,000062

)0,4206)(/3,5749)(/ 38,0617( 3

lftsftftlbm

= 919612,3336 (turbulen) ; Nre > 2100

Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 919612,3336 dan ε/D = 0,000358

Sehingga harga f = 0,0039

Friction loss :

1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2

12

1

2 vAA

−

= 0,55 ( ) ( )( )174,32123,574901

2

− = 0,1092 ft,lbf/lbm

3 elbow 90° = hf = n,Kf,cg

v.2

2

= 3(0,75) ( )( )174,32123,57492

= 0,4469 ft,lbf/lbm

1 check valve = hf = n,Kf,cg

v.2

2

= 1(2,0) ( )( )174,32123,57492

= 7,6935 ft,lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft = Ff = 4fcgD

vL.2.. 2∆

= 4(0,0039)( )( )

( ) ( )174,32.2.0,12823,5749.30 2

= 0,2210 ft,lbf/lbm

1 Sharp edge exit = hex = cg

vAA

..21

22

2

1

α

−

= ( ) ( )( )174,32123,574901

2

− = 0,1986 ft,lbf/lbm


LC-317

Total friction loss : ∑ F = 1,3729 ft,lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−

+−+− sWFPPzzgvvρα

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = 150 atm

P2 = 1 atm

∆Z = 5 ft

Maka :

( ) 0/. 3729,138,0617

150- 1 20./.174,32

/174,320 2

2

=++++ sWlbmlbfftftslbflbmft

sft

Ws = - 27,4583 ft,lbf/lbm

Effisiensi pompa , η= 80 %

Ws =- η xWp

- 27,4583 = -0,80 x Wp

Wp = 34,3228 ft,lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= ( )( ) ft.lbf/s 550HP 1 x ft.lbf/lbm 34,3228lbm/s

360045359,018,9135

×

= 1,1803 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 1/4 hp

C.38 Pompa Keluaran KO drum-I (J-202)

Fungsi : Memompa larutan urea keluar dari KO drum (F-201)

menuju LPD (S-201)



Jumlah : 1 unit


LC-318

Kondisi operasi :

Tekanan = 150 atm






m

ft/lb 38,8407/seclb 15,1308

ρFQ 0,3896 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)

= 3,9 (0,3896)0,45 (38,8407)0,13

= 4,1061 in








3

13890,/ 0,3896

ftsft = 2,8026 ft/s


= bm/ft.s 0,0020

)0,4206)(/2,8026)(/ 38,8405( 3

lftsftftlbm

= 22650,9139 (turbulen) ; Nre > 2100


LC-319


Pada NRe = 22650,9139 dan ε/D = 0,000358


Friction loss :


12

1

2 vAA

−

= 0,55 ( ) ( )( )174,32122,802601

2

− = 0,0671 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 3(0,75) ( )( )174,32122,80262

= 0,2746 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 1(2,0) ( )( )174,32122,80262

= 0,2441 ft,lbf/lbm


vL.2.. 2∆

= 4(0,0054)( )( )

( ) ( )174,32.2.0,12822,8026.30 2

= 0,1881 ft,lbf/lbm


vAA

..21

22

2

1

α

−

= ( ) ( )( )174,32122,802101

2

− = 0,1221 ft,lbf/lbm



( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−


(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = 150 atm

P2 = 20 atm


LC-320

∆Z = 20 Ft

Maka :

( ) 0/. 8960,038,8406

150- 20 20./.174,32

/174,320 2

2


sft



Ws =- η xWp

- 27,5490 = -0,80 x Wp




360045359,015,1308

×

= 0,9474 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 hp

C.39 Pompa Keluaran LPD (J-203)

Fungsi : Memompa larutan urea keluar dari LPD menuju KO

drum-II (F-202)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 20 atm






LC-321


m

ft/lb 45,5889/seclb 15,1308

ρFQ 0,3319 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)

= 3,9 (0,3319)0,45 (45,5889)0,13

= 3,9009 in








3

08840,/ 0,3319

ftsft = 3,7545 ft/s


= bm/ft.s 0,00043

)0,3355)(/3,7545)(/ 45,5889( 3

lftsftftlbm

= 132020,8772 (turbulen) ; Nre > 2100


Pada NRe = 132020,8772 dan ε/D = 0,000358


Friction loss :


12

1

2 vAA

−


LC-322

= 0,55 ( ) ( )( )174,32123,754501

2

− = 0,1204 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 3(0,75) ( )( )174,32123,75452

= 0,4929 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 1(2,0) ( )( )174,32123,75452

= 0,4381 ft,lbf/lbm


vL.2.. 2∆

= 4(0,0043)( )( )

( ) ( )174,32.2.0,33553,7545.30 2

= 0,3369 ft,lbf/lbm


vAA

..21

22

2

1

α

−

= ( ) ( )( )174,32123,754501

2

− = 0,2191 ft,lbf/lbm



( ) ( ) 0

21 12

122

12

2 =+∑+−


(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = 20 atm

P2 = 20 atm

∆Z = 20 ft

Maka :

( ) 0/. 6075,145,5889

20- 20 20./.174,32

/174,320 2

2


sft



Ws =- η xWp

- 21,6075 = -0,80 x Wp


LC-323




360045359,015,1308

×

= 0,7430 hp


C.40 Pompa Keluaran KO drum-II (J-301)

Fungsi : Memompa larutan urea keluar dari KO drum-II (F-

202) menuju Evaporator-I (FE-301)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 20 atm






m

ft/lb 39,7070/seclb 12,1349

ρFQ 0,3056 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)

= 3,9 (0,3056)0,45 (39,7070)0,13

= 3,6918 in



LC-324







3

08840,/ 0,3056

ftsft = 3,4571 ft/s


= bm/ft.s 0,00041

)0,3355)(/3,4571)(/ 39,7070( 3

lftsftftlbm

= 110364,8799 (turbulen) ; Nre > 2100


Pada NRe = 110364,8799 dan ε/D = 0,000358


Friction loss :


12

1

2 vAA

−

= 0,55 ( ) ( )( )174,32123,457101

2

− = 0,1022 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 3(0,75) ( )( )174,32123,45712

= 0,4179 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 1(2,0) ( )( )174,32123,45712

= 0,3715 ft,lbf/lbm


vL.2.. 2∆

= 4(0,0044)( )( )

( ) ( )174,32.2.0,33553,4571.30 2

= 0,2923 ft,lbf/lbm


LC-325


vAA

..21

22

2

1

α

−

= ( ) ( )( )174,32123,457101

2

− = 0,1857 ft,lbf/lbm



( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−


(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = 20 atm

P2 = 1 atm

∆Z = 20 ft

Maka :

( ) 0/. 3695,139,7070

20- 1 20./.174,32

/174,320 2

2


sft



Ws =- η xWp

- 21,8659 = -0,80 x Wp




360045359,012,1349

×

= 0,6030 hp



LC-326

C.41 Pompa Keluaran Evaporator-I (J-302)

Fungsi : Memompa larutan urea keluar dari evaporator-I (FE-

301) menuju evaporator-II (FE-302)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm






m

ft/lb 43,1441/seclb 10,7382

ρFQ 0,2488 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)

= 3,9 (0,2488)0,45 (43,1441)0,13

= 3,4025 in








3

08840,/ 0,2488

ftsft = 2,8203 ft/s


LC-327


= bm/ft.s 0,001881

)0,3355)(/2,8203)(/ 43,1441( 3

lftsftftlbm

= 21695,2195 (turbulen) ; Nre > 2100


Pada NRe = 21695,2195 dan ε/D = 0,000358


Friction loss :


12

1

2 vAA

−

= 0,55 ( ) ( )( )174,32122,820301

2

− = 0,0679 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 3(0,75) ( )( )174,32122,82032

= 0,2781 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 1(2,0) ( )( )174,32122,82032

= 0,2472 ft,lbf/lbm


vL.2.. 2∆

= 4(0,0058)( )( )

( ) ( )174,32.2.0,33552,8203.30 2

= 0,9734 ft,lbf/lbm


vAA

..21

22

2

1

α

−

= ( ) ( )( )174,32122,820301

2

− = 0,1236 ft,lbf/lbm



( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−


(Geankoplis,1997)


LC-328

dimana : v1 = v2

P1 = 20 atm

P2 = 20 atm

∆Z = 20 ft

Maka :

( ) 0/. 9734,043,1440

20- 20 20./.174,32

/174,320 2

2


sft



Ws =- η xWp

- 20,9734 = -0,80 x Wp




360045359,010,7382

×

= 0,5118 hp


C.42 Pompa Keluaran Evaporator-II (J-303)

Fungsi : Memompa larutan urea keluar dari evaporator-II (FE-

302) menuju melting tank (TK-401)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 20 atm






LC-329


m

ft/lb 38,7026/seclb 9,4491

ρFQ 0,2441 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)

= 3,9 (0,2441)0,45 (38,7026)0,13

= 3,3259 in


Ukuran nominal : 3,5 in






3

06870,/0,2441

ftsft = 3,3259 ft/s


= bm/ft.s 0,001814

)0,2956)(/3,3259)(/ 38,7026( 3

lftsftftlbm

= 22413,8122 (turbulen) ; Nre > 2100


Pada NRe = 22413,8122 dan ε/D = 0,000358


Friction loss :


12

1

2 vAA

−

= 0,55 ( ) ( )( )174,32123,553701

2

− = 0,1079 ft,lbf/lbm


LC-330


v.2

2

= 3(0,75) ( )( )174,32123,5537 2

= 0,4416 ft,lbf/lbm


v.2

2

= 1(2,0) ( )( )174,32123,5537 2

= 0,3925 ft,lbf/lbm


vL.2.. 2∆

= 4(0,0064)( )( )

( ) ( )174,32.2.0,29563,5537.30 2

= 0,5098 ft,lbf/lbm


vAA

..21

22

2

1

α

−

= ( ) ( )( )174,32123,553701

2

− = 0,1963 ft,lbf/lbm



( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−


(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = 20 atm

P2 = 20 atm

∆Z = 20 ft

Maka :

( ) 0/. 6482,138,7026

20- 20 20./.174,32

/174,320 2

2


sft



Ws =- η xWp

- 22,6223 = -0,80 x Wp



LC-331



360045359,09,4491

×

= 0,4858 hp


C.43 Blower (B-301)

Fungsi : memompa udara dingin dari priling tower (TK-402) ke air

cooler (E-302) ke proses

Jenis : blower sentrifugal

Jumlah : 5 unit


Kondisi operasi :

P = 101,325 kPa

T = 62,63 oC

Laju alir udara = 1000 kmol/jam

Untuk 1 blower = 200 kmol/jam

Laju alir volum gas Q = kPa 01,3251

K) (335,78 x K) .Pa/mol3m (8,314 x kmol/jam) 200(

= 5.510,3378 m3 /jam.

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

33000Qefisiensi144P ××

= (Perry, 1997)

Efisiensi blower, η berkisar 40 – 80 %; diambil 70 %

Sehingga,

330005.510,33780,7144P ××

= = 16,8316 hp

Maka dipilih blower dengan daya 17 hp.

C.44 Blower Nitrogen (B-101)


LC-332

Fungsi : memompa nitrogen dari tangki penyimpanan (TK-101) ke

Reaktor Amonia (R-101)


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

P = 15.198,75 kPa

T = 30 oC

Laju alir Hidrogen = 1121,0724 kmol/jam

Laju alir volum gas Q =kPa 15.198,75

K) (303,15 x K) .Pa/mol3m (8,314 x kmol/jam) 1121,07(

= 185,9060 m3 /jam



= (Perry, 1997)


Sehingga,

33000 185,90600,7144P ××

= = 0,5679 hp


C.45 Blower Hidrogen (B-102)

Fungsi : memompa hidrogen dari tangki penyimpanan (TK-102) ke

Reaktor Amonia (R-101)


Jumlah : 1 unit



LC-333

Kondisi operasi :

P = 15.198,75 kPa

T = 30oC

Laju alir Nitrogen = 3.363,2200 kmol/jam


K) (303,15 x K) .Pa/mol3m (8,314 x kmol/jam) 3.363,22(

= 557,718 m3 /jam



= (Perry, 1997)


Sehingga,

33000557,7180,7144P ××

= = 1,7036 hp


C.46 Blower Karbon dioksida (B-201)

Fungsi : memompa karbondioksida dari tangki penyimpanan

(TK-201) ke Reaktor Urea (R-201)


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

P = 15.198,75 kPa

T = 30 oC

Laju alir Karbon dioksida = 286,9545 kmol/jam


K) (303,15 x K) .Pa/mol3m (8,314 x kmol/jam) 286,955(

= 47,5853 m3 /jam


LC-334



= (Perry, 1997)


Sehingga,

3300047,58530,7144P ××

= = 0,1454 hp

Maka dipilih blower dengan daya ½ hp.


LC-335

LAMPIRAN D

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

1. Screening (SC)

Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis : Bar screen

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel

Dari Physical-Chemical Treatment of Water and Wastewater, diperoleh:

Ukuran bar:

Lebar = 5 mm

Tebal = 20 mm

Bar clear spacing = 20 mm

Slope = 30°C

Kondisi operasi:

- Temperatur = 30°C

- Densitas air (ρ) = 996,24 kg/m3 (Perry &Green,1999)

- Laju alir massa (F) = 35585,6557 kg/jam

- Laju alir volume (Q) = 3kg/m 996,24s jam/3600 1 x kg/jam 35585,6557 = 0,0099 m3/s

Direncanakan ukuran screening:

Panjang = 4 m

Lebar = 4 m 4 m

4 m

40 mm

40 m

Gambar LD-1 Spesifikasi screening


LC-336

Misalkan, jumlah bar = x

Maka ;

40x + 40 (x + 1) = 4000

80x = 3960

x = 49,5 ≈ 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20 x (50 + 1) x (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2

Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat

Head loss (∆h) = 22

2

22

2d

2

(2,04) (0,6) (9,8) 2) (0,0099

A C g 2Q

=

= 3,3560 x 10-6 m dari air

2. Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah : 1 unit

Jenis : Grift Chamber Sedimentation

Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Bahan kontruksi : beton kedap air

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Densitas air = 996,24 kg/m3 = 62,1950 lbm/detik

Laju alir massa (F) = 35585,6557 kg/jam = 21,7923 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, 3m

m

/ftlb62,1950/detiklb 21,7923

ρFQ ==

= 0,3504 ft3/s = 0,0099 m3/s

Desain Perancangan :


LC-337

Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991)

Perhitungan ukuran tiap bak

Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991)

0υ = 1,57 ft/min atau 8 mm/s

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :

Kedalaman tangki = 12 ft

Lebar tangki = 6 ft

Kecepatan aliran = ft/min3504,0ft10ft x 6/minft 21,0232

AQv

3

t

===

Desain panjang ideal bak : L = K

0υh v (Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5

h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 12 ft.

Maka : L = 1,5 x (12/1,57) x 0,3504 = 6,0257 ft

Diambil panjang bak = 6 ft

Uji desain :

Waktu retensi (t) : etriklaju volum

nggilebar x ti x panjangQVat ==

min/ft 0,3504

ft 6x 4ftx ft 10 3= = 13,6992 menit

Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991)

Surface loading : airmasukan permukaan luas

etriklaju volumAQ=

233

gpm/ft 5531,6ft 4ft x 6

)gal/ft (7,481/min ft 21,0232==


LC-338

Desain diterima ,dimana surface loading diizinkan diantara 4-10 gpm/ft2

Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :

∆h = 2g

VxK 2

ft 105915,8)m/s .(9,8 2

ft)] m/3,2808 s).(1 min/60 1 .(ft/min [21,0232 x 12,0 62

2−== x

3. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar


Jumlah : 1 unit

Data:

Kondisi pelarutan : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)

Laju massa Al2(SO4)3 = 1,7793 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 (Perry & Green,1999)

Kebutuhan perancangan = 30 hari


Perhitungan ukuran Tangki :

Volume larutan, 3l kg/m13630,3hari30jam/hari24kg/jam7793,1V

×××

=

= 3,1330 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 3,1330 m3

= 3,7596 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 :3


LC-339

33

23

2

πD83m3,7596

D23πD

41m 3,7596

HπD41V

=

=

=

Maka: Dt = 1,4725 m ; Ht = 2,2088 m

Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume

silindertinggixcairanvolume

= )7596,3(

)2088,2)(1330,3( = 1,8407 m

Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik

Phid = ρx g x l

= 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,8407m

= 24,5863 kPa

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 24,5863 kPa + 101,325 kPa = 125,9113 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (125,9113 kPa)

= 132,2069 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell & Young,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell & Young,1959)

Tebal shell tangki:

in0550,014m00,069kPa)1,2(132,20kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (1,4725 Pa)(132,2069k1,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 0,5 in (Brownell &Young,1959)


LC-340

Daya Pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 1,4725 m = 0,4908 m

E/Da = 1 ; E = 0,4908 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,4908 m = 0,1227 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,4908 m = 0,0982 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,4725 m = 0,1227 m

dengan :

Dt = diameter tangki





J = lebar baffle


Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik ( Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, ( )μDNρ

N2

aRe = (Geankoplis, 2003)

( )( )( ) 54

2

Re 102836,3106,72

1,6103185,0889N x=⋅

= −


c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (Mc Cabe et.al., 1999)

KT = 6,3 (Mc Cabe et.al., 1999)


LC-341

Hp3281,0ft.lbf/det 5501Hp x ft.lbf/det4301,180

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (85,0889ft) .(1,6103put/det) (1 6,3P 2

353

=

=

=



`3281,0= 0,4101 hp

Maka daya motor yang dipilih ½ hp

4. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)

Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)



Jumlah : 1 unit

Data :


Tekanan = 1 atm

Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)

Laju massa Na2CO3 = 0,9608 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 % = 1327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3 (Perry & Green, 1999)



Perhitungan Ukuran Tangki :

Volume larutan, 3l kg/m13270,3hari30jam/hari24kg/jam0,9608V

×××

=

= 0,5213 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,5213 m3

= 0,6265 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 :3


LC-342

33

23

2

πD83m0,6265

D23πD

41m 0,6265

HπD41V

=

=

=

Maka: D = 0,8099 m ; H = 1,2149 m



= )6265,0(

)2149,1)(5213,0( = 1,0124 m


Tekanan hidrostatik

Phid = ρx g x l

= 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,0124 m

= 13,1657 kPa




Maka, Pdesign = (1,05) (114,4907 kPa)

= 120,2153 kPa



Tebal shell tangki:

in 0,0275m 0,0007kPa) 531,2(120,21kPa)(0,8) 42(87218,71

m) 0,8099 ( kPa) (120,21531,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownell & Young,1959)


LC-343

Daya Pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,8099 m = 0,2700 m = 0,8857 ft

E/Da = 1 ; E = 0,27 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,27 m = 0,0675 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,27 m = 0,0540 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,8099 m = 0,0675 m

dengan :






J = lebar baffle


Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, ( )μDNρ

N2


( )( )( ) 54

2

Re 107613,1103,690,8857182,845N x=

⋅= −


c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (Mc Cabe et.al., 1999)

KT = 6,3 (Mc Cabe et.al., 1999)

hp0161,0ft.lbf/det 5501hp x ft.lbf/det 8427,8

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (82,845ft) 3,2808(0,27put/det) 6,3.(1P 2

353

=

=

×=


LC-344



0161,0= 0,0201 hp

Maka daya motor yang dipilih ¼ hp.

5. Clarifier (CL)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena

penambahan alum dan soda abu

Tipe : External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk : Circular desain

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

Data:

Laju massa air (F1) = 35585,6557 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 1,7793 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,9608 kg/jam

Laju massa total, m = 35588,3958 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 = 1363 kg/m3 (Perry & Green, 1999)

Densitas Na2CO3 = 1327 kg/m3 (Perry & Green, 1999)

Densitas air = 996,24 kg/m3 (Perry & Green, 1999)

Reaksi koagulasi:

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2

Perhitungan:

Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :

Untuk clarifier tipe upflow (radial):

Kedalaman air = 3-10 m

Settling time = 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier


LC-345

Densitas larutan,

( )

13279608,0

13637793,1

24,99635585,6557

9608,07793,1 35585,6557

++

++=ρ

ρ = 996,2201 kg/m3 = 996,2201 gr/cm3

Volume cairan, V = 33 7234,35

kg/m 2201,9961/ 35588,3958 mjamjamkg

=×

V = 1/4πD2H

D = m3,8948514,3

7243,354)4(2/1

2/1 =

×

×=

HV

π

Maka, diameter clarifier = 3,8948 m

Tinggi clarifier = 1,5 D = 5,8421 m


Tekanan hidrostatik

Phid = ρ x g x l

= 996,2601 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m

= 29290,8672 Pa = 29,2908 kPa






Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell & Young,1959)

Tebal shell tangki:

in 1509,0m 0038,0kPa) 671,2(137,14kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (3,8948 kPa) (137,14671,2P2SE

PDt

==−

=

−=




LC-346

Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk

pemutaran (turnable drive) :

T, ft-lb = 0,25 D2 LF (Azad, 1976)

Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi )

Sehingga : T = 0,25 [(3,8948 m).(3,2808 ft/m) ]2.30

T = 1224,5682 ft-lb

Daya Clarifier

P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga,

P = 0,006 × (3,8948)2 = 0,0910 kW = 0,1221 hp

Dipilih daya ½ hp

6. Sand Filter (SF-01)

Fungsi : Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air

yang keluar dari clarifier

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Data :

Kondisi penyaringan : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 35585,6557 kg/jam

Densitas air = 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi.

Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki

Ukuran Tangki Filter

Volume air, 3a kg/m996,24jam0,25 kg/jam 35585,6557V ×

= = 8,93 m3


LC-347

Volume total = 4/3 x 8,93 m3 = 11,9067 m3

Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 11,9067 m3 = 12,5020 m3

Volume silinder tangki (Vs) = 4

. 2 HsDiπ

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1

Vs = 4.3 3Diπ

12,5020 m3 = 4.3 3Diπ

Di = 1,9969 m; H = 5,9907 m

Tinggi penyaring = ¼ x 5,9907 m = 1,4977 m



= m5,9907xm12,5020

m93,83

3

= 4,2791 m

Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4

Tinggi tutup tangki = ¼ x1,9969) = 0,4992 m

Tekanan hidrostatis :

Phid = ρx g x l

= 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,2791 m

= 43,8664 kPa




Maka, Pdesign = (1,05) x (145,1914 kPa) = 152,4510 kPa


Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kP (Brownell & Yong,1959)

Tebal shell tangki :


LC-348

in0860,0m 0022,0kPa) 0,6(152,4510kPa)(0,8) 4(87.218,71

m)9969,1( kPa) (152,4510,6P0SE

PDt

==−

=

−=



Digunakan standart ½ in

7. Menara Air (MA)

Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm


Densitas air = 996,24 kg/m3 (Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 3 jam

Faktor keamanan = 20%

Desain Tangki

a. Volume tangki

Volume air, 3a kg/m996,24

jam3kg/jam 35585,6557V ×= = 107,1599 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 107,1599 m3 = 128,5919 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3


LC-349

33

23

2

πD83m 128,5919

23

41128,5919

41

=

=

=

DDm

HDV

π

π

Maka, D = 5,1490 m

H = 6,1788 m

c. Tebal tangki

Tinggi air dalam tangki = m 6,1788 128,5919m

m107,15993

3

× = 5,1490 m

Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h

= 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,1490 m

= 50,2702 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 50,2702 kPa + 101,325 kPa = 151,1750 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) × (157,1750 kPa) = 159,1750 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,2312m 0,0059kPa) (159,17501,2(0,8)kPa) 4(87.218,712

m) (5,1490 kPa) (159,17501,2P2SE

PDt

==×−××

×=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)


LC-350

8. Menara Pendingin / Water Cooling Tower (CT)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 30°C

menjadi 60°C

Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Suhu air masuk menara (TL2) = 60°C = 140°F

Suhu air keluar menara (TL2) = 30°C = 86°F

Suhu udara (TG1) = 28°C = 82,4°F

Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,022 kg uap air/kg udara kering

Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 2,3 gal/ft2⋅menit

Densitas air (60°C) = 993,6067 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Laju massa air pendingin = 477233,4203 kg/jam

Untuk tiap unit = kg/jam95446,68415

3477233,420=

Laju volumetrik air pendingin = 95446,6841 / 993,6067

= 96,0608 m3/jam

Kapasitas air, Q = 96,0608 m3/jam × 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam

= 422,9398 gal/menit


Luas menara, A = 1,2 x (kapasitas air/konsentrasi air)

= 1,2 x (422,9398 gal/menit)/(2,3 gal/ft2. menit)

= 220,6643 ft2

Laju alir air tiap satuan luas (L) = )ms).(1 ).(3600ft (220,6643

ft) 08jam).(3,28 kg/jam).(1 1(95446,68422

2

= 1,2933 kg/s.m2

Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6


LC-351

Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 1,5519 kg/s.m2

Perhitungan tinggi menara :

Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis, 1997 :

Hy1 = (1,005 + 1,88H) (T°C – 0) + 2501,4H

Hy1 = (1,005 + 1,88 x 0,022).103 (30 – 0) + 2,501.106 (0,022)

= 84,3200.103 J/kg

Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis, 1997 :

G (Hy2 – Hy1) = LCL (TL2 – TL1)

1,5519 (Hy2 – 86,4128.103) = 1,2933 (4,187.103).(60-30)

Hy2 = 188,995.103 J/kg

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 2003) M.kG.a.P

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin

Hy x 103 Hy* x 103 (Hy* - Hy) x 103 1/ (Hy*-Hy) x 103

150 180 30 0,0333

0,0000

100,0000

200,0000

300,0000

400,0000

500,0000

600,0000

10,0000 30,0000 50,0000 70,0000

enta

pi.1

0^-3

suhu

garis kesetimbangan

garis operasi

∫ −

2

1*

Hy

Hy HyHydHy


LC-352

170 220 50 0,0200

210 330 120 0,0083

245 462 217 0,046

Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy)

Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3: ∫ −

2

1*

Hy

Hy HyHydHy = 1,0054

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997).

Maka ketinggian menara , z = )10x(1,013x)10x(1,207x29

1,4575x1,551957−

= 4,4004 m

Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry & Green, 1999,

diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft2.

Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 × 220,6643 ft2 = 6,6199 hp

Digunakan daya standard 7 hp

9. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)

Fungsi : Mengurangi kesadahan air

0,0000

0,0050

0,0100

0,0150

0,0200

0,0250

0,0300

0,0350

100,0000 150,0000 200,0000 250,0000 300,0000

1/(h

y*-h

y)

hy


LC-353


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 6698,4179 kg/jam = 4,1020 lbm/detik




Perhitungan:

Ukuran Cation Exchanger :

Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:

o Diameter penukar kation = 2 ft-6 in = 0,6096 m

o Luas penampang penukar kation = 4,91 ft2

o Tinggi resin dalam cation exchanger = 3,8110 ft = 1,1616 m

Tinggi silinder = 1,2 × 3,8110 ft = 4,5732 ft = 1,3939 m

Diameter tutup = Diameter tangki = 0,6096 m

D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = m 1524,0 m) 6096,0(41

=x

Tinggi tangki total = 1,3939+ 2 (0,1524) = 1,6987 m




Maka,

Pdesign = (1,05) (101,325) = 106,3913 kPa



LC-354

Allowable stress = 12,650 psia = 87,218,714 kP (Brownell & Young,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,0183m 0,0005kPa) 131,2(106,39kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,6096 kPa) (106,39131,2P2SE

PDt

==−

=

−=


Tebal shell yang dibutuhkan = 0,0183 in + 1/8 in = 0,1433 in

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

1/4 in.

10. Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)

Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm





Perhitungan

Ukuran Anion Exchanger :


LC-355

Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:

o Diameter penukar anion = 2 ft-6 in = 0,6096 m

o Luas penampang penukar anion = 4,91 ft2

o Tinggi resin dalam penukar anion = 2,8638 ft = 0,8729 m

o Tinggi silinder = 1,2 × 2,8638 ft = 3,4366 ft = 1,0475 m

Diameter tutup = Diameter tangki = 0,6096 m

D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = m 1524,0 m) 6096,0(41

=x

Tinggi tangki = 1,0475+ 2(0,1524) = 1,3523 m



Maka, Pdesign = (1,05) (101,325) = 106,3913 kPa


Allowable stress = 12,650 psia = 87,218,714 kP (Brownell & Young,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,0183m 0,0005kPa) 131,2(106,39kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,6096 kPa)(106,39131,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in.

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

¼ in.

11 .Tangki Utilitas (TU)

Fungsi : Menampung air dari menara air untuk keperluan air

domestik


LC-356


Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C.

Jumlah : 1 Unit

Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C

Tekanan = 1 atm

a. Volume tangki

Laju alir massa air = 551,5035 kg/jam

Densitas air (ρ) = 996,24 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Tangki dirancang untuk kebutuhan selama 1 hari

Volume air, (Va) = 3kg/m996,24jam/hari24xkg/jam5035,551

= 13,2860 m3/hari

Faktor keamanan tangki = 20%, maka :

Volume tangki = 1,2 x 13,2860 m3 = 15,9432 m3

b. Diameter dan tebal tangki

− Volume silinder tangki (Vs)

Vs = 4

HsDiπ 2

(Brownell & Young, 1959)

Dimana : Vs

Di = Diameter dalam silinder (ft)

Hs = Tinggi tangki silinder (ft)

Ditetapkan : Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki

Hs : Di = 4 : 3

Maka : Vs = ( )4

432 DiDiπ

Di = )3/1(

3,143 15,943216

×

× = 2,5675 m

Hs = 3,0810 m

− Tinggi cairan dalam tangki

Volume silinder = 15,9432 m3

Volume cairan = 13,2860 m3


LC-357

Diameter silinder = 2,5675 m

Tinggi cairan dalam tangki = 2,5675 m

P Hidrostatis = 995,680 x 9,8 x 2,5675 = 25,0688 kPa


P = 25,0688 kPa + 101,325 kPa = 126,3918 kPa

Faktor keamanan untuk tekanan = 5%

P desain = 1,05 x 126,3918 kPa

= 132,7114 kPa

− Direncanakan digunakan bahan konstruksi carbon steel, SA-283, Grade C.

Dari Brownell & Young, item 4, Apendix D, 1979, diperoleh data :

• Allowable working stress (s) = 12650 psi

• Efisiensi sambungan (E) = 0,85

• Faktor korosi = 1/8 in (Timmerhaus, 1980)

• Umur tangki (n) = 10 tahun

Tebal dinding silinder tangki :

t = P2,1SE2

PD−

t = ) 132,7114(2,1)8,0)(87218,714(2

)5675,2)( 132,7114(−

t = 0,0024 m

t = 0,0962 in Faktor korosi = 1/8 in


Dari Tabel 5.4 Brownell & Young, 1979, dipilih tebal tangki standar ½ in.

12. Tangki Pelarutan H2SO4 (TP-03)

Fungsi : Membuat larutan asam sulfat

Jumlah : 1 Unit


Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240 Grade S



LC-358

Tekanan = 1 atm

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 % (% berat)

Laju massa H2SO4 = 50,9262 kg/hari

Densitas H2SO4 (50 %) = 1414,840 kg/m3 = 88,326 lbm/ft3 (Perry, 1997)



Ukuran Tangki

Volume larutan, 3l kg/m1414,8400,05

hari30kg/hari50,9262V×

×= = 21,5966 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4

33

23

2

πD31m25,9159

D34πD

41m 25,9159

HπD41V

=

=

=

Maka:

D = 2,9146 m ; H = 3,8862 m

Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = ( )2

3

2,9146π41

m21,5966 = 3,2385 m


Tekanan hidrostatik

Phid = ρ x g x l

= 1414,840 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,2385 m

= 44,9032 kPa



Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (146,2282 kPa) = 153,5396 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)

Allowable stress = 13.700 psia = 94.458,212 kPa (Brownell, 1959

Tebal shell tangki:


LC-359

in 0,1264 m 0,0032

kPa) 961,2(153,53kPa)(0,8) 142(87.218,7m) (2,9146 kPa) (153,5396

1,2P2SEPDt

==

−=

−=



Daya Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller



Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 2,9164 m = 0,9715 m

E/Da = 1 ; E = 0,9715 m

L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,9715 = 0,2429 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,9715 m = 0,1943 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 2,9164 m = 0,2429 m


Viskositas H2SO4 5 % = 0,012 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

( )μDNρN

2a

Re = (Geankoplis, 1983)

( )( ) 56124,92920,012

)3,2808 (0,9715166,29N2

Re =×

=


c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (McCabe, 1999)

KT = 6,3 (McCabe, 1999)

hp7,7650ft.lbf/det 5501Hp x ft.lbf/det4270,7691

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (66,29ft) 3,2808.(0,9715put/det) (1 6,3P 2

353

=

=

×=


LC-360



7,7650= 9,7063 hp

Maka dipilih motor penggerak 10 hp.

13. Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)

Fungsi : Tempat membuat larutan NaOH


Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C

Kondisi operasi:

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

NaOH yang dipakai berupa larutan 50 % (% berat) (Perry & Green, 1999)

Laju alir massa NaOH = 1,5945 kg/ jam

Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3



Perhitungan ukuran Tangki :

Volume larutan, (V1) =)kg/m(0,5)(1518

hari)30jam/hari)(jam)(24kg/ (1,59453 = 1,5124 m3

Volume tangki = 1,2 x 1,5124 m3 = 1,8148 m3

D : H = 2 : 3


LC-361

33

23

2

πD83m 1,8148

D23πD

41m 1,8148

HπD41V

=

=

=

Maka: D = 1,3323 m ; H = 1,9834 m

Tinggi cairan dalam tangki = 9834,18148,15124,1 x = 1,6528 m

Tebal tangki :

Tekanan hidrostatik

P = ρx g x h

= 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,6528 m

= 24,5884 kPa


P = 24,5884 kPa + 101,325 kPa = 125,9134 kPa





Tebal shell tangki:

in0494,0m 0013,0kPa) 911,2(132,20kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (1,3223 kPa) (132,20911,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownell & Young,1959)

Daya Pengaduk



LC-362



Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 1,3223 m = 0,4408 m = 1,4462 ft

E/Da = 1 ; E = 0,4408 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,4408 m = 0,1102 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,4408 m = 0,0882 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,4408 m = 0,1102 m

dengan :






J = lebar baffle

N = 1 putaran/det

Viskositas NaOH 4% = 4,302 x 10-4 lbm/ft.det (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold :

( )μDNρ

N2


( )( )( ) 54

2

Re 10x6064,410302,4

0,44081 94,7662N =⋅

= −


c

5a

3T

gρ.D.nK

P = ( McCabe,1999)

KT = 6,3 (McCabe,1999)

hp2133,0ft.lbf/det 5501hp x

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (94,7662ft) .(1,4462put/det) 6,3.(1P 2

353

==



2133,0 = 0,2667 hp

Maka daya motor yang dipilih 1/2 hp


LC-363

14. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)

Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]



Kondisi operasi:

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan = 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat)

Laju massa Ca(ClO)2 = 0,0016 kg/jam

Densitas Ca(ClO)2 70 % = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry & Green, 1999)



Ukuran Tangki :

Volume larutan, 3kg/m1272,70hari9024jam/harikg/jam0,0016

×××

=lV = 0,0039 m3



33

23

2

83m0047,0

23

41m0047,0

41

D

DD

HDV

π

π

π

=

=

=

Maka: D = 0,1582 m ; H = 0,2372 m

Tinggi cairan dalam tangki = )0047,0(

)2372,0)(0039,0( = 0,1977 m

Tebal tangki :

Tekanan hidrostatik

P = ρ x g x l


LC-364

= 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,1977 m

= 2,4643 kPa


P = 2,4643 kPa + 101,325 kPa = 103,7893 kPa




Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP a

Tebal shell tangki:

in 0,0049m 0,0001kPa) 881,2(108,97kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,11582 kPa)9788,8(101,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

Daya Pengaduk :




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,1582 m = 0,0527 m = 0,1729 ft

E/Da = 1 ; E = 0,0527 m

L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,0527 m = 0,0132 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,0527 m = 0,0105 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,1582 m = 0,0132 m

dengan :







LC-365

J = lebar baffle


Viskositas kaporit = 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

( )µ

ρ 2

ReaDN

N = (Pers. 3.4-1, Geankoplis, 2003)

( )( )( ) 8562,3534107194,6

1729,014088,794

2

Re =⋅

= −N

NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

cRe

5a

3T

gNρ.D.nK

P =

KT = 71

hp 10x3ft.lbf/det 5501hp x

).detlbm.ft/lbf )(32,17(3534,8562)lbm/ft (79,4088ft) .(0,1729put/det) 71.(1P

6

2

353

−=

=

Efisiensi motor penggerak =80 %


10x3 6−

= 0,7 x 10-8 hp

Maka daya motor yang dipilih ½ hp

15. Deaerator (DE)

Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm

Kebutuhan : 24 jam

Laju alir massa air : 33492,0894 kg/ jam


LC-366

Densitas air (ρ) : 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3 (Perry & Green, 1999)

Faktor keamanan : 20 %

Perhitungan Ukuran Tangki :

Volume air, 3a kg/m996,24jam24jamkg/ 33492,0894V ×

= = 806,8439 m3



33

23

2

πD83m 968,2127

D23πD

41m 968,2127

HπD41V

=

=

=

Maka: D = 9,3685 m ; H = 14,0527 m

Tinggi cairan dalam tangki = 0527,14968,2127

806,8439 x = 11,7106 m

Diameter dan tinggi tutup :


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = m 2,3421 m 9,3685 41

=x (Brownell & Young,1959)

Tinggi tangki total = 14,0527 + 2(2,3421) = 18,7370 m

Tebal tangki :

Tekanan hidrostatik

P = ρ x g x l

= 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 18,7370 m

= 114,3326 kPa

Tekanan operasi = 101,325 kPa

P = 114,3326 kPa + 101,325 kPa = 215,6576 kPa



LC-367

Maka, Pdesign = (1,05) (215,6576 kPa) =226,4405 kPa


Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kP (Brownell & Young,1959)

Tebal shell tangki:

in5997,0m 0,0152 kPa) 761,2(215,65kPa)(0,8) 142(87.208,7

m)(9,3685 kPa)(215,65761,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownell & Young,1959)

16. Tangki Penyimpanan Cairan Dowtherm J (V-15)

Fungsi : Menyimpan cairan Dowtherm J untuk kebutuhan 3 hari

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = - 45 oC

Tekanan = 1 atm

Laju massa Dowtherm J = 535.087,574 kg/jam

Densitas (ρ) = 92,1 kg/m3 (The Dow C. Comp. 1997)

Viskositas (μ) = 0,0011 lbm/ft s = 1,6606 cP (The Dow C. Comp. 1997)


Perhitungan ukuran tangki :

A. Volume tangki


LC-368

Vlarutan = 3kg/m1,92hari 7jam24kg/jam4535.087,57 ×× = 976,0555 m3

Direncanakan 2 buah tangki, sehingga :

Vlarutan =2

m 6976,055509 3

= 488,0278 m3

Faktor kelonggaran : 20%


B. Diameter dan tinggi tangki

Direncanakan : Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 3 : 2

Volume tangki (Vt)

Vt = ¼π.D2.Hs

Vt = 3π.D83

585,6333 = 3π.D83

Maka, diameter tangki; D = 7,6483 m

tinggi tangki; Ht = Hs = DDHs ×

= 11,4724 m

C. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki, h = m 11,4724m585,6333m488,0278

3

3

× = 9,5603 m

Tekanan hidrostatik :

P = ρ × g × h = 900 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 9,5603 = 86,2906 kPa

Tekanan operasi :

Poperasi = 1 atm = 101,325 kPa

Ptotal = 101,325 kPa + 86,2906 kPa = 187,6156 kPa

Faktor keamanan : 20%

Pdesign = (1,2) (187,6156 kPa) = 196,9964 kPa

Joint efficiency : E = 0,8 (Brownell, 1959)

Allowable stress : S = 17.500 psia = 120.658,248 kPa (Brownell, 1959)

Faktor korosi : C = 1/80 in (Peters, 2004)

Umur alat : n = 10 tahun


LC-369

Tebal tangki :

t = n.C1,2.P2.SE

P.D+

−

= in)10.(1/8kPa)9643581,2.(196,9(0,8)kPa)52.(86.184,

in) (301,112kPa)58(196,99643+

−

= 0,5559 in

Tebal standard yang digunakan = 3/4 in (Brownell, 1959)

17. Unit Refrigerasi (V-16) Fungsi : Mendinginkan cairan dowtherm J dari Tangki Penyimpanan Dowterm J

(V-15) pada suhu - 30 oC menjadi - 80 oC

Jenis : Single stage refrigation cycle

Data :

Suhu dowtherm J masuk unit pendingin = - 25 oC = -13 oF = 248,15 K

Suhu dowtherm J keluar unit pendingin = - 45 oC = - 49oF = 228,15 K

Laju alir dowtherm J = 535.080 kg/jam

= 3993,1343 kmol/jam

Perbedaan temperatur minimum = 10 oF (12 oC)

Refrigerant = Tetrafluoroethane (HFC-134a)

Downtherm J = alkylated aromatic

− Kapasitas refrigasi

Kapasitas refrigasi = panas yang diserap chiller

Trata-rata = CK 03515,2382

15,22815,248−=−=

+

Kondensor

Evaporator


LC-370

Kapasitas panas Downtherm J pada Trata-rata = 1,628 Kj/kg.K

jamkJ

CpdTmQC

/610.270.446)15,22815,248(628,1080.535

=+××=

= ∫

Laju sirkulasi refrigrant

12

C

HQ m

H−=

Pada titik 2, T = (-45-(-12)) = -33 0C(240,15 K)

Cp = 1,598 kJ/kg.K (Dowchemical company)

H2 = Kj/Kg148,614)205298(598,1 =−×=∆TCp

Oleh karena proses throttling 1 4 adalah isentalpi, H1= H4

Pada titik 4, T = -25 +(-12 ) = -370 C = 236,15 K

Cp pada -370C = 1,6 kJ/kg.K (Dowchemical company)

H1 = Kj/Kg98,9600)15,236298(6,1 =−×=∆TCp

m (jumlah refrigerant) = Kg33,839.775.10107,200-148,614

610.270.446

12==

− HHcQ

Menentukan coefficient of performance (COP)

Pada titik 2, T = (-45-(-12)) = -33 0C(240,15 K)

Dari Tabel 2-329 Perry,1997 diperoleh :

P2 = 0,2563 bar

H2 = 206,2243 kJ/kg

S2 = 1,0650 kJ/kg K

Pada titik (4), T = (3,6 + 10) oF = 13,6 oF = 262,9278 K

Dari Tabel 2-329 Perry,1997 diperoleh :

P4 = 1,9885 bar

H4 = 37,9193 kJ/kg

Tahap kompresi reversibel dan adiabatis dari saturated vapour pada langkah 2 ke

Superheated vapour pada langkah 3’.

S’3 = S2 = 1,0650 kJ/kg K


LC-371

Dari Gambar 2-27 Perry,1997 diperoleh : H’3 = 251,0728 kJ/kg

ΔHs = H’3 – H2

= 251,0728 – 206,2243

= 44,8485 kJ/kg

Efisiensi kompresor : 80% sehingga

H3 – H2 = η

ΔH s = 0632,560,8

44,8485= kJ/kg

Coefficient of performance, ω :

)H(H)H(Hω

23

42

−−

= (Smith,1996)

0632,5637,9193) - (206,2243ω =

= 3,002

18. Tangki Bahan Bakar (V-19)

Fungsi : Tempat penyimpanan bahan bakar.

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar


Jenis sambungan : Single welded butt joints

Jumlah : 2 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC

Laju volum solar (Q) = 534,8641 liter/jam

Densitas solar (ρ) = 0,89 kg/liter


Perhitungan ukuran tangki :

1. Volume tangki


LC-372

Vsolar = 534,8641 liter/jam ×24 jam/hari × 7 hari = 89857,16 L = 89,8572 m3

Faktor kelonggaran : 20%


2. Diameter dan tinggi tangki

Direncanakan : Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 2 : 1

Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π81

107,8286 = 3D π81

Maka, diameter tangki; D = 4,0945 m

tinggi tangki; Ht = Hs = DDHs ×

= 8,1891 m

3. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki, h = 3

3

m 107,8286m 89,8572

x 8,1891 m = 6,8242 m

Tekanan hidrostatik :

P = ρ × g × h = 890 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 6,8242 m = 59525,6211 Pa

= 59,5256 kPa

Tekanan operasi :

Poperasi = 1 atm = 101,325 kPa

Ptotal = 101,325 kPa + 59,5256 kPa = 160,8506 kPa

Faktor keamanan : 20%

Pdesign = (1,2) (160,8506 kPa) = 193,0207 kPa

Joint efficiency : E = 0,8 (Brownell, 1959)

Allowable stress : S = 12.650 psia = 87.218,71 kPa (Brownell, 1959)

Faktor korosi : C = 0,0098 in/tahun (Timmerhaus, 2004)

Umur alat : n = 10 tahun

Tebal shell tangki :


LC-373

1,2P2SE

PDt−

=

in 0,2233 m 0,0057 kPa) 193,0207 1,2(kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) 4,0945 ( kPa) 193,0207 (t

==−

=

Faktor korosi = 1/8 in.

Tebal shell yang dibutuhkan = 0,2233 + 1/8 in = 0,3483 in

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell, 1959)

19. Ketel Uap

Fungsi : menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis : water tube boiler


Kondisi operasi :

Temperatur = 550 0C

Tekanan = 1 atm

Dari steam table, Recklaitis 1983, diperoleh panas steam :

Superheated steam pada 1 atm, 5500C, Hv(5500) = 3596,5 kJ/kg (Smith, 2001)

Saturated steam pada 1 atm, 3000C, HV(3000C) = 2751 kJ/kg (Smith, 2001)

HL(3000C) = 1345,1 kJ/kg (Smith, 2001)

λ = [H(550oC) – Hv(300oC)]+ [Hv(300oC) – Hl(300oC)]

λ = [3596,5 - 2751] + [2751 - 1345,1]

λ = 2251,4 kJ/kg = 922,0266 Btu/lbm

Kebutuhan uap = 25763,4457 kg/jam = 56798,9720 lbm/jam

Perhitungan:

Menghitung Daya Ketel Uap

H,P,W 3970534 ××

=


LC-374

dimana: P = daya boiler, hp

W = kebutuhan uap, lbm/jam

H = kalor laten steam, Btu/lbm

Maka,

3,9705,340266,92256798,9720

××

=P = 1564,4397 hp

Menghitung Jumlah Tube

Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/hp

= 1564,4397 hp × 10 ft2/hp

= 15644,3966 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:

- Panjang tube, L =20 ft

- Diameter tube = 8 in

- Luas permukaan pipa, a′ = 2,258 ft2/ft (Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube,

258,220 15644,3966

' ×=

×=

aLANt = 346,4215 ≈ 347 buah.

20. Pompa Screening (PU-01)

Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan


Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel

Kondisi operasi :


- Densitas air (ρ) = 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)

- Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 2,0225 lbm/ft⋅jam (Geankoplis, 2003)

- Laju alir massa (F) = 35585,6557 kg/jam = 21,7926 lbm/detik


LC-375


m

/ftlb62,1950/detiklb21,7926

ρFQ ==

= 0,3504 ft3/s = 0,0099 m3/s

Penentuan diameter optimum untuk pipa :

Untuk aliran turbulen (Nre >2100), dan De >1 in

De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)

Untuk aliran laminar , (Nre <2100), dan De < 1 in

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)

dengan : D = diameter optimum (in) ρ = densitas (lbm/ft3)

Q = laju volumetrik (ft3/s) µ = viskositas (cP)

Asumsi aliran turbulen,

Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,3504)0,45× (62,1950)0,13

= 4,3988 in

Ukuran spesifikasi pipa : (Geankoplis, 2003)

− Ukuran pipa nominal = 4,5 in

− Schedule pipa = 40

− Diameter dalam (ID) = 4,026 in = 0,34 ft

− Diameter luar (OD) = 4,5 in = 0,38 ft

− Luas penampang dalam (At) = 0,0884 ft2

− Bahan konstruksi = Commercial Steel

Kecepatan linier, ft/s9656,3ft08840,

/sft 0,3504AQv 2

3

t

===

Bilangan Reynold, ( ) ( )( )( ) 4Re 107289,14

2,022536000,349656,3062,195

μDvρN x===

Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen.

Untuk pipa commercial steel dan pipa 4,5 in Sc.40, diperoleh : Dε = 0,0011


LC-376

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 147289 dan Dε = 0,0011

diperoleh f = 0,0048

Instalasi pipa:

− Panjang pipa lurus, L1 =30 ft

− 1 buah gate valve fully open ; 13DL = (App. C–2a, Foust, 1980)

L2 = 1 × 13 × 0,34 = 4,3615 ft

- 3 buah standard elbow 90°; DL = 30 (App. C–2a, Foust, 1980)

L3 = 3 × 30 × 0,34= 30,195 ft

− 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; DL = 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,34 = 4,5293 ft

− 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; DL = 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,34 = 18,45 ft

Panjang pipa total (ΣL) = 69,0854 ft

Faktor gesekan;

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft2413,00,3432,1742

69,08549636,30,0048D2gΣLvfF ⋅===

Tinggi pemompaan, ∆z = 12 ft

Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=

Velocity head, 0αg2

v

c

2

=

∆

Pressure head, P1 = P2 = 1 atm; 0ρ

ΔP=

mf lblbft /.2413,122413,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

c

2

cf

=+++=

Σ++

∆+=

(Foust, 1980)


LC-377

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )

/s.hpft.lb 550/ft62,1950lb/sft0,3504 /lbft.lb2413,12

f

3m

3mf

= 0,4850 hp

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka

Tenaga pompa yang dibutuhkan = 80,0

4850,0hp = 0,6063 hp

Digunakan daya pompa standar 1 hp.

21. Pompa Sedimentasi (PU-02)

Fungsi : Memompa air dari bak pengendapan ke clarifier


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :





- Debit air/laju alir volumetrik, 3m

m

/ftlb62,1950/detiklb 21,7923

ρFQ ==

= 0,3504 ft3/s = 0,0099 m3/s



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)





LC-378

Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,3504)0,45× (62,195)0,13

= 4,3988 in









/sft 0,3504AQv 2

3

t

===


2,022536000,349656,3062,195

μDvρN x===





Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,34 = 4,3615 ft


L3 = 3 × 30 × 0,34= 30,195 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,34 = 4,5293 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,34 = 18,45 ft


LC-379


Faktor gesekan;

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft2413,00,3432,1742

69,08549636,30,0048D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


ΔP=

mf lblbft /.2413,122413,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

c

2

cf

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,4850 hp

Untuk efisiensi pompa 80 % maka,


4850,0hp = 0,6063 hp


22. Pompa Alum (PU-03)

Fungsi : Memompa larutan alum dari tangki pelarutan ke clarifier

Jenis : Pompa Injeksi

Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

(Foust, 1980)


LC-380


- Densitas alum (ρ) = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)

- Viskositas alum (µ) = 6,72 x 10-4 lbm/ft⋅s = 1 cP (Geankoplis, 2003)



m


ρFQ ==

= 0,000013 ft3/s = 0,0008 ft3/ menit



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)



Asumsi aliran laminar,

Di,opt = 3 × Q0,36 × µ0,18

= 3 × (0,13 x 10-4)0,36× (1)0,18

= 0,014 in


− Ukuran pipa nominal = 1/8 in





− Bahan konstruksi = Commercial steel


LC-381

Kecepatan linier, ft/s0508,0ft0,00025

/sft 10x0,13AQv 2

3-4

t

===

Bilangan Reynold, ( )( ) 2882,11510 x 6,72

)018,0(0508,085,0889μ

DvρN 4-Re ===

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar.

f = Re

16N

= 2882,115

16 = 0,1388

Instalasi pipa:

− Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft


L2 = 1 × 13 × 0,018 = 0,234 ft


L3 = 3 × 30 × 0,018 = 1,62 ft


L4 = 0,5 × 32 × 0,018 = 0,288 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,018 = 0,99 ft


Faktor gesekan,

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0102,00,01832,1742

33,1320,05080,1388D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft20ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


ΔP=


LC-382

mf lblbft /.0102,200102,00020

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

c

2

cf

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f

( )( )( ) /s.hpft.lb 550

/ft85,0889lb/sft10x0,13 /lbft.lb20,0102

f

3m

3-4mf

= 0,00004



00004,0 hp = 0,00005 hp

Digunakan daya pompa standar 1/4 hp.

23. Pompa Soda Abu (PU-04)

Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan ke clarifier

Jenis : Pompa Injeksi

Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :


- Densitas alum (ρ) = 1327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)

- Viskositas alum (µ) = 3,69 x 10-4 lbm/ft⋅s = 0,5491 cP (Geankoplis, 2003)



m


ρFQ ==

= 0,691x 10-5 ft3/s = 0,4 x 10-3 ft3/ menit



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)

(Foust, 1980)


LC-383


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)



Asumsi aliran laminar,

Di,opt = 3 × Q0,36 × ρ0,18

= 3 × (0,691 x 10-5)0,36× (5,4910 x 10-1)0,18

= 0,01 in








/sft 10 x 0,691AQv 2

3-5

t

===

Bilangan Reynold, ( )( ) 2249,8810 x 3,69

)0224,0(0175,082,845μ

DvρN 4-Re ===

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar.

f = Re

16N

= 2249,8816 = 0,1814

Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,0224 = 0,2914 ft


L3 = 3 × 30 × 0,0224 = 1,3450 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,0224 = 0,3026 ft


LC-384


L5 = 1,0 × 55 × 0,0224 = 1,2329 ft


Faktor gesekan :

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0,0013 0,022432,1742

33,1320,01750,1814D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft20ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


ΔP=

mf lblbft /.0013,200013,00020

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

c

2

cf

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )

/s.hpft.lb 550/ftlb82,845/sft10 x 0,691 /lbft.lb20,0013

f

3m

3-5mf

= 2,1 x 10 -5 hp



10x1,2 5−

hp = 0,27 x 10-4hp

Digunakan daya pompa standar ¼ hp.

24. Pompa Sand Filter (PU-05)

Fungsi : Memompa air dari sand filter ke menara air


(Foust, 1980)


LC-385

Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :






m


ρFQ ==

= 0,3504 ft3/s = 0,0099 m3/s



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)




Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,3504)0,45× (62,195)0,13

= 4,3988 in









/sft 0,3504AQv 2

3

t

===


LC-386


2,022536000,349656,3062,195

μDvρN x===





Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,34 = 4,3615 ft


L3 = 3 × 30 × 0,34= 30,195 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,34 = 4,5293 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,34 = 18,45 ft


Faktor gesekan;

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft2413,00,3432,1742

69,08549636,30,0048D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


ΔP=


LC-387

mf lblbft /.2413,122413,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

c

2

cf

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,4850 hp



4850,0 hp = 0,6063 hp


25. Pompa Cation Exchanger (PU-06)

Fungsi : Memompa air dari menara air ke cation exchanger


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :






m


ρFQ ==

= 0,0660 ft3/s



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)

(Foust, 1980)


LC-388




Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,0660)0,45× (62,195)0,13

= 2,0747 in


− Ukuran pipa nominal = 2 ½ in






/sft 0,0660AQv 2

3

t

===

Bilangan Reynold, ( )( )( )( ) 5Re 105081,0

2,0223736000,20579854,162,195

μDvρN x===


Untuk pipa commercial steel dan pipa 2 ½ in Sc.40, diperoleh : Dε = 0,0002

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 0,5081 x 105 dan Dε = 0,0002

diperoleh f = 0,005

Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,2057 = 2,6747 ft


L3 = 3 × 30 × 0,2057 = 18,5173 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,2057 = 2,7776 ft


LC-389


L5 = 1,0 × 55 × 0,2057 = 11,3161 ft


Faktor gesekan :

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0803,00,205732,1742

53,96961,98540,005D2gΣLvfF ⋅===



v

c

2

=

∆

mf

c

2

cf

/lbft.lb0803,120803,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0901 hp



0901,0 hp = 0,1126 hp

Digunakan daya pompa standar ½ hp.

26. Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-07)

Fungsi : memompa air dari tangki utilitas ke menara pendingin

Jenis : pompa sentrifugal

Jumlah : 1 Unit

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi:


(Foust, 1980)


LC-390

- Densitas air (ρ) = 996,24 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3 (Perry, 1997)

- Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft⋅jam (Perry, 1997)

− Laju alir massa (F) = 551,5035 kg/jam = 0,3377 lbm/detik

Laju alir volumetrik, s/m 0,0002 /sft540,00/ftlb62,16/detiklb0,3377

ρFQ 33

3m

m ====



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)




Diameter optimum, De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Timmerhaus, 1991)

= 3,9 × (0,0002)0,45 (996,24)0,13

= 0,0171 m = 0,6745 in

Digunakan pipa dengan spesifikasi:

− Ukuran pipa nominal = 1 in ( Brownell, 1980)




− Luas penampang dalam (at) = 0,006 ft2

− Bahan konstruksi = commercial steel


/sft 0,0054aQv 2

3

t

===

Bilangan Reynold,

( ) ( ) ( )( ) 9843,42161,937

36000,08740,905362,16μ

DvρNRe =××

==


LC-391

Pada NRe = 9843,4216 dan ε/D =ftft

0874,0000045,0 = 0,0001

maka harga f = 0,006 (Geankoplis,1991)

Instalasi pipa:

Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft

1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C–2a, Foust, 1980)

L2 = 1 × 13 × 0,0874 = 1,1364 ft

3 buah standard elbow 90° ; L/D = 30 ( Appendix C–2a, Foust, 1980)

L3 = 3 × 30 × 0,0874 = 7,8674 ft

1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 : L/D = 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0874 = 1,1801 ft

1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,0874 = 4,8079 ft

Panjang pipa total (ΣL) = 30 + 1,1364 + 7,8674 + 1,1801 + 4,8079

= 40,1839 ft

Faktor gesekan,

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0363,00,087432,1742

40,18390,90530,0062D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


ΔP=

mf

c

2

cf

/lbft.lb0363,120363,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

(Foust, 1980)


LC-392

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0074 hp



0074,0hp = 0,0092 hp


27. Pompa Tangki Utilitas (PU-08) Fungsi : memompa air dari menara air ke tangki tangki utilitas Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi:



- Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅detik (Perry, 1997)


Laju alir volume, s/m 0,0002 /sft540,00/ftlb62,16/detiklb0,3377

ρFQ 33

3m

m ====



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)



Asumsi aliran turrbulen

Diameter optimum, De = 3,9× Q0,45 × ρ0,13 (Timmerhaus, 1991)

= 3,9 × (0,0002)0,45 (996,24)0,13

= 0,0171 m


LC-393

= 0,6745 in









/sft 0,0054aQv 2

3

t

===

Bilangan Reynold,

( ) ( ) ( )( ) 9843,42161,937

36000,08740,905362,16μ

DvρNRe =××

==


0874,0000045,0 = 0,0001


Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,0874 = 1,1364 ft


L3 = 3 × 30 × 0,0874 = 7,8674 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,0874 = 1,1801 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,0874 = 4,8079 ft


= 40,1839 ft

Faktor gesekan,


LC-394

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0363,00,087432,1742

40,18390,90530,0062D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


ΔP=

mf

c

2

cf

/lbft.lb0363,120363,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0074 hp



0074,0hp = 0,0092 hp


28. Pompa H2SO4 (PU-09) Fungsi : memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam

sulfat ke penukar kation (cation exchanger)

Jenis : pompa injeksi


Kondisi operasi:


- Densitas H2SO4 (ρ) = 1061,7 kg/m3 = 66,29 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

(Foust, 1980)


LC-395

- Viskositas H2SO4 (µ) = 0,012 lbm/ft⋅detik = 1,786.10-2 Pa.s (Othmer, 1967)

- Laju alir massa (F) = 50,9262 kg/hari = 0,0013 lbm/detik

- Laju alir volume, /sft10.0893,2/ftlb66,29/detiklb0,0013

ρFQ 35

3m

m −===

= 5,92.10-7 m3/s

- Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 (Peters et.al., 2004)

Di,opt = 0,133 × (5,92.10-7)0,4× (1,786.10-2)0,2

= 1,9189 .10-4 m = 0,006 in

Spesifikasi pipa yang digunakan: (Geankoplis, 1997)







Kecepatan linier, ft/s0,0522ft 0,0004

/sft10.0893,2AQv 2

35

t

===−

Bilangan Reynold, ( )( ) 5,1697012,0

0,01790,052229,66μ

DvρNRe ===

Aliran adalah laminar, maka :

f = 16/NRe = 16/5,1697 = 3,0950

Instalasi pipa:


− 1 buah gate valve fully open 13DL = (App C–2a, Foust, 1980)

L2 = 1 × 13 × 0,0179 = 0,2329 ft

− 2 buah standard elbow 90° , DL = 30 (App C–2a, Foust, 1980)

L3 = 2 x 30 × 0,0179 = 1,0750 ft

− 1 buah sharp edge entrance, K = 0,5 ; DL =13 (App.C–2c dan C–2d,Foust,1980)


LC-396

L4 = 0,5 × 13 × 0,0179 = 0,1165 ft

− 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; DL = 28 (App C–2c dan C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 28 × 0,0179 = 0,5017 ft


Faktor gesekan, Σ( )( ) ( )

( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0,23110,017932,1742

31,42440,05223,0950Dg 2ΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆

Pressure head, P1 = P2 = 1 atm = 101,325 kPa

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

c

2

cf Σ++

∆+=

= 12 ft.lbf/lbm + 0 + 0 + 0,2311 ft.lbf/lbm

= 12,2311 ft.lbf/lbm

Tenaga pompa, 550

ρQW-P f=

550 lbm/ft 88,326/sft 7-6,21.10 ft.lbf/lbm 12,2311P

33 ××=

= 4,104 .10-5 hp


Tenaga pompa yang dibutuhkan = (4,104 .10-5 hp)/(0,8) = 5,130.10-5 hp

Maka dipilih pompa dengan tenaga 5,130.10-5 hp ≈ 1/64 hp.

29. Pompa Cation Exchanger (PU-10)

Fungsi : Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger


Jumlah : 1 unit


(Foust, 1980)


LC-397

Kondisi operasi :






m


ρFQ ==

= 0,0660 ft3/s



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)




Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,0660)0,45× (62,195)0,13

= 2,0747 in








/sft 0,0660AQv 2

3

t

===


2,0223736000,20579854,162,195

μDvρN x===


LC-398




diperoleh f = 0,005

Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,2057 = 2,6747 ft


L3 = 3 × 30 × 0,2057 = 18,5173 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,2057 = 2,7776 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,2057 = 11,3161 ft


Faktor gesekan :

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0803,00,205732,1742

53,96961,98540,005D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


mf

c

2

cf

/lbft.lb0803,120803,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

(Foust, 1980)


LC-399

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0901 hp



0901,0 hp = 0,1126 hp


30. Pompa NaOH (PU-11)

Fungsi : memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan

natrium hidroksida ke penukar anion (anion exchanger)


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:


- Densitas NaOH (ρ) = 1.518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 (Othmer, 1967)

- Viskositas NaOH(µ) = 4,3020⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Kirk Othmer, 1967)

- Laju alir massa (F) = 38,2628 kg/hari = 1,5837 kg/jam = 0,00097 lbm/s

Laju alir volume, /sft10102,0/ftlb7662,94

/detiklb0,00097ρFQ 34

3m

m −⋅===

= 0,2898 .10-5 m3/s

Diameter optimum, Dopt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 (Peters et.al., 2004) = 0,363 × (0,2898.10-5)0,45× (1.518)0,2

= 0,0038 m

= 0,15 in


Ukuran pipa nominal = ½ in (Brownell & Young, 1959)


LC-400

Schedule pipa = 80

Diameter dalam (ID) = 0,546 in = 0,0455 ft

Diameter luar (OD) = 0,84 in = 0,07 ft

Luas penampang dalam (at) = 0,00163 ft2

Bahan konstruksi = commercial steel


/sft 0,0000102AQv 2

3

t

===

Bilangan Reynold, ( )( ) ( ) 9306,624,0320

3600)0455,0(0063,094,7689μ

DvρNRe ===

(laminar)

Asumsi NRe < 2100 (laminar).

Dari NRe = 62,9306 diperoleh f = 16/ NRe =16/62,9306 = 0,2542

Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,0455 = 0,5915 ft


L3 = 2 × 30 × 0,0455 = 2,73 ft

1 buah sharp edge entrance ; K =0,5 ; L/D = 27 (App C–2c;C–2d, Foust, 1980)

L4 = 0,5 × 27 × 0,0455 = 0,6142 ft

1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (App C–2c; C–2d, Foust, 1980)

L5 = 1,0 × 55 × 0,0455 = 2,5025 ft


= 33,9357 ft

Faktor gesekan,

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft00016,00,045532,1742

33,93570,00630,2542D2gΣLvfF ⋅===



LC-401

Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


mf

c

2

cf

/lbft.lb0001,12000116,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa,

==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf = 2,12x10-5 hp



00002116,0 hp = 0,0000265 hp


31. Pompa Anion Exchanger (PU-12)

Fungsi : Memompa air dari anion exchanger ke deaerator


Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :






m


ρFQ ==

(Foust, 1980)


LC-402

= 0,0660 ft3/s



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)




Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,0660)0,45× (62,195)0,13

= 2,0747 in








/sft 0,0660AQv 2

3

t

===


2,0223736000,20579854,162,195

μDvρN x===




diperoleh f = 0,005

Instalasi pipa:




LC-403

L2 = 1 × 13 × 0,2057 = 2,6747 ft


L3 = 3 × 30 × 0,2057 = 18,5173 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,2057 = 2,7776 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,2057 = 11,3161 ft


Faktor gesekan :

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0803,00,205732,1742

53,96961,98540,005D2gΣLvfF ⋅===



v

c

2

=

∆

mf

c

2

cf

/lbft.lb0803,120803,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0901 hp



0901,0hp = 0,1126 hp


32. Pompa Kaporit (PU-13)

Fungsi : Memompa air dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas TU-02


(Foust, 1980)


LC-404

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC

Laju alir massa (F) = 0,0016 kg/jam = 1,01 x 10-6 lbm/s

Densitas kaporit (ρ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3

Viskositas kaporit (µ) = 6,7197.10-4 cP = 4,5156.10-7 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik (Q) = 3

6

/4088,97/1001,1ftlbmslbmx −

= 1,,23 x 10-8 ft3/s

Oleh karena laju alir sangat kecil yaitu, 1,23.10-8 ft3/s maka kaporit dituang

secara manual sehingga tidak diperlukan pompa.

33. Pompa Domestik (PU-14)

Fungsi : memompa air dari Tangki Utilitas -02 ke kebutuhan domestik


Jumlah : 1 Unit


Kondisi operasi:





Laju alir volume, s/m 0,0002 /sft0,0054/ftlb62,16

/detiklb0,3377ρFQ 33

3m

m ====

Diameter optimum, De = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 (Timmerhaus, 1991)

= 0,363 × (0,002)0,45 (996,24)0,13

= 0,0190 m

= 0,7498 in


LC-405









/sft 0,0054aQv 2

3

t

===

Bilangan Reynold, ( ) ( ) ( )( ) 9145,071,973

36000,08740,905062,16μ

DvρNRe =××

==


0874,0000045,0 = 0,0005


Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,0874 = 1,1364 ft


L3 = 3 × 30 × 0,0874 = 7,8674 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,0874 = 1,1801 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,0874 = 4,8079 ft


= 40,1839 ft

Faktor gesekan,

Σ ( )( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft048,00,087432,1742

)1839,40(0,90500,0082D2gΣLvfF ⋅===



LC-406


v

c

2

=

∆

mf

c

2

cf

/lbft.lb048,12048,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0074 hp



0074,0hp = 0,0092 hp


34. Pompa Deaerator (PU-16)

Fungsi : memompa air dari deaerator ke ketel uap


Jumlah : 1 Unit


Kondisi operasi:




(Foust, 1980)


LC-407



m


ρFQ ==

= 0,0660 ft3/s



De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988)


De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 (Walas, 1988)




Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

= 3,9 × (0,0660)0,45× (62,195)0,13

= 2,0747 in








/sft 0,0660AQv 2

3

t

===


2,0223736000,20579854,162,195

μDvρN x===




diperoleh f = 0,005

Instalasi pipa:


LC-408



L2 = 1 × 13 × 0,2057 = 2,6747 ft


L3 = 3 × 30 × 0,2057 = 18,5173 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,2057 = 2,7776 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,2057 = 11,3161 ft


Faktor gesekan :

Σ ( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0803,00,205732,1742

53,96961,98540,005D2gΣLvfF ⋅===


Static head, mfc

/lblbft12ggΔz ⋅=


v

c

2

=

∆


mf

c

2

cf

/lbft.lb0803,120803,00012

Fρ

ΔPαg2

vggΔzW-

=+++=

Σ++

∆+=

Tenaga pompa, ==550

ρQW-P f ( )( )( )


f

3m

3mf

= 0,0901 hp



0901,0 hp = 0,1126 hp


(Foust, 1980)


LC-409

35. Pompa Tangki Bahan Bakar (PU-17)

Fungsi : Memompa bahan bakar solar dari tangki bahan bakar ke Generator



Jumlah : 1 Unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC

Densitas solar (ρ) = 890,0712 kg/m3 = 55,5668 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas solar (μ) = 0,0008 lbm/ft s = 0,836 cP (Othmer, 1968)

Laju alir massa (F) = 534,8641 liter/jam

Debit air/laju alir volumetrik, s/jam3600/Lm1000

liter/jam 534,8641 1000x3600

FQ 3 ×==

= 1,3224.10-4 m3/s = 0,0047 ft3/s

Desain pompa :

untuk aliran viscous NRe < 2100

Di,opt = 0,363 Q 0,45 ρ 0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (1,3224.10-4)0,36 (890,0712)0,18

= 0,6210 in = 0,0158 m

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,2003, dipilih pipa dengan spesifikasi :





Inside sectional area A : 0,006 ft2


LC-410

Kecepatan linier, v = AQ = 2

3

ft060,0/sft 0,0047 = 0,7783 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = μ

Dvρ ×× = slbm/ft 0,0007392

ft)74ft/s)(0,08 (0,7783)lbm/ft(55,5668 3

= 18442620,7416 (aliran turbulen) Untuk pipa Commercial Steel pada NRe = 18442620,7416 diperoleh harga faktor

fanning f = 0,0011

Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,0874 = 1,1364 ft


L3 = 3 × 30 × 0,0874 = 7,8674 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,0874 = 1,1801 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,0874 = 4,8079 ft


= 40,1839 ft

Faktor gesekan,

( )( ) ( )( )( ) mf

2

c

2

/lblbft0048,00,087432,1742

40,18390,77830,0011D2gΣLvfF ⋅===



LC-411

= 12 + 0 + 0 + 0,0048


Tenaga pompa,

==550

ρQW-P f ( )( )( )

/s.hpft.lb 550/ftlb 55,660/sft0,0047 /lbft.lb0048,12

f

3m

3mf

= 0,0057 hp



0057,0hp = 0,0071 hp


36. Pompa Tangki Dowtherm J (PU-18)

Fungsi : Memompa cairan Dowterm J dari Tangki Penyimpanan

Dowterm J (V-01) ke Unit Refrigerasi

Jenis : Centrifugal pump

Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :


Tekanan = 1 atm

Laju massa Dowtherm J = 535.087,574 kg/jam

Densitas (ρ) = 92,1 kg/m3 (The Dow C. Comp. 1997)

Viskositas (μ) = 0,0011 lbm/ft s = 1,660 cP (The Dow C. Comp. 1997)



LC-412

Debit air/laju alir volumetrik, Q = ρF

= 3kg/m92.100

kg/jam 4535.087,57

= 0,0016 m3/s = 0,0570 ft3/s

Desain pompa :

Untuk aliran turbulen, NRe > 2100

Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0016 m3/s)0,45 (92.100 kg/m3)0,13

= 0,0889 m = 3,4492 in.

Dari Tabel 11 (Kern, 1965), dipilih pipa dengan spesifikasi :

Ukuran nominal : 3,5 in



Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,3333 ft

Luas penampang dalam (A) : 0,0617 ft2

Kecepatan linier, v = AQ = 2

3

ft0,0617/sft0,0570 = 0,9237 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = μ

Dρ ×× v (Peters, 2004)

= lbm/ft.s937,1

ft)(0,2957ft/s)(0,9237)lbm/ft(5749,6020 3 ××

= 31.568,6147 (aliran turbulen)

Untuk pipa Commercial Steel, diperoleh harga ε = 0,000046 ; ε/D = 0,00003, pada

NRe = 31.568,6147 diperoleh harga faktor fanning f = 0,004 (Geankoplis, 2003).


LC-413

Instalasi pipa:



L2 = 1 × 13 × 0,2957 = 3,8436 ft


L3 = 3 × 30 × 0,2957 = 26,6097 ft


L4 = 0,5 × 27 × 0,2957 = 3,9915 ft


L5 = 1,0 × 55 × 0,2957 = 16,2615 ft


= 54,4448 ft

Faktor gesekan,


= 12 + 0 + 0 + 0,0098


Efisiensi pompa = 80 % (Peters et.al., 2004)

Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,0968 hp ≈ 1/8 hp.

37. Pompa Dowtherm J (PU-19)


LC-414

Fungsi : Memompa cairan Dowtherm J dari refrigerasi ke proses



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm


Laju alir massa (F) = 535.080 kg/jam = 327,6770 lbm/s

Densitas (ρ) = 931,3 kg/m3 = 58,0780 lbm/ft3 (The Dow C. Comp. 1997)

Viskositas (µ) = 8,43 cP = 0,0057 lbm/ft.s (The Dow C. Comp. 1997)

Laju alir volumetrik, Q = ρF = 3lbm/ft0780,85

lbm/detik327,6770 = 5,6420 ft3/s = 0,5198 m3/s

Desain pompa : Asumsi aliran turbulen

Di,opt = 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 0,363 (0,5198)0,45 (931,3)0,13 (Walas,1988)

= 0,3868 m

= 15,2274 in

Dari Tabel 11 (Kern,1965), dipilih pipa commercial steel :




Diameter Luar (OD) : 16 in = 1,3333 ft

Inside sectional area : 4,189 ft2


3

ft4,1890/sft5,6420 = 1,3469 ft/s


LC-415


= lbm/ft.s0,0011

ft)(1,2708ft/s)(1,3569)lbm/ft(58,0780 3 ××

= 17.439,9401 (Turbulen)


Pada NRe = 17.439,9401 dan ε/D = 0,0001

Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0059

Instalasi pipa:


1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C–2a, Foust, 1980 )

L2 = 1 × 13 × 1,2078 = 16,5207 ft

3 buah standard elbow 90° ; L/D = 30 ( Appendix C–2a, Foust, 1980 )

L3 = 3 × 30 × 1,2078 = 114,3738 ft


L4 = 0,5 × 27 × 1,2078 = 17,1561 ft


L5 = 1,0 × 55 × 1,2078 = 69,8951 ft


= 168,0506 ft

Faktor gesekan,



( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−


(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2


LC-416

P1 = P2

∆Z = 20 ft

maka : ( ) 0/.0261,0 20./.174,32

/174,320 2

2

=+++ sWlbmlbfftftslbflbmft

sft Ws

= - 20,0261 ft.lbf/lbm


Ws = - η x Wp

- 20,0261 = -0,8 x Wp

Wp = 25,0326 ft.lbf/lbm


= ( )( ) ft.lbf/lbm 25,0326lbm/s36000,45359

535.080× x

s550ft.lbf/hp1

= 15,5193 hp


LAMPIRAN E

PERHITUNGAN EVALUASI EKONOMI


LC-417

Dalam rencana pra rancangan pabrik Pupuk Urea digunakan asumsi sebagai

berikut:

• Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

• Kapasitas maksimum adalah 120.000 ton/tahun.

• Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau

purchased-equipment delivered (Timmerhaus et al, 2004).

• Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah

US$ 1 = Rp 9.018,- (Kompas, 17 April 2010).

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik

Luas tanah seluruhnya = 14.920 m2

Harga tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 350.000/m2.

Harga tanah seluruhnya = 14.920 m2 × Rp 350.000/m2 = Rp 5.222.000.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5%

Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 5.222.000.000,- = Rp 261.000.000,-

Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 5.483.100.000,-

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

(Rp/m2) Jumlah (Rp)

1 Pos keamanan 20 1.250.000 25.000.000 2 Areal bahan baku 600 1.250.000 750.000.000 3 Parkir *) 250 750.000 187.500.000 4 Taman *) 1.500 250.000 375.000.000

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................. (lanjutan)

No Nama Bangunan Luas (m2) Harga Jumlah (Rp)


LC-418

(Rp/m2)

5 Ruang control 200 1.250.000 250.000.000 6 Areal proses 4.500 1. 750.000 7.875.000.000 7 Areal produk 1.000 1.250.000 1.250.000.000 8 Perkantoran 350 1.250.000 437.500.000 9 Laboratorium 300 1.250.000 375.000.000 10 Poliklinik 200 1.250.000 250.000.000 11 Kantin 150 500.000 75.000.000 12 Tempat ibadah 150 1.250.000 187.500.000 13 Gudang peralatan 250 1.250.000 312.500.000 14 Bengkel 500 1.250.000 625.000.000 15 Unit pemadam kebakaran 100 1.250.000 125.000.000 16 Unit pengolahan Air 1.000 1.250.000 1.250.000.000 17 Unit pembangkit listrik 350 1.250.000 437.500.000 18 Unit pengolahan limbah 350 500.000 175.000.000 19 Areal perluasan *) 2.000 200.000 400.000.000 20 Jalan *) 1.000 500.000 500.000.000 21 Perpustakaan 150 1.250.000 187.500.000 TOTAL 14.920 21.950.000 16.050.000.000

Total harga sarana = Rp 187.500.000 + Rp 375.000.000

+ Rp 400.000.000 + Rp 500.000.000

= Rp 1.462.500.000,-

Harga bangunan saja = Rp 14.587.500.000 ,-

Total biaya bangunan dan tanah (B) = Rp 14.587.500.000 ,- + Rp 1.462.500.000,-

= Rp 16.050.000.000,-

1.1.2 Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) :

=

y

x

m

1

2yx I

IXXCC

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2010

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1 = kapasitas alat yang tersedia

X2 = kapasitas alat yang diinginkan


LC-419

Ix = indeks harga pada tahun 2010

Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia

m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

[ ]( )( ) ( )( )2

i2

i2

i2

i

iiii

ΣYΣYnΣXΣXn

ΣYΣXYΣXnr

−⋅×−⋅

⋅−⋅⋅= (Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift

No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi Xi² Yi² 1 1987 814 1617418 3948169 662596 2 1988 852 1693776 3952144 725904 3 1989 895 1780155 3956121 801025 4 1990 915,1 1821049 3960100 837408,01 5 1991 930,6 1852824,6 3964081 866016,36 6 1992 943,1 1878655,2 3968064 889437,61 7 1993 964,2 1921650,6 3972049 929681,64 8 1994 993,4 1980839,6 3976036 986843,56 9 1995 1027,5 2049862,5 3980025 1055756,25 10 1996 1039,1 2074043,6 3984016 1079728,81 11 1997 1056,8 2110429,6 3988009 1116826,24 12 1998 1061,9 2121676,2 3992004 1127631,61 13 1999 1068,3 2135531,7 3996001 1141264,89 14 2000 1089 2178000 4000000 1185921 15 2001 1093,9 2188893.9 4004001 1196617,21 16 2002 1102,5 2207205 4008004 1215506,25

Total 31912 15846,4 31612010,5 63648824 15818164,44

Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004 Data : n = 16 ∑Xi = 31912 ∑Yi = 15846,4

∑XiYi = 31612010,5 ∑Xi² = 63648824 ∑Yi² = 15818164,44

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi:

r = (16) . (31612010,5) – (31912)(15846,4)


LC-420

[(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)( 15818164,44) – (15846,4)² ]½

≈ 0,9808 = 1

Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan

linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah

persamaan regresi linier.

Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X

dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2010)

X = variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi

Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery, 1992)

( ) ( )( ) ( )2

i2

i

iiii

ΣXΣXnΣYΣXYΣXnb

−⋅⋅−⋅

=

a 22

2

Xi)(Xin.Xi.YiXi.XiYi.

Σ−ΣΣΣ−ΣΣ

=

Maka :

b = 16 .( 31612010,5) – (31912)(15846,4) 16. (63648824) – (31912)²

= 18,7226

a = (15846,4)( 63648824) – (31912)(31612010,5) 16. (63648824) – (31912)²

= -36351,9196

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:

Y = a + b ⋅ X

Y = 18,7226X – 36351,9196

Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2010 adalah:

Y = 18,7226 (2010) – 36351,9196

Y = 1280,601

Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m)

Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus


LC-421

et al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6

(Timmerhaus et al, 2004).

Contoh perhitungan harga peralatan:

a. Tangki Penyimpanan Hidrogen (TK-102)

Kapasitas tangki , X2 = 372,4515 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh

untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4,

Timmerhaus, 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada

tahun 2002 (Iy) 1102,5.

Capacity, m3

Purc

hase

d co

st, d

olla

r

106

105

104

103

102 103 104 105Capacity, gal

10-1 1 10 102 103

P-82Jan,2002

310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)

Carbon steel304 Stainless stellMixing tank with agitator

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki

Pelarutan.(Peters et.al., 2004)

Indeks harga tahun 2010 (Ix) adalah 1280,60. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 372,4515 m3

adalah :

Cx = US$ 6700 × 49,0

1 372,4515 x

5,11021280,60

Cx = US$ 114.501,9049,-

Cx = Rp 1.032.578.178,-/unit

Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat

pada Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan

peralatan utilitas.


LC-422

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:

- Biaya transportasi = 5 % - Biaya asuransi = 1 % - Bea masuk = 15 % (Rusjdi, 2004) - PPn = 10 % (Rusjdi, 2004) - PPh = 10 % (Rusjdi, 2004) - Biaya gudang di pelabuhan = 0,5 % - Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 % - Transportasi lokal = 0,5 % - Biaya tak terduga = 0,5 %

Total = 43 %

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:

- PPn = 10 % (Rusjdi, 2004) - PPh = 10 % (Rusjdi, 2004) - Transportasi lokal = 0,5 % - Biaya tak terduga = 0,5 %

Total = 21 %

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses

Nama Alat Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) Reaktor Amonia R-101 1 I 11.809.378.404 11.809.378.404 Reaktor Urea R-201 1 I 8.095.915.995 8.095.915.995 Heater Nitrogen E-101 1 I 81.550.910 81.550.910 Heater Hidrogen E-102 1 I 126.000.715 126.000.715 Kondensor E-103 1 I 60.919.670 60.919.670 Heat Exchanger Amonia E-104 1 I 62.076.685 62.076.885


LC-423

Heater Karbon dioksida E-201 1 I 79.996.752 79.996.752 Heater Amonia dan Karbon dioksida E-202 1 I 39.105.122 39.105.122 Water condensor E-301 1 I 161.421.338 161.421.338

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ............................. (lanjutan)

Nama Alat Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) Cooler udara E-302 1 I 368.041.462 368.041.462 Pompa keluaran reaktor J-201 1 NI 12.325.262 12.325.262 Pompa keluaran KO Drum I J-202 1 NI 12.325.262 12.325.262 Pompa keluaran LPD J-203 1 NI 12.325.262 12.325.262 Pompa keluaran KO Drum II J-301 1 NI 12.112.318 12.112.318 Pompa keluran Evaporator I J-302 1 NI 12.112.318 12.112.318 Pompa keluaran Evaporator II J-303 1 NI 12.112.318 12.112.318 Tangki penyimpanan Nitrogen TK-101 8 I 1.977.449.875 15.819.599.003 Tangki penyimpanan Hidrogen TK-102 3 I 1.032.578.178 3.097.734.536 Tangki penyimpanan Fuel Gas TK-103 4 I 1.771.896.160 7.087.584.640 Tangki penyimpanan Karbondioksida TK-201 4 I 2.488.413.636

9.953.654.546

Tangki penyimpanan Amonia TK-202 5 I 2.142.663.468 10.713.317.342 Mealting Tank TK-401 1 I 331.186.379 331.186.379 Prilling Tank TK-402 3 I 71.957.758 215.813.270 Hopper TK-403 1 I 41.273.017 41.273.017 Gudang Produk TK-404 2 I 46.000.000,00 92.000.000,00 Blower Udara B-301 1 I 122.243.481 122.243.481 Bucket Elevator C-401 1 I 14.291.763 14.291.763 Belt Conveyer I C-402 1 I 43.255.826 43.255.826 Screening C-403 1 I 48.958.688 51.859.588 Belt Conveyer II C-404 1 I 140.256.717 140.256.717 Low Pressure Decomposer S-201 1 I 812.553.833 812.553.833 Flash Drum F-101 1 I 1.672.652.617 1.720.616.291


LC-424

Knock Out Drum I F-201 1 I 572.529.526 572.529.526 Knock Out Drum II F-202 1 I 790.177.425 790.177.425 Evaporator I FE-301 1 I 4.380.298.269 4.380.298.269 Evaporator II FE-302 1 I 4.170.515.646 4.170.515.646 Kompressor Nitrogen JC-101 1 NI 138.348.412 140.348.412 Kompressor Hidrogen JC-102 1 NI 79.866.629 79.866.629 Ekspander Keluaran Reaktor JC-103 1 NI 139.458.462 139.458.462 Kompressor Karbondioksida JC-201 1 NI 78.865.623 78.865.623 Kompressor Amonia JC-202 1 NI 79.654.245 79.654.245

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ............................. (lanjutan)

Nama Alat Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) Kompressor Amonia dan Karbon dioksida JC-203 1 NI 28.541.087 28.541.087 Blower Hidrogen B-101 1 NI 38.421.310 38.421.310 Blower Karbon dioksida B-201 1 NI 10.003.143 10.003.143 Blower Nitrogen B-102 1 NI 29.145.413 29.145.413 Blower Amonia B-202 1 NI 16.654.987 16.654.987

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah

Nama Alat Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) Screening SC 1 NI 26.566.980 26.566.980 Bak Sedimentasi BS 1 NI 144.435.345 144.435.345 Clarifier CL 1 I 128.670.800 128.670.800 Sand Filtrasi SF 1 I 466.809.765 466.809.765 Menara air MA 1 I 1.564.435.244 1.564.435.244 Cooling Tower CT 1 I 420.935.456 420.935.456 Dearator DE 1 I 3.112.211.544 3.112.211.544 Ketel Uap KU 1 I 398.393.656 398.393.656

Harga total 84.777.471.455 Import 84.065.199.404 Non import 712.272.051


LC-425

Cation Exchanger CE 1 I 112.176.087 112.176.087 Anion Exchanger AE 1 I 145.156.641 145.156.641 Tangki pelarut Alum TP-01 1 I 77.809.044 77.809.044 Tangki Pelarut Soda Abu TP-02 1 I 56.645.325 56.645.325 Tangki pelarut Asam Sulfat TP-03 1 I 210.319.876 210.319.876 Tangki Natrium Hidroksida TP-04 1 I 109.112.635 109.112.635 Tangki Pelarut Alum TP-05 1 I 37.400.957 37.400.957 Tangki Air Domestik TU 1 I 200.222.889 200.222.889 Tangki bahan bakar TB 1 NI 576.593.591 576.593.591 Pompa Screening PU-01 1 NI 3.450.810 3.450.810 Pompa Sedimentasi PU-02 1 NI 3.450.810 3.450.810 Pompa Alum PU-03 1 NI 2.225.500 2.225.500

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah.......(lanjutan)

Nama Alat Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) Pompa Soda Abu PU-04 1 NI 2.225.500 2.225.500 Pompa Sand Filter PU-05 1 NI 3.450.810 3.450.810

Pompa Cation Exchanger PU-06 1 NI 2.118.684 2.118.684 Pompa menara pendingin PU-07 1 NI 2.987.126 2.987.126

Pompa tangki utilitas PU-08 1 NI 1.110.127 1.110.127 Pompa Asam Sulfat PU-09 1 NI 2.225.500 2.225.500

Pompa Cation Exchanger PU-10 1 NI 2.118.684 2.118.684 Pompa Natrium Hidroksida PU-11 1 NI 2.225.500 2.225.500 Pompa Anion Exchanger PU-12 1 NI 2.118.684 2.118.684

Pompa Kaporit PU-13 1 NI 1.312.414 1.312.414 Pompa Domestik PU-14 1 NI 1.110.127 1.110.127

Pompa Cooling Tower PU-15 1 NI 7.820.198 7.820.198 Pompa Deaerator PU-16 1 NI 3.987.000 3.987.000

Pompa bahan bakar PU-17 1 NI 1.055.239 1.055.239 Pompa Refrigrant PU-18 1 NI 1.055.239 1.055.239 Tangki refrigrant V-01 1 NI 1.354.618.650 1.354.618.650

Refrigrator RG-01 1 I 886.902.166 886.902.166 Generator - 2 I 68.000.000 136.000.000

Harga total 10.211.464.603


LC-426

Import 9.588.823.060 Non import 622.641.543

Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah:

=1,43 x ( Rp.84.065.199.404,- + Rp. 9.588.823.060,- )

+ 1,21 x ( Rp. 712.272.051 - + Rp. 622.641.543,- )

= Rp.135.382.478.595,-

Biaya pemasangan diperkirakan 39 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004).

Biaya pemasangan = 0,39 × Rp 135.382.478.595 ,-

= Rp. 52.799.166.652,-

Harga peralatan + biaya pemasangan (C) :

= Rp 135.382.478.595,- + Rp 52.799.166.652,-

= Rp 188.181.645.247,-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,26 × Rp 135.382.478.595.,-

= Rp. 35.199.444.435,- 1.1.5 Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya perpipaan (E) = 0,6 × Rp 135.382.478.595 ,-

= Rp. 81.229.487.157,-


LC-427

1.1.6 Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 20% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 × Rp 135.382.478.595,-

= Rp 27.076.495.719,-

1.1.7 Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 20% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya insulasi (G) = 0,2 × Rp 135.382.478.595,-

= Rp 27.076.495.719 ,-

1.1.8 Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 3% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya inventaris kantor (H) = 0,03 × Rp 135.382.478.595,-

= Rp 4.061.474.358,-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I )

= 0,05 × Rp 135.382.478.595,-

= Rp. 2.707.649.572,-


LC-428

1.1.10 Sarana Transportasi

Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana

transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut .

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi

No.

Jenis Kendaraan

Unit

Tipe

Harga/ Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 Mobil dewan komisaris 2 Toyota Altis 475.000.000 950.000.000

2 Mobil direktur 1 Toyota fortuner 430.000.000 430.000.000

3 Mobil manajer 3 Kijang inova 220.000.000 660.000.000

4 Bus karyawan 2 Bus 300.000.000 600.000.000

5 Mobil karyawan 2 L-300 175.000.000 350.000.000

6 Truk 4 Truk 400.000.000 1.600.000.000

7 Mobil pemasaran 4 Minibus L-300 150.000.000 600.000.000

8 Mobil pemadam kebakaran 2 Truk tangki 650.000.000 1.300.000.000

Total 6.490.000.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J

= Rp 393.555.792.207,- 1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1 Biaya Pra Investasi

Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya Pra Investasi (K) = 0,07 × Rp 135.382.478.595 ,-

= Rp. 9.476.773.502,-

1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi


Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 × Rp 135.382.478.595,-


LC-429

= Rp. 40.614.743.579,-

1.2.3 Biaya Legalitas


Biaya Legalitas (M) = 0,04 × Rp 135.382.478.595,-

= Rp. 5.415.299.144,-

1.2.4 Biaya Kontraktor


Biaya Kontraktor (N) = 0,19 × Rp 135.382.478.595,-

= Rp. 25.722.670.933,-

1.2.5 Biaya Tak Terduga

Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) .

Biaya Tak Terduga (O) = 0,37 × Rp 135.382.478.595 ,-

= Rp. 50.091.517.080,-

Total MITTL = K + L + M + N+O

= Rp 131.321.004.237,-

Total MIT = MITL + MITTL

= Rp 393.555.792.207 ,- + Rp 131.321.004.237 ,-

= Rp 524.876.796.444,-

2 Modal Kerja

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).

2.1 Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku proses

1. Hidrogen (www.ftp.cordis.europa.eu,2010)

Kebutuhan = 6726,4300 kg/jam

Harga = Rp 1500,-/kg


LC-430

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari× 6726,4300 kg/jam × Rp 1.500/kg

= Rp 21.793.648.104,-

2. Nitrogen

Kebutuhan = 31390,03 kg/jam (ICIS Pricing, 2010)

Harga = Rp. 700,-/kg

Harga Total = 90 hari x 24 jam/hari x 31390,03 kg/jam x Rp.700/kg

= Rp 47.461.721.126,-

3. Katalis Fe

Kebutuhan = 5,3415 kg/jam (www.advance-scientific.net, 2010)

Harga = Rp. 23.000,- /kg

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 5,3415 kg/jam x Rp 23.000/kg

= Rp. 265.365.720,-

4. Refrigerant (pemakaian selama 90 hari)

Kebutuhan = 52.538 kg

Harga = Rp.83.000,-

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 52.538 kg/jam x Rp 83.000/kg

= Rp 1.021.338.720,-

5. CO2

Kebutuhan = 12625,9900 kg/jam = 992.024.040,2 Btu/jam

Harga = U$ 3,5.-/mmBtu =Rp 32.673 ,-/mmBtu (ICIS Pricing, 2010)

Harga Total = 90harix24jam/harix0,9920 mmBtu/jamxRp32.673 ,-/mmBtu

= Rp 70.009.091 ,-

2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas

1 Alum, Al2(SO4)3


Harga = Rp 2.100 ,-/kg (PT. Bratachem 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,7793 kg/jam × Rp 2.100,- /kg

= Rp 8.070.905,-


LC-431

2 Soda abu, Na2CO3


Harga = Rp 2.000,-/kg (PT. Merck, 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,9608 kg/jam × Rp 2.000,-/kg

= Rp 4.150.656,-

3 Kaporit


Harga = Rp 11.500,-/kg (PT. Bratachem 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0016 kg/jam × Rp 11.500,-/kg

= Rp 39.744,-

4 H2SO4


Harga = Rp 6000,-/kg (PT. Bratachem 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam x 2,1219 kg/jam × Rp 6.000,-/kg

= Rp 27.499.824,-

5 NaOH


Harga = Rp 5250,-/kg (PT. Merck, 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam × 1,5945 kg/jam × Rp 5250,-/kg

= Rp 18.081.630,-

6 Solar

Kebutuhan = 534,8641 ltr/jam

Harga solar untuk industri = Rp. 6.300,-/liter (PT.Pertamina, 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 534,8641 ltr/jam × Rp 6.300,-/liter

= Rp 7.278.430.673,-


LC-432

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan

(90 hari) adalah = Rp 70.612.082.761,- + Rp 7.336.273.432,-

= Rp 77.948.356.193,-

2.2 Kas

2.2.1 Gaji Pegawai

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

(Rp) Jumlah gaji/bulan

(Rp) Direktur 1 15.000.000 15.000.000 Dewan Komisaris 2 20.000.000 40.000.000 Staf Ahli 2 10.000.000 20.000.000 Sekretaris 1 3.000.000 3.000.000 Manajer Teknik dan Produksi 1 8.000.000 8.000.000 Manajer Umum dan Keuangan 1 8.000.000 8.000.000 Manajer R&D 1 8.000.000 8.000.000 Kepala Bagian Teknik 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Bagian Produksi 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Bagian Keuangan dan Adm 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Bagian Umum dan Personalia 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Bagian R&D 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Bagian QC/QA 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Teknik 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Listrik 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Proses 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Utilitas 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Keuangan 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Pemasaran 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Administrasi 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Humas 1 7.000.000 7.000.000 Kepala Seksi Keamanan 1 7.000.000 7.000.000 Karyawan Teknik 6 3.500.000 21.000.000 Karyawan Unit Pembangkit Listrik 10 3.500.000 35.000.000 Karyawan Proses 60 3.500.000 210.000.000 Karyawan Laboratorium, R & D 6 3.500.000 21.000.000 Karyawan Utilitas 10 3.500.000 35.000.000


LC-433

Karyawan Bag. Keuangan 3 3.500.000 10.500.000 Karyawan Pemasaran/Penjualan 6 2.000.000 12.000.000

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai...(Lanjutan)

Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan (Rp)

Jumlah gaji/bulan (Rp)

Karyawan Bag. Administrasi 4 2.000.000 8.000.000 Karyawan Bag. Humas 3 2.000.000 6.000.000 Karyawan Bag. Personalia 3 2.000.000 6.000.000 Petugas Keamanan 11 1.500.000 16.500.000 Karyawan Gudang / Logistik 6 2.000.000 12.000.000 Dokter 1 5.000.000 5.000.000 Perawat 2 2.500.000 5.000.000 Petugas Kebersihan 8 1.000.000 8.000.000 Supir 6 1.000.000 6.000.000 Total 169 629.800.000

Diperkirakan seluruh karyawan bekerja lembur, dimana gaji lembur dihitung

dengan rumus: 1/173 x gaji per bulan, dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1,5 kali

gaji per jam dan jam berikutnya 2 kali dari gaji satu jam (Kep. Men, 2003).

Diperkirakan dalam 1 tahun 12 hari libur dengan 8 jam kerja untuk tiap

harinya, artinya dalam satu bulan memiliki 1 hari libur yang dimanfaatkan sebagai

lembur, maka:

Gaji lembur untuk 8 jam kerja yaitu:

1 jam pertama = 1,5 x 1 x 1/173 x Rp 629.800.000,- = Rp. 5.460.694,-

7 jam berikutnya = 2 x 7 x 1/173 x Rp 629.800.000,- = Rp. 50.966.474,-

Total gaji lembur dalam 1 bulan = Rp 56.427.168,-

Jadi, gaji pegawai selama 1 bulan beserta lembur = Rp 629.800.000,- + Rp 56.427.168 ,-

= Rp 686.227.168

Total gaji pegawai selama 1 tahun beserta lembur = Rp 8.234.726.012,-

2.2.2 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 8.234.726.012,-

= Rp 1.646.945.202,-

2.2.3. Biaya Pemasaran


LC-434

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 8.234.726.012,-

= Rp 1.646.945.202,-

2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada

Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea

Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan

(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).

Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU

No.20/00).

Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.

30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak

dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Pupuk Urea

Nilai Perolehan Objek Pajak • Tanah Rp 5.222.000.000,-

• Bangunan Rp14.587.500.000,-

Total NPOP Rp 19.809.500.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 30.000.000,- )

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 19.839.000.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) (Z) Rp 991.975.000,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai Rp 8.234.726.012 2. Administrasi Umum Rp 1.646.945.202, 3. Pemasaran Rp 1.646.945.202, 4 Pajak Bumi dan Bangunan Rp 991.975.000

Total Rp 12.520.591.416,-


LC-435

Biaya kas untuk 1 bulan = Rp 12. 520.591.416,- / 12 = Rp. 1.043.382.618,-

Biaya kas untuk 3 bulan = Rp 1.043.382.618,- x 3 bulan = Rp 3.130.147.854,- 2.2 Biaya Start – Up

Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).

= 0,08 × Rp 524.876.796.444,-

= Rp 41.990.143.716,- 2.3 Piutang Dagang

HPT12IPPD ×=

dimana: PD = piutang dagang

IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan

Penjualan :

1. Harga jual Urea = Rp 5.500/kg (aku_ laku.com, 2009)

Produksi Urea = 15151,5152 kg/jam

Hasil penjualan Urea tahunan

= 15151,5152 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp5.500,- /kg

= Rp 660.000.002.112,-

2. Harga jual Fuel gas = Rp 600,-/L (fuel gauge.com,2009)

Produksi Fuel gas = 24.863,3087 kg/jam

=(24.863,3087kg/jam)(0,00198kg/m3)( 1000dm3)

= 49.127,2649 L/jam

Hasil penjualan fuel gas tahunan

= 49.127,2649 L/jam × 330hari/tahun × Rp 600,- /L x 24 jam/hari

= Rp 233.452.762.805,-

Hasil penjualan total tahunan =Rp660.000.002.112,-+Rp 233.452.762.805,-

= Rp 893.452.764.917,-


LC-436

Piutang Dagang = 123× Rp 893.452.764.917 ,-

= Rp 223.363.191.229,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. Jumlah Bulanan (Rp) 1. Bahan baku proses dan utilitas Rp 77.948.356.193,- 2. Kas Rp 3.130.147.854,- 3. Start up Rp 41.990.143.716,- 4. Piutang Dagang Rp 223.363.191.229,-

T l Rp 346.431.838.991 ,-

Total Modal Kerja = Rp 346.431.838.991 ,-

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 524.876.796.444,- + Rp. 346.431.838.991 ,-

= Rp 871.308.635.435,-

Modal ini berasal dari:

- Modal sendiri = 60 % dari total modal investasi

= 0,6 × Rp 871.308.635.435,-

= Rp 522.785.181.261,-

- Pinjaman dari Bank = 40 % dari total modal investasi

= 0,4 × Rp 871.308.635.435,-

= Rp 348.523.454.174,-

Biaya Produksi Total

2.3 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

2.3.1 Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji

yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P)


LC-437

Gaji total = (12 + 2) × Rp 629.800.000,-

= Rp 8.817.200.000,-

2.3.2 Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2007).

Bunga bank (Q) = 0,15 × Rp 348.523.454.174,-

= Rp 52.278.518.126,- 2.3.3 Depresiasi dan Amortisasi

Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa

manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk

mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight

line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan

sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11

ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000

Kelompok Harta Berwujud

Masa (tahun)

Tarif (%)

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan Bangunan

1.Kelompok 1

2. Kelompok 2 3. Kelompok 3

4

8

16

25

12,5

6,25

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.

Mobil, truk kerja Mesin industri kimia, mesin industri mesin

II. Bangunan Permanen

20

5

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004

Depresiasi dihitung berdasarkan tarif (%) penyusutan untuk setiap kelompok harta

berwujud sesuai dengan umur peralatan.

%D xP=

dimana: D = Depresiasi per tahun


LC-438

P = Harga peralatan

% = Tarif penyusutan

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000

Komponen Biaya (Rp) Umur (tahun) Depresiasi (Rp)

Bangunan 16.050.000.000 20 802.500.000 Peralatan proses dan utilitas 188.181.645.247 16 11.761.352.828 Instrumentrasi dan pengendalian proses 35.199.444.435 4 4.399.930.554 Perpipaan 81.229.487.157 4 10.153.685.895 Instalasi listrik 27.076.495.719 4 3.384.561.965 Insulasi 27.076.495.719 4 3.384.561.965 Inventaris kantor 4.061.474.358 4 1.015.368.589 Perlengkapan keamanan dan kebakaran 2.707.649.572 4 338.456.196 Sarana transportasi 6.490.000.000 8 811.250.000

TOTAL 36.051.667.993

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami

penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung

(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.

Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya

yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan,

menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan

menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak

menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa

manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak

berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004).

Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga :

Biaya amortisasi = 0,25 × Rp 131.321.004.237 ,-

= Rp 32.830.251.059,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)

= Rp 36.051.667.993,-+ Rp 32.830.251.059 ,-

= Rp 68.881.919.051,-

2.3.4 Biaya Tetap Perawatan


LC-439

1. Perawatan mesin dan alat-alat proses

Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%,

diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al,2004).

Biaya perawatan mesin = 0,1 × Rp188.181.645.247,-

= Rp 18.818.164.525,-

2. Perawatan bangunan

Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan bangunan = 0,1 × Rp 16.050.000.000,-

= Rp 1.065.000.000,-

3. Perawatan kendaraan

Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan kenderaan = 0,1 × Rp 6.490.000.000,-

= Rp 649.000.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol

Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et

al, 2004).

Perawatan instrumen = 0,1 × Rp 35.199.444.435,-

= Rp 3.519.944.443,-

5. Perawatan perpipaan

Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan perpipaan = 0,1 × Rp 81.229.487.157,-

= Rp 8.122.948.716 ,-

6. Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan listrik = 0.1 × Rp 27.076.495.719,-

= Rp 2.707.649.572 ,-

7. Perawatan insulasi

Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004).


LC-440

Perawatan insulasi = 0,1 × Rp 27.076.495.719 ,-

= Rp 2.707.649.572 ,-

8. Perawatan inventaris kantor

Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 4.061.474.358,-

= Rp 406.147.436,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran

Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 2.707.649.572,-

= Rp 270.764.957,-

Total biaya perawatan (S) = Rp 38.807.269.221,-

2.3.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap

(Timmerhaus et al, 2004).

Plant Overhead Cost (T) = 0,2 x Rp 524.876.796.444,-

= Rp 104.975.359.289,- 2.3.6 Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = Rp. 1.610.334.798,-

2.3.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 1 tahun = Rp 1.610.334.798,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga :

Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.610.334.798,- = Rp 805.167.399,-

Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 2.415.502.196,-

2.3.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp 104.975.359.289 ,-

= Rp 5.248.767.964,-


LC-441

2.3.9 Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 524.876.796.444 ,-

= Rp 5.248.767.964,-

2.3.10 Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap

langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2009).

= 0,0031 × Rp 524.876.796.444,-

= Rp 1.220.022.956,-

2. Biaya asuransi karyawan.

Biaya asuransi pabrik adalah 4,24% dari gaji (PT. Jamsostek, 2007).

Maka biaya asuransi karyawan = 0,0424 x Rp 1.610.334.798,-

= Rp 68.278.195,-

Total biaya asuransi (Y) = Rp 1.288.301.151,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y +Z

= Rp 290.364.070.669,- 2.4 Biaya Variabel

2.4.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 330 hari adalah

Rp 285.810.639.373,-

Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku

Biaya variabel pemasaran = 0,01 × Rp 285.810.639.373 ,-

= Rp 2.858.106.394.,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku


LC-442

Biaya perawatan lingkungan = 0,1 × Rp 285.810.639.373,-

= Rp 28.581.063.937,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 31.439.170.331,-

2.4.2 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan

= 0,05 × Rp 31.439.170.331 ,-

= Rp 1.571.958.517,-

Total biaya variabel = Rp 318.821.768.220,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 290.364.070.669 ,- + Rp 318.821.768.220 ,-

= Rp 609.185.838.889,-

3 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

3.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= Rp 893.452.764.917,- – Rp 609.185.838.889,-

= Rp 284.266.926.027,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan

= 0,005 x Rp 284.266.926.027 ,-

= Rp 1.421.334.630,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00

Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 284.266.926.027,- − Rp 1.421.334.630 ,-

= Rp 282.845.591.397,-


LC-443

3.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan

Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan

adalah (Rusjdi, 2004):

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10%.

Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan

pajak sebesar 15 %.

Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 10 % × Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000,-

- 15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000,-

- 30% × (Rp 282.845.591.397 – Rp 100.000.000) = Rp 84.823.677.419,-

Total PPh = Rp 84.836.177.419,-

Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 282.845.591.397,- – Rp 84.836.177.419 ,-

= Rp 198.009.413.978,-

4 Analisa Aspek Ekonomi

4.1 Profit Margin (PM)

PM = penjualantotal

pajaksebelumLaba× 100 %

PM = %1004.917893.452.761.397282.845.59 x

= 31,66 %

4.2 Break Even Point (BEP)

BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal

TetapBiaya−

× 100 %


LC-444

BEP = %1008.220318.821.764.917893.452.76

0.669290.364.07 x−

= 50,53%

Kapasitas produksi pada titik BEP = 50,53% × 120.000 ton/tahun

= 60.636,6323 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 50,53 % x Rp 893.452.764.917

= Rp 451.466.390.194,-

4.3 Return on Investment (ROI)

ROI = investasi modal Total

pajak setelah Laba × 100 %

ROI = 100%x 5.435,-871.308.63 Rp

3.978,-198.009.41 Rp

= 22,73 %

5.4 Pay Out Time (POT)

POT = tahun1x 0,2273

1

POT = 4,4 tahun

5.5 Return on Network (RON)

RON = sendiriModal

pajaksetelahLaba × 100 %

RON = 100%x 1.261,-522.785.18 Rp

3.978,-198.009.41 Rp

RON = 37,88%

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


LC-445

- 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.

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 35,23 %


LC-446

Tabel LE.11 Data P erhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Thn Laba sebelum pajak Pajak Laba Sesudah

pajak Depresiasi Net Cash Flow P/F

pada i = 35%

PV pada i = 35% P/F

pada i = 36%

PV pada i = 36%

0 - - - - -871.308.635.435 1 -871.308.635.435 1 -871.244.567.227 1 282.845.591.397 84.836.177.419 198.009.413.978 68.881.919.052 266.891.333.030 0,7407 197.697.283.726 0,7353 196.243.627.228 2 311.130.150.537 93.321.545.161 217.808.605.376 68.881.919.052 286.690.524.428 0,5487 157.306.186.243 0,5407 155.001.364.851 3 342.243.165.591 102.655.449.677 239.587.715.913 68.881.919.052 308.469.634.965 0,4064 125.375.048.505 0,3975 122.629.708.079 4 376.467.482.150 112.922.744.645 263.544.737.505 68.881.919.052 332.426.656.557 0,3011 100.083.104.332 0,2923 97.171.791.164 5 414.114.230.365 124.216.769.109 289.897.461.255 68.881.919.052 358.779.380.307 0,2230 80.012.646.049 0,2149 77.113.947.166 6 455.525.653.401 136.640.196.020 318.885.457.381 68.881.919.052 387.767.376.433 0,1652 64.057.304.134 0,1580 61.282.689.677 7 501.078.218.741 150.305.965.622 350.772.253.119 68.881.919.052 419.654.172.171 0,1224 51.351.740.228 0,1162 48.766.230.446 8 551.186.040.615 165.338.312.185 385.847.728.431 68.881.919.052 454.729.647.483 0,0906 41.217.640.055 0,0854 38.854.560.722 9 606.304.644.677 181.873.893.403 424.430.751.274 68.881.919.052 493.312.670.326 0,0671 33.122.137.341 0,0628 30.993.605.066 10 666.935.109.145 200.063.032.743 466.872.076.401 68.881.919.052 535.753.995.453 0,0497 26.645.736.791 0,0462 24.750.064.487

5.560.260.178

-18.501.046.550

IRR= 35%)-(36%x 46.550)(-18.501.0-1785.624.260.

1785.624.260.%35 +

IRR = 35,23 %


Contoh Perhitungan Neraca Massa Energi

Documents