LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas pabrik: 1000 ton/tahun Waktu operasi: 340 hari Basis perhitungan: 1 jam operasi Satuan berat : kilogram (kg) Bahan baku: kulit kapas (pentosan) Bahan pembantu: - H2SO4 - Air Produk akhir: furfural (C5H4O2) Produksi furfural/jam:1000 jam 24hari 1 x hari 340 tahun 1 x 11000tonkgxtahunton = 122,5490 kg/jam Kemurnian furfural: 98 % = 0,98 x 122,5490 = 120,0981 kg/jam Furfural mengandung toluena 2%= 0,02 x 122,5490 = 2,4510 kg/jam Untukmencapaikapasitasproduksiyaitu122,5490kg/jam,dilakukantrial programexelbasis kulit kapas denganmemasukkan perbandinganbahanbakuyang diketahui sesuai dengan literatur. Dari hasil trial yang dilakukan didapatkan: Basis kulit kapas= 28476,5232 kg/hari = 1186,5218 kg/jamUntukselanjutnya,perhitunganneracamassadihitungdenganmenggunakan alur maju. Universitas Sumatera Utara LA-1CUTTING MACHINE (C-112) CUTTING MACHINEKulit kapasKulit kapas (dalam bentuk chip)1 2 Denganmenggunakan Cuttingmachine, ukuran kulit kapas akan diperkecilmenjadi 3-10mm.Untukmemproduksi1000tonfurfuralsetiaptahun,melaluiperhitungan trial program exel diperlukan kulit kapas sebanyak 1186,5218 kg/jam F1 = F2 = 1186,5218 kg/jam Komponen Kulit Kapas: Alpha selulosa = 47 % x 1186,5218 kg/jam = 557,6652 kg/ jamPentosan= 21 % x 1186,5218 kg/jam = 249,1696 kg/jam Lignin= 20 % x 1186,5218 kg/jam = 237,3044 kg/jam Kadar Abu = 12 % x 1186,5218 kg/ jam= 142,3826 kg/jam Tabel LA-1 Neraca Massa pada Cutting machine (C-112) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam)Keluar (kg/jam) Alur 1Alur 2 1. Alpha selulosa557,6652557,6652 2 Pentosan249,1696249,1696 3 Lignin237,3044237,3044 4 Kadar Abu 142,3826142,3826 Jumlah 1186,52181186,5218 Universitas Sumatera Utara LA-2 MIXER PENGENCERAN ASAM SULFAT (M 120) MIXERH2SO4 Air airAirH2SO4345 F3 + F4 = F5 Asamsulfatyangdigunakan,F5=20%massakulitkapasdengannormalitas5N (Raymond, 1982) F5 = 0,2 x F2, F2 = 1186,5218kg/jam = 0,2 x 1186,5218 = 237,3044 kg/jam N= M x valensi, grek eqivalensi H2SO4 = 2 5= M x 2 M= 2,5M= 10085BMMassa M= %= =841 , 1 1098 x5 , 2x

= 13,3080 Jadi kebutuhan H2SO4 13,3080 % yang berarti kebutuhan air (100 - 13,3080) = 86,6920 %F5asam sulfat= 0,133080 x 237,3044 = 31,5804 kg/jam F5air = 0,866920 x 237,3044 = 205,7239 kg/jam Universitas Sumatera Utara Asam sulfat yang ada dipasaran adalah 98% dan 36%, disini digunakan 36% yang berarti asam sulfat 36%, 5 N dan air 64 %. Maka: Pengenceran asam sulfat 36% pada F3 menjadi 13,3080 % pada F5: V1 M1 = V2 M2 V1 (0,36)= (237,3044) (0,133080) V1= 36 , 0 0,133080x237,3044 = 87,7234 kg/jam F3= 87,7234 kg/jam F3sulfat = 0,36 x 87,7234 = 31,5804 kg/jam F3air = 0,64 x 87,7234kg/jam = 56,1430 kg/jam F4= F5 F3 = 237,3044 - 87,7234= 149,5809 kg/jam Tabel LA-2 Neraca Massa pada Mixer Pengenceran (M-120) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 3Alur 4Alur 5 1H2SO4 31,5804 - 31,5804 2Air 56,1430 149,5809 205,7239 Jumlah87,7234 149,5809 237,3044 Jumlah 237,3044 237,3044 LA-3 Leaching (T -110) 6 57 8 Universitas Sumatera Utara F6 = 1186,5218 Kg/jam, dengan komponen masing-masing Alpha selulosa= 557,6652 kg/ jamPentosan = 249,1696 kg/jam Lignin=237,3044 kg/jam Kadar Abu = 142,3826 kg/jam Aliran Pelarut Masuk, V2 = 237,3044 Kg/jam, xA2 = 0, xc2 = 1,0Slurryyangmasuk;B=1186,5218Kg/jam(1-0,21)=937,3522Kg/jampadatantak larut Lo = 1186,5218 Kg/jam (1- 0,79) = 249,1696 Kg/jam No = B/Lo (Geankoplis, 2003) = 937,3522 / 249,1696 =3,7619 kg padatan/kg larutan yA0 = 1,0 (tidak mengandung pelarut lain) M = Lo +V2= 249,1696 + 237,3044 = 486,4739 Kg/jam Lo.yA0 + V2.xA2 = 249,1696 (1,0) + 237,3044(0)= M.xAM xAM = 249,1696/ 486,4739 = 0,5122 Bo = No.Lo + 0 = 3,7619. 249,1696 = Nm (486,4739) = 1,9268 N1= 1,5(Geankoplis, 2003) yA1= 0,5122 xA1 = 0,5122 Berdasarkan persamaan: Neraca larutan total : Lo + V2 = L1 + V1 = M(Geankoplis,2003) L1 + V1= 486,4739 Kg/jam L1=486,4739 Kg/jam V1 Neraca PadatanB =.No.Lo = N1.L1(Geankoplis,2003) = 3,7619 . 249,1696 = 2 (486,4739 V1) 355,957= 2 V1 V1 = 355,957/2 = 177,9783 kg/jam MakaL1 = 486,4739 Kg/jam - 177,978 kg/jam = 308,4957 kg/jam Universitas Sumatera Utara Tabel LA-3 Neraca Massa pada Leaching (T-120) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam)Keluar (kg/jam) Alur 5Alur 6Alur 7 Alur 8 1Alpha Selulosa-557,6652- 557,6652 2Pentosan-249,1696-308,4957 3Lignin-237,3044-237,3044 4Kadar Abu-142,3826-142,3826 5Air205,7239- 146,3979 - 6H2SO431,5804- 31,5804- Jumlah237,30441186,5218177,9783- Jumlah1423,82621423,8262 LA 4FILTER PRESS(H-130) Filter pressAlpha selulosaPentosanLigninKadar AbuAirH2SO4AirH2SO4Pentosan8279AirH2SO4Alpha selulosaPentosanLigninKadar Abu7 Aliran masuk, F7 dan F8 Persentase masing-masing komponen dari total aliran masuk F8 Alpha selulosa= 39,17 % = 557,6652 kg/ jamF8 Pentosan=21,67 % = 308,4957 kg/jam F8 Lignin= 16,67 % = 237,3044 kg/jam F8 Kadar Abu =10,00% =142,3826 kg/jam F7Air =2,22 % = 146,3979 kg/jam F7 H2SO4 = 10,28 % = 31,5804 kg/jam Efisiensi filter press sebesar 93% (Perry & Green, 1999) Universitas Sumatera Utara Alur 8: F8 Alpha selulosa= F27 Alpha selulosa = 557,6652 kg/ jam F8 Lignin= F27 Lignin = 237,3044 kg/jam F8 Kadar Abu = F27 Kadar Abu=142,3826 kg/jam Pentosan: F27pentosan

= 0,07 x F8pentosan = 0,07 x 308,4957 kg/jam = 21,5947 kg/jam H2SO4 : F27as.sulfat = 0,07 x F7as.sulfat = 0,07 x 31,5804 kg/jam = 2,2106 kg/jam Air : F27air = 0,07 x F7air = 0,07 x 146,3979 kg/jam = 10,2479 kg/jam F27= F27 Alpha selulosa+ F27 Lignin + F27 Kadar Abu+ F27pentosan

+ F27air + F27as.sulfat = 971,4054 kg/jam Alur 9: F9= F7+F8 F27 = 1245,8479 - 971,4054 = 452,4208 H2SO4 : F9as.sulfat = F7as.sulfat F27as.sulfat = 31,5804 - 2,2 = 29,3698 kg/jam Air : F9air = F7air F27air = 146,3979 - 10,2479 = 136,1500 kg/jam Pentosan: F9pentosan

= F8pentosan F27pentosan Universitas Sumatera Utara = 308,4957 - 21,5947 = 286,9010 kg/jam Tabel LA-4 Neraca Massa pada Filter Press (H-130) NOKOMPONENMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam) Alur 7Alur 8Alur 27Alur 9 1Alpha Selulosa-557,6652557,6652- 2Pentosan-308,495721,5947286,9010 3Lignin-237,3044237,3044- 4Kadar Abu-142,3826142,3826- 5Air146,3979-2,2106136,15006H2SO431,5804-10,247929,3698 Jumlah177,97831245,8479971,4054452,4208 Jumlah1423,82621423,8262 LA-5REAKTOR I (R-210) REAKTOR I109PentosanAirAsam sulfatPentosanAirAsam sulfatPentosa Komponen pada alur 9, F9 F9as.sulfat = 29,3698 kg/jamF9pentosan = 286,9010 kg/jam F9air = 136,1500 kg/jam Untuk reaksi pembentukan pentosa dari pentosan,Konversi reaksi = 90% (Medeiros, 1985). Massa Pentosan pada alur 9, F9 Pentosan= 286,9010 kg/jam Laju Pentosan yang habis bereaksi= 10090 n BMMassa Universitas Sumatera Utara = 10090100 132286,9010 = 0,0196 kmol/jam Derajat Polimerisasi untuk bahan baku yang mengandung selulosa, r = 100- 200 ( Perry, 1997) Dalam hal ini, diambil r = 100,Maka: Reaksi pembentukan pentosa : (C5H8O4)100 +100 H2O 100 C5H10O5 Pentosan AirPentosa 0,01961,9561 1,9561 kmol/jam 258,2109 35,2106293,4215 kg/jam Pentosan yang bereaksi= mol pentosan x BM x n= 258,2109 kg/jam Mol air bereaksi= 100 x 0,0196= 1,9561 kmol/jam Air yang bereaksi= 1,9561 x 18 = 35,2106 kg/jam Pentosa yang dihasilkan= 100 x 0,0196= 1,9561 kmol/jam (BM = 150)= 1,9561 x 150= 293,4215 kg/jam Alur 10: F10 Pentosan =F9 Pentosan- Pentosan bereaksi= 286,9010 -258,2109= 28,6901 kg/jam F10Air =F9 Air- Air yang bereaksi= 136,1500 - 35,2106= 100,9395 kg/jam F10Asam Sulfat=F9Asam Sulfat= 29,3698 kg/jamF10Pentosa= Pentosa terbentuk= 293,4215 kg/jam Tabel LA-5 Neraca Massa pada Reaktor I (R-210) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam)Keluar (kg/jam) Alur 9Alur 10 1.H2SO429,369829,3698 2.Air136,1500100,9395 Universitas Sumatera Utara 3.Pentosan286,901028,6901 4.Pentosa-293,4215 Jumlah452,4208452,4208 LA-6REAKTOR II (R-220) REAKTOR II13 11PentosanAirAsam sulfatPentosaPentosanAirAsam sulfatPentosaFurfuralAir proses12 Alur 11: F11 Pentosan = 28,6901 kg/jam F11Air = 100,9395 kg/jam F11Asam Sulfat= 29,3698 kg/jamF11Pentosa= 293,4215 kg/jam Kondisi kelarutan asam sulfat dalam air dalam reaktor II harus dijaga, dimana asamsulfat0,2normalitaskarenapadanormalitastersebutreaksiakanberlangsung optimal. N= M. valensi, grek eqivalensi H2SO4 = 2 0,2= M. 2 M= (0,2/2) = 0,1 M= %= =841 , 1 1098 x0,1x

= 0,5323Jadi kebutuhan H2SO4 0,5323 % yang berarti kebutuhan air (100 - 0,5323) = 99,4677 %. Kebutuhan asam sulfat: 29,3698 kg/jam Maka, Air=100 132 100,9395 x 84,5054 Universitas Sumatera Utara = 5985,5340 kg/jam Air yang ditambahkan: F12= 5985,5340 - 100,9395 = 5800,0891 kg/jam Untuk reaksi pembentukan Furfural dari pentosa : Konversi reaksi = 85% (Medeiros, 1985). Pentosa pada alur 11, F11 Pentosa = 293,4215 kg/jam Laju Pentosa yang habis bereaksi= 10085BMMassa = 10085150293,4215= 1,5649 kmol/jam Reaksi dehidrasi : C5H10O5 C5H10O5 +3 H2O PentosaFurfuralair 1,5649 1,5649 4,6947 kmol/jam 234,7372123,3995 84,5054 kg/jam Pentosa yang habis bereaksi = mol x BM = 1,5649 x 150= 234,7372kg/jam Mol air terbentuk= 3 x 1,5649= 4,6947 kmol/jam Air terbentuk= mol x BM = 4,6947 x 18= 84,5054 kg/jam Mol furfural yang terbentuk= 1,5649 kmol/jam Furfural yang terbentuk= mol x BM = 1,5649 x 96 = 150,2318 kg/jam Komponen pada alur 12, F12 : F13 Pentosan =F11 Pentosan = 28,6901 kg/jamF13Air =F11Air + F12Air+ Air terbentuk= 100,9395 + 5800,0891 + 84,5054 = 5985,5340 kg/jam F13Asam Sulfat=F11Asam Sulfat = 29,3698 kg/jam F13Pentosa= F11 Pentosa - Pentosa bereaksi

= 293,4215- 234,7372= 58,6843 kg/jam F13Furfural = Furfural terbentuk = 150,2318 kg/jam Universitas Sumatera Utara Tabel LA-6 Neraca Massa pada Reaktor II (R-220) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 11Alur 12Alur 13 1.H2SO4 29,3698-29,3698 2.Air 100,93955800,08915985,5340 3.Pentosan 28,6901-28,6901 4.Pentosa 293,4215-58,6843 5.Furfural --150,2318 Jumlah442,4896 5800,08916177,2047 Jumlah6177,20476177,2047 LA-7KOLOM EKSTRAKSI (T-310) KOLOM EKSTRAKSI151617ToluenaAsam sulfatAir PentosanPentosaAsam sulfatAir PentosanPentosaFurfural18ToluenaFurfural Komponen alur 15, F15 F15 Pentosan = 28,6901 kg/jamF15Air = 5985,5340 kg/jam F15Asam Sulfat= 29,3698 kg/jam F15Pentosa= 58,6843 kg/jam F15Furfural= 150,2318 kg/jam F15= 6252,5100 kg/jam Ekstraksi Countercurrent 2 tahap: Air-Furfural-Toluena Jumlahtoluenayangdibutuhkanadalah2kalitotalairdanfurfuralkeluaran reaktor dalam basis berat (Medeiros, 1985). Toluena yang digunakan adalah toluena 98% F16= 2 x (F15air + F15furfural) = 2 x (5985,5340 + 150,2318) =12271,5315 Kg/jam Universitas Sumatera Utara F16Toluena=0,98 x F16 = 0,98 x 12271,5315 Kg/jam = 12087,4585 Kg/jamF16air= F16 F16toluena =184,0730 Kg/Jam Pelarut (V')= F16 =12087,4585 kg/jam Air (L')= F12Air = 5985,5340 kg/jam Yo= 0 (Tidak ada furfural pada pelarut L) Konstanta KesetimbangansistemAir-Furfural-Toluena ,K= 5,64 pada 25oC (Perry, 1999) Setelah dilakukan ekstraksi, E = '' *LV K = 5985,5340)12087,4585 )( 64 , 5 (= 11,5631 Untuk Ekstraksi countercurrent 2 tahap, maka20211E E XXAA+ +=(Perry, 1999) 20211,5631 11,5631 11+ +=AAXX= 0,0068 % Furfural terekstraksi = (1- 0,0068) 100 = 99,32 % Maka, Alur 18: F18Furfural = 99,32 % F11Furfural = 99,32 x 150,2318= 122,5490 kg/jam F18Toluena = F12Toluena= 12087,4585kg/jam F18total= 12210,0075 kg/jam Alur 17 : F17Asam sulfat = F15Asam Sulfat=29,3698 kg/jam F17Air= F15Air+ F16air= 5985,5340 + 184,0730 = 6169,6069 kg/jam F13P7entosan = F15 Pentosan = 28,6901 kg/jamF17Pentosa = F15Pentosa = 58,6843 kg/jam F17Furfural= F15Furfural F18Furfural = 150,2318 - 122,5490 = 27,6828 kg/jam Universitas Sumatera Utara Tabel LA-7 Neraca Massa pada Kolom Ekstraksi (T-310) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam)Keluar (kg/jam) Alur 15Alur 16Alur 17Alur 18 1.H2SO4 29,3698 - 29,3698 - 2.Air 5985,5340 184,0730 6169,6069 - 3.Pentosan 28,6901 - 28,6901 - 4.Pentosa 58,6843 - 58,6843 - 5.Furfural 150,2318 - 27,6828 122,5490 6.Toluena 12087,4585-12087,4585 Jumlah6252,510012271,53156314,033912210,0075 Jumlah 18301,724518301,7245 LA-8VAPORIZER (E-510) VAPORIZER172223Asam sulfat 36%AirAirPentosanPentosaFurfural AirAsam sulfatPentosanPentosaFurfural F17= F22 + F23 Asumsi air pada alur 23 = 1,7 % dari alur 17. Alur 23, F23 F23Asam sulfat = F17Asam Sulfat= 29,3698 kg/jam F23Air = 0,017x 6169,6069 = 52,2130 Kg/jam F23= 81,5828 kg/jam Alur 22, F22 F22Air= F17Air F23Air

= 6169,6069- 52,2130 = 6117,3940kg/jam F22Pentosan = F17 Pentosan = 28,6901kg/jamF22Pentosa = F17Pentosa = 58,6843 kg/jam F22Furfural= F17Furfural = 27,6828 kg/jam F22= 6232,4511 kg/jam Universitas Sumatera Utara Tabel LA-8 Neraca Massa pada Vaporizer (D-510) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 17Alur 22Alur 23 1.H2SO4 29,3698 - 29,3698 2.Air 6169,60696117,394052,2130 3.Pentosan 28,690128,6901 - 4.Pentosa 58,684358,6843 - 5.Furfural 27,682827,6828 - Jumlah6314,0339 6232,4511 81,5828 Jumlah6314,0339 6314,0339 LA-9 KOLOM DESTILASI (D 410) DESTI LA SILVBDLG19ToluenaFurfuralToluenaFurfuralToluena 2%Furfural 98%2021 Alur 19, F19 F19Furfural = 122,5490 kg/jam F19Toluena = 12087,4585 kg/jam F19total = 12210,0075 kg/jam Diinginkan furfural dengan kemurnian 98 %. Neraca massa total : F19= F20 + F21 Alur 21, Furfural : F21Furfural= 98 % x F19Furfural = 0,98 x 122,5490 = 120,0981 kg/jam Universitas Sumatera Utara F21Toluena = 2% x F19 = 0,02 x 122,5490= 2,4510 kg/jam Alur 20, F20Toluena = F19Toluena F21Toluena = 12087,4585 - 2,4510= 12085,0076 kg/jam F20Furfural = F19 Furfural F21 Furfural = 122,5490 - 120,0981= 2,4510 kg/jam Tabel LA-9 Neraca Massa pada Destilasi (D-410) NOKOMPONEN Masuk (kg/jam)Keluar (kg/jam) Alur 19Alur 20Alur 21 1.Toluena 12087,458512085,0076 2,4510 2.Furfural 122,54902,4510 120,0981 Jumlah 12210,0075 12087,4585122,5490 Jumlah 12210,0075 12210,0075 Tabel A-10 Umpan masuk, F19 Penentuan titik didih umpan masuk Kolom Destilasi : KOMPBMF (kg/ jam)N (kmol/jam)Fraksi Mol Toluena92 12087,4585131,38540,9904 Furfural96 122,54901,27660,0096 Jumlah- 12210,0075 132,6620 1,0000 Tekanan Uap ditentukan dengan rumus ln P (kPa) = A B / (T(K) + C)Data Bilangan Antoine : TabelA.11 Data Bilangan Antoine KomponenABC Toluena14,25153242,38-47,1806 (Reklaitis,1983) Furfural16,78025365,885,6168 Universitas Sumatera Utara K =dengan : P = 1 atm Jumlah umpan masuk, F= F14= 12210,0075 kg/jam Produk atas, D= F15= 12087,4585 kg/jam Produk bawah, W= F16= 122,5490 kg/jam P= 1 atm= 101,3 Kpa Pi (kPa) = Exp [A B / (T + C)]Trial T = 111,032C (384,032K) Tabel A.12 Trial Titik Didih Umpan MasukKolom Destilasi KomponenZif = XifPi Ki = Yif = Xif x Ki if = Ki/Kh Toluena0,9903 102,0997 1,00790,99815,0370 Furfural0,0097 20,2698 0,20010,00191,0000 Jumlah11,00006,0370 Olehkarenayi=Xif.ki=1,makatitikdidihumpanmasukadalah111,032C atau 384,032 K Tabel A13. Produk Atas (Destilat) F20 Penentuan titik embun (dew point) Destilat: KomponenF (kg/ jam)N (mol/jam)Yif Toluena 11940,2010129,78480,9998 Furfural 2,45100,02550,0002 Jumlah 11942,6520129,8103 1 P= 1 atm= 101,3 kpa Pi (kPa) = Exp [A B / (T(K) + C)] Trial T = 110,785C (383,785K) Tabel A.14 Trial Titik titik embun (dew point) Destilat KomponenYifPi Ki = Xif = Yif / Ki if = Ki/Kh Toluena0,9998101,38111,00080,99905,0455 Furfural0,000220,09350,19840,00101,0000 Universitas Sumatera Utara Jumlah11,00006,0455 Olehkarenayi=Xif.ki=1,makatitikembun(dewpoint)Destilatadalah 110,785C atau (383,785 K. Tabel A.15 Produk bawah (Bottom produk) F21 Penentuan titik didih (bubble point) Bottom : KomponenF (kg/ jam)N (mol/jam)Xif Toluena 2,45100,0266 0,0209 Furfural 120,09811,2510 0,9791 Jumlah 122,54901,2777 1 P= 1 atm= 101,3 Kpa Pi (kPa) = Exp [A B / (T + C)] Trial T = 160,632 C (433,63 K) Tabel A.16 Trial Titik Didih(bubble point) Bottom Komponen XifPi Ki = Yif = Xif x Ki if = Ki/Kh Toluena0,0209 351,20273,46700,07233,6590 Furfural0,9791 95,98210,94750,92771,0000 Jumlah1 1,00004,6590 Oleh karena yi = Xif. ki = 1,maka titikdidih umpanmasuk adalah 160,632C atau 433,63 K. Dari hasil perhitungan titik didih umpan, titik embun destilat, dan titik didihbottom produk, diperolehbahwa: Tdestilat 0,710,41 (Sumber: Reid, 1977) 1982) (Lyman,TT1 H Hnc bvo vb||.|

\| = Perhitungan panas penguapan Q = n. Hvb(Smith, 2001) Universitas Sumatera Utara PerhitunganHf0(kkal/mol)denganmenggunakanmetodeVermadan Doraiswamy, dimana kontribusi gugusnya adalah: GugusHarga - CH -1,29 -CH2--4,94 -O--24,2 -OH-43,8 -CHO-29,71 - C - 0,62 (Reid, et all., 1977) Perhitungan panas reaksi, Hr25C 1.Pentosan (C5H8O4)100(Metode Verma dan Doraiswamy) Hfo (C5H4O2)100 = 300(-43,8) + 500(-1,29) + 100(-24,2) = -16205 Kkal/mol= -68061000 J/mol 2.Pentosa (C5H10O5)(Metode Verma dan Doraiswamy) Hfo (C5H10O5)= 4(-43,8) + 1(-4,94) + 4(-1,29) + 1(-24,2) = -209,5 Kkal/mol= -879900 J/mol 3.Furfural (C5H4O2)(www.wikipedia//ChemistryDayli.com) Hfo (C5H4O2)= -200,2 KJ/mol= 200200 J/mol 4.Toluena(Reklaitis, 1983)Hfo Toluena= 11,95 KJ/mol= 50190 J/mol 5.Air(Reklaitis, 1983)Hfo Air= -57,8 KJ/mol= -242760 J/mol Universitas Sumatera Utara Reaksi 1: ( C5H8O4)100 + n H2On C5H10O5, r1 ; n = 100 | | | || || || | | |/mol J 4347000/mol J ) 242760 .( 00 1 ) 68061000 1.( /mol J ) 879900 .( 00 1O H H . 00 1 )nO H C ( H 1. O H C H . 00 1 . . H2oC 25 f4 8 5oC 25 f5 10 5oC 25 freaktanoC 25 f iprodukoC 25 f i C 25 r = + =+ = = H H Reaksi 2 : 100C5H10O5100C5H4O2 + 300 H2O; r2 | | | || || || | | |/mol J 4858000 -/mol J ) 879900 .( 00 1 ) 242760 .( 300 ) 200200 .( 00 1) O H C ( H . 00 1 O H H 300. O H C H . 100 . . H5 10 5oC 25 f2oC 25 f2 4 5oC 25 freaktanoC 25 f iprodukoC 25 f i C 25 r = + = + = = H H Nilai kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing komponen pada 250C: Kapasitas panas liquid (Cpl) 1.Pentosan ( C5H8O4)100(Metode Chueh dan Swanson) Cpl = 400(4,4) + 100 (5) + 100 (8,4) + 300 (10,7) = 6310 kal/mol 0C = 26502 J/mol 0C 2.Pentosa (C5H10O5 )(Metode Chueh dan Swanson) Cpl = 4(4,4) + 1(7,26) + 4(8,4) + 1(10,7) = 76,06 kal/mol 0C = 319,4520 J/mol 0C 3.Furfural ( C5H4O2 )(Reklaitis, 1983) Cpl = 21,4163 + 0,886185 T + -0,00193931 T2 + 1,85001E-06 T3 = 162,2389 J/mol 0K Cpg = 95,065 J/mol C(Reklaitis, hal 642) 4.H2SO4(Himmelblau, 1996) Cpl = 139,1 + 15,59 T(C) = 528,8500 J/mol 0C 5.H2O(Reklaitis, 1983) Cpl = 18,2964 + 0,472158 T + -0,00133878 T2 + 1,31424E-06 T3 = 74,8900 J/mol 0K Cpg = 33,594 J/mol C( Reklaitis, hal 644) H2SO4 H2SO4 Universitas Sumatera Utara 6.Toluena Cpl = 1,80826 + 0,812223 T + -0,00151267 T 2+ 1,63001E-06 T3 = 152,6555 J/mol 0K Kapasitas panas gas (Cpg) 1.Pentosan ( C5H8O4)100(Metode Rihani dan Doraiswamy) Cpg = 300(-OH) + 500(-CH=) + 100(-O-) GugusAb x 102c x 104d x 106 300(-OH)300(6,5128)300(-0,1347)300(0,0414)300(-0,001623) 500(-CH-)500(-3,5232)500(3,4158)500(-0,2816)500(0,008015) 100(-O-)100(2,8461)100(-0,0100)100(0,0454)100(-0,002728) Total476,851666,49-123,843,2478 Cpg = 476,85 + 1666,49.10-2T 123,84.10-4T2 + 3,2478.10-6T3 = 4429,189918 kal/molC= 18602,5977 J/mol C 2.Pentosa (C5H10O5 )(Metode Rihani dan Doraiswamy) Cpg = 4(-CH-) + 1(-CH2) + 4 (-OH) +1(-O-) = 15,199 + 15,2507.10-2T 1,0351.10-4T2 + 254,36.10-6T3 =52,1271 kal/molC= 218,9339J/mol C 3.Furfural ( C5H4O2 )(Reklaitis, 1983) Cpg = 25,211 + 0,221301T + 0,000130942T2 + -3,37155E-07T3 + 1,52277E-10 T4 = 95,0654 J/mol 0K 4.H2O(Reklaitis, 1983) Cpg = 34,0471 + -0,00965T + 3,29983E-05T2 + -2,04467E-08T3 + 4,30228E-12T4 = 95,0654 J/mol 0K 5.Toluena Cpg =11,82+-0,01617T+0,00144465T2+-2,28948E-06T3+1,13573E-09T4 = 83,6621 J/mol 0K Nilai panas laten penguapan/entalpi penguapan (Hvb) untuk komponen: 1.Pentosa (C5H10O5 )(Metode Sastri) Hvb = 123,40 J/mol Universitas Sumatera Utara 2.Furfural ( C5H4O2 ) Hvb = 43124,2J/mol(Reklaitis, 1983) 3.H2O Hvb = 40656,2 J/mol (Reklaitis, 1983) 4.Aseton Hvb = 29087,2 J/mol (Reklaitis, 1983) 5.H2SO4 Hvb = 20983,5 J/mol( Perry, 1997 ) Air pemanas Sebagai pemanas digunakan saturated steam 2300C tekanan 2797,6 kpa. VLH (2300C)= 1811,7 kJ/kg ( Smith, 1987 ) kondensatbekas2300Cdigunakankembaliuntukmenyediakanpanasbagiunit-unityangtidakbertemperaturmelebihi1000C.Darihasilperhitungan, penggunaankondensatbekasdenganpenurunansuhuhingga114,5094 0C memungkinkan tidak adanya kondensat bekas yang terbuang. Kondensat bekas: H(2300C)= 990,3 kJ.kg-1 ( Smith, 1987 ) H(114,5094 0C)= 487,0480 Kj.kg-1( Smith, 1987 ) H(230-114,5094)503,2520 Kj.kg-1 Air pendingin Untuk air pendingin digunakan air pada suhu 300C dan keluar pada suhu 450C. AirH(30oC) = 125,7 kJ/kg(Smith, 2001) H(45oC) = 188,4 kJ.kg(Smith, 2001) Digunakan juga air pendingin dari chiller bersuhu 50C dan keluar pada suhu 350C. Air: H(5oC)= 20,8 kJ/kg(Smith, 2001) H(35oC) = 146,5 kJ.kg(Smith, 2001) Universitas Sumatera Utara H298 Hr HR HP Reaktan, 3030K Produk, 3430K LB.1Reaktor I ( R-210 ) Reaksi : ( C5H8O4)100+ 100 H2O 100C5H10O5

K 298 r H = 4347000 KJ/Kmol Panas reaksi(Hr) r H = HR + H298 + HP HR= [ ni(Cpi)] (298-303),reaktan (C5H8O4 dan H2O) = [(0,0202 x 26502) + (1,9561 x 74,89)] (298-303) = -3612,5724 KJ/Kmol HP = [ ni(Cpi)] (343-298),produk (C5H10O5 dan C5H8O4) = [(1,9561 X 319,4520) + (0,0022 X 26502)] (343-298) = 28120,2234 KJ/Kmol r H = HR + H298 + HP = -3612,5724 + 4347000 + 28120,2234 = 4371507,6510 KJ/Kmol Panas alur masuk= C 30C 259.Cp.dT N =N9Cp(303K-298K) =N9Cp.5 Tabel LB.1Perhitunganpanas masuk padaReaktor I ( R-210 )H2SO4 REAKTOR I109PentosanAirAsam sulfatPentosanAirAsam sulfatPentosa30 C70 Ckondensat230 C114,5094 CkondensatUniversitas Sumatera Utara SenyawaF9N9Cp Panas masuk (KJ/Jam) TN.Cp.T H2SO4 136,15001,3893 528,8500 5 3673,620018 Air 29,36981,6317 74,8900 5 610,9726447 Pentosan 286,90100,0217 26502 5 2880,094821 Total 452,42083,0427 7164,6875 Panas masuk= 7164,6875 KJ/jam Panas Alur keluar= C 70C 5 210.Cp.dT NTabel LB.2Perhitunganpanas keluar padaReaktor I ( R-210 ) SenyawaF10N10Cp Panas masuk (KJ/Jam) TN.Cp.T H2SO4 29,36980,2997 528,850045 7132,1413 Air 100,93955,6078 74,890045 18898,3918 Pentosan 28,69010,0022 2650245 2592,0853 Pentosa 293,42151,9561 319,452045 28120,2234 Total 452,42097,8658 56742,8419 Panas keluar= 56742,8419 KJ/jam Panas yang dibutuhkan :

dtdQ = Qo Qi + Hr = 56742,8419 7164,6875 + 4371507,6510 =4421085,8054 KJ/jam Sebagai sumber panas digunakan kondensat bekas 230Ckondensat bekas yang diperlukan adalah

kg/jam 8671,1658KJ/kg 503,2520KJ/jam54 4421085,80C) H(114,5094 C) H(230Qm== = Universitas Sumatera Utara Tabel LB.3 Neraca Panas Reaktor I ( R-210 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 7164,6875- Produk -56742,8419 Panas Reaksi -4371507,6510 Steam 4421085,8054- Total 4428250,49294428250,4929 LB.2Heater I ( E-221 ) Temperatur basis = 25C Panas alur masuk= C 30C 2510.Cp.dT N =N10Cp(343K-298K) =N10Cp.45 Panas alur keluar= C 90C 2511.Cp.dT N =N11Cp(363K-298K) =N11Cp.65 Tabel LB.4 Perhitungan neraca panas Heater I ( E-221 ) Komponen F (Kg/jam) N (Kmol/jam) cp Panas masuk (J/jam) Panas Keluar (J/jam) TN.Cp.TTN.Cp.T ASAM SULFAT29,36980,2997528,8500457132,14136510301,9818 AIR100,93955,607874,89004518898,39186527297,6771 PENTOSAN28,69010,002226502452592,0853653744,1233 PENTOSA293,42151,9561319,45204528120,22346540618,1005 452,42097,865856742,842 81961,8827 HEATER1110PentosanPentosaAirAsam sulfatPentosanPentosaAirAsam sulfatkondensat 230 CKondensat 114,5094 C70 C90 CUniversitas Sumatera Utara Panas yang dibutuhkan :

dtdQ = Qo Qi

=81961,8827 56742,842=25219,0408 KJ/jam Sebagai sumber panas digunakan kondensat bekas 230Ckondensat bekas yang diperlukan adalahkg/jam kg/jam 50,1122KJ/kg 503,2520KJ/jam25219,0408C) H(114,5094 C) H(230Qm== = TabelLB.5 Neraca Panas Heater I ( E-221) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 56742,8419Produk 81961,8827 Steam 25219,0408Total 81961,882781961,8827

LB.3 Heater II ( E-224 )

Temperatur basis= 25C Panas alur masuk= C 30C 25.Cp.dT N =N Cp(303K-298K) =N Cp.5 HEATER Air proses Air prosesKONDENSAT 230 CKondensat 114,5094 C30 C90 CUniversitas Sumatera Utara Panas alur keluar= C 90C 2512.Cp.dT N =N12Cp(363K-298K) =N12Cp.65 Tabel LB.6 Perhitungan neraca panas Heater II ( E-224 ) FNCp Panas masuk (KJ/jam) Panas keluar (KJ/jam) TN.Cp. TTN.Cp. T Air 5800,0891322,227274,89005 120657,9254 65 1568553,0306 Total 120657,9254 1568553,0306 Panas yang dibutuhkan :

dtdQ = Qo Qi

=1568553,0306 120657,9254 =1447895,1052 KJ/jam Sebagai sumber panas digunakan kondensat bekas 230C Kondensat bekas yang diperlukan adalah

kg/jam kg/jam 2877,0777KJ/kg 503,2520KJ/jam 52 1447895,10C) H(114,5094 C) H(230Qm== = Tabel LB.7Neraca Panas Heater II ( E-224 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 120657,9254- Produk -1568553,0306 Steam 1447895,1052- Total 1568553,03061568553,0306 Universitas Sumatera Utara Hr HR HP Reaktan, Produk, 4930C H298 LB.4 Reaktor II ( R-220 ) Reaksi : 100C5H10O5100C5H4O2 + 300 H2O r2 = 1,5425 Kmol/jam C 25 r H = -4858000 KJ/Kmol Panas reaksi(Hr) r H = HR + H298 + HP HR= [ ni(Cpi)] (298-363),reaktan (C5H10O5) = [(1,9561 x 319,4520 x -65) = -40618,1005 KJ/Kmol HP = [ ni(Cpi)] (493-298),produk (C5H4O2 , dan H2OC5H10O5) = [(1,5649 x 162,2389) + (4,6947x 74,8900) + (0,3912 x 319,4520] (343-298) = 118068,4409 KJ/Kmol r H = HR + H298 + HP = -40618,1005 + -4858000 + 118068,4409 = -4780549,6596 KJ/Kmol H2SO4 REAKTOR II1311PentosanPentosaAirAsam sulfatPentosanAirAsam sulfatPentosafurfural220 CSteamkondensat230 C90 CAir Proses1290 C230 CUniversitas Sumatera Utara Panas alur masuk= keluaran Heater I + Keluaran Heater II =C 90C 2511.Cp.dT N + C 90C 2512.Cp.dT N=(N11Cp + N12Cp) (363K-298K) = N11Cp.65 + N12Cp.65 Tabel LB.8Perhitunganpanas masuk padaReaktor II ( R-220 ) SenyawaFNCp Panas masuk (KJ/Jam) TN.Cp.T H2SO4 29,36980,2997 528,8500 65 10301,9818 Air 100,93955,6078 74,8900 65 27297,6771 Pentosan 28,69010,0022 26502 65 3744,1233 Pentosa 293,42151,9561 319,4520 65 40618,1005 Air Proses 5800,0891322,2272 74,8900 65 1568553,0306 Total6252,5100330,092981961,8827 Panas masuk= 81961,8827 KJ/jam Panas Alur keluar= C 220C 5 213.Cp.dT N= N13Cp.195 Tabel LB.9Perhitunganpanas keluarpadaReaktor II ( R-220 ) SenyawaFNCp Panas keluar (KJ/Jam) TN.Cp.T H2SO4 29,36980,2997528,850019530905,9454 Air 5985,5340332,529774,89001954856112,0250 Pentosan 28,69010,00222650219511232,3698 Pentosa 58,68430,3912319,452019524370,8603 Furfural 150,23181,5649162,238919549508,5391 Total6252,5100334,78774972129,7396 Universitas Sumatera Utara Panas keluar= 4972129,7396 KJ/jam Panas yang dibutuhkan :

dtdQ= Qo Qi +Hr =4972129,7396 81961,8827 + -4780549,6596 = 109618,1973 KJ/jam steam yang diperlukan :

kg/jam 60,5057KJ/Kg 1811,7KJ/jam 3 109618,197m== Tabel LB.10 Neraca Panas Reaktor II ( R-220 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 81961,8827- Produk -4972129,7396 Panas Reaksi --4780549,6596 Steam 109618,1973- Total 191580,0800191580,0800 LB.5Cooler I ( E-226 )

Panas masuk = Panas keluar reaktor II = 4943537,1758 KJ/jam Panas keluar = C 25C 5 215.Cp.dT N = N15. CpCOOLER14 15Asam sulfatAir PentosanPentosaFurfuralAsam sulfatAir PentosanPentosaFurfural220 C30 CAir pendinginAir pendingin bekas5 C35 CUniversitas Sumatera Utara Tabel LB.11Perhitunganpanas masukpadacooler I (E-226) SenyawaFNCp Panas masuk (KJ/Jam) Panas keluar (KJ/Jam) .T.TN.Cp. .T H2SO4 29,36980,2997 528,8500 19530905,9454 5 792,4601 Air 5985,5340332,5297 74,8900 1954856112,0250 5 124515,6929 Pentosan 28,69010,0022 26502,000 19511232,3698 5 288,0095 Pentosa 58,68430,3912 319,4520 19524370,8603 5 624,8939 Furfural 150,23181,5649 162,2389 19549508,5391 5 1269,4497 Total 6252,5100334,7877 4972129,7396 127490,5061 Panas yang dilepaskan : dtdQ = Qi Q0 = 4972129,7396 -127490,5061 = 4844639,2335 KJ/mol Air Pendingin yang diperlukan :

kg/jam 38541,2827KJ/kg ) 8 , 0 2 (146,5KJ/jam 35 4844639,23C) H(5 C) H(35Qm== = Tabel LB.12 Neraca panas Cooler I ( E-226 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 4972129,7396- Produk -127490,5061 Air Pendingin -4844639,2335 Total 4972129,73964972129,7396 Universitas Sumatera Utara LB.6Heater III ( E-314 ) Panas alur masuk= C 30C 2518.Cp.dT N =N18Cp.5 Panas alur keluar= C 111,032C 2519.Cp.dT N =N19Cp(384,032K-298K) =N19Cp.86,032 Tabel LB.13 Perhitungan neraca panas Heater III ( E-314 ) NCp Panas masuk (KJ/jam) Panas keluar (KJ/jam) N.Cp. TTN.Cp. T ToluenaFurfural131,3854 1,2766 152,6555 162,2389 100283,5255 1035,5317 86,032 86,032 1725518,4525 17817,7733 Total 101319,05721743336,2258 Panas yang dibutuhkan :

dtdQ = Qo Qi

=1743336,2258 101319,0572 =1642017,1686 KJ/jam HEATER1918ToluenaAirFurfuralSteam 230 CKondensat 230 C30 C111,032 CToluenaAirFurfuralUniversitas Sumatera Utara Sebagai sumber panas digunakan steam 230C (Saturated) Steam yang diperlukan adalah

kg/jam 906,3405KJ/kg 1811,7KJ/jam 86 1642017,16HQVL== TabelLB.14 Neraca Panas Heater III ( E-314) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 101319,0572- Produk -1743336,2258 Steam 1642017,1686- Total 1743336,22581743336,2258 LB.7Kondensor (E-413)

Panas Masuk= + +KBPVdVLN H0032 , 384 K BPK 98 2Vd.Cp.dT N Panas Keluar= ((

+((

K 373K 298DK 373K 98 2Ld.Cp.dT N .Cp.dT N Tabel LB.15PerhitunganPanas masuk pada Kondensor KomponenVd 298 BP cpl dTHvl BP 349.6 cpg dTVd CpdT Toluena 171,4411 13067,31033364,88636,142 7966580,7624 Furfural0,0333 13957,73300 465,0923 Total171,4744 7967045,8547 Panas masuk pada Kondensor = 7967045,8547 KJ/jam 384,032 KVd (alur 18)373 KLd (alur 19)373 KD (alur 20)Air dingin 30 CAir dingin 45 CUniversitas Sumatera Utara Panas Keluar= ((

+((

K 373K 298DK 373K 98 2Ld.Cp.dT N .Cp.dT N

Tabel LB.16Perhitunganpanas keluar pada Kondensor KomponenLd 298 373 cpl dTLd CpdT Toluena 40,0823 11449,162 458908,4340 Furfural 0,0078 12167,914 94,7934 Total 40,0901 459003,2274 KomponenD 298 373 cpl dTD CpdT Toluena 131,3588 11449,1615 1503947,8638 Furfural 0,0255 12167,9141 310,6595 Total 131,3843 1504258,5233 Panas keluar Kondensor= Panas Keluar alur Ld + Panas Keluar alur D = 459003,2274 KJ/jam + 1504258,5233 KJ/jam =1963261,7507 KJ/jam Panas yang diserap air pendingin : dtdQ= Qi Qo = 7967045,8547 - 1963261,7507Kj/jam = 6003784,1040Kj/jam Air pendingin yang dibutuhkan : kg/jam 95754,1324KJ/kg ) 125,7 (188,4KJ/jam 40 6003784,10C) H(30 C) H(45Qm== = Universitas Sumatera Utara (((

+ + +(((

+ + KBPB BVLKBPVb VbVLN H N H0 08 , 334 K BPK 298B8 , 334 K BPK 98 2Vb.Cp.dT N .Cp.dT NTabel LB.17 Neraca Panas KondensorKomponenMasuk (J/jam)Keluar (J/jam) Umpan 7967045,8547- Produk -1963261,7507 Air Pendingin -6003784,1040 Total 7967045,85477967045,8547 LB.8 Reboiler (E-411) Panas Masuk= + +KBPLbVLN H0032 , 384 C BPK 98 2Lb.Cp.dT N Tabel LB.18PerhitunganPanas masuk pada Reboiler KomponenLb298 BP cpl dTHvl BP 384,032 cpg dTLb CpdT Toluena 171,4677 13067,31033364,88636,142 7967818,7294 Furfural1,2843 13957,73300 17926,5102 Total172,7520 7985745,2396 Panas masuk pada Kondensor = 7985745,2396 KJ/jam Panas Keluar= steam 230 Ckondensat 230 CB (alur 23)433,63 KLb (alur 21)384,032 K433,63 KVb (alur 22)Universitas Sumatera Utara Tabel LB.19Perhitunganpanas keluar pada Reboiler KomponenVb 298 BP cpl dTHvl BP 433,63 cpg dTVb CpdT Toluena 171,4411 13090,20833364,8864173,232 7967818,7294 Furfural 0,0333 22004,78000 17926,5102 Total 171,4744 7985745,2396 KomponenB298 BP cpl dTHvl BP 433,63 cpg dTB CpdT Toluena 2,4510 13090,20833364,8864173,232 124089,0152 Furfural 120,0980 22004,78000 2642730,5478 Total 122,5490 2766819,5630 Panas keluar Kondensor= Panas Keluar alur Vb + Panas Keluar alur B = 7985745,2396+ 2766819,5630 KJ/jam =11447326,3281 KJ/jam Panas yang dibutuhkan : dtdQ= Qo Qi = 11447326,3281 - 7985745,2396 Kj/jam = 3461581,0886 Kj/jam Steam yang dibutuhkan : kg/jam 1910,6812Kj/kg 1811,7KJ/jam 86 3461581,08HQVL== Tabel LB.20 Neraca Panas Reboiler ( D-310 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 7985745,2396- Produk -11447326,3281 Steam 3461581,0886- Total 11447326,328111447326,3281 Universitas Sumatera Utara LB.9Vaporizer Panas Masuk= C 30C 2517.Cp.dT N = N17 .Cp.5 Panas Keluar= + +CBPVLN H017023 22C BPK 98 222.Cp.dT N Tabel LB.21 Perhitungan panas masuk Vaporizer KomponenF17 N17 Cp Panas masuk (KJ/jam) N.Cp. T H2SO4 29,36980,2997 528,8500 903,5709 Air 6169,6069342,7559 74,8900 639239,8292 Pentosan 28,69010,0022 26502,00 4,5100 Pentosa 58,68430,3912 319,4520 833,3170 furfural 27,68280,2884 162,2389 626,7558 Total 641607,9829 Panas masuk pada Vaporizer = 641607,9829 KJ/jam Panas Keluar= + +CBPVLN H017022 22C BPK 98 222.Cp.dT N Tabel LB.22Perhitunganpanas keluar Vaporizer KomponenN22298 BP cpl dTHvl BP 349.6 cpg dTN22 CpdT Air 339,85525616,748240656,233,5944 16548144,3163 Pentosan0,0022 3100734,00029087,218602,5977 8015,6208 Pentosa0,3912 40889,8560123,4218,9339 17672,9711 Furfural0,2884 22178,051443124,795,0654 19113,2195 Total16592946,1277 VAPORIZER17Air PentosanPentosaFurfuralAsam sulfatAir PentosanPentosaFurfural30 C170 CSteamkondensat230 C230 CAsam sulfat2322170 CUniversitas Sumatera Utara KomponenN23298349.6 cpl dTN23 CpdT Asam sulfat0,2997 76683,2500 22981,3440 Air 342,7559 10859,046531499,0642 Total 54480,4082 Panas keluar Vaporizer= Panas Keluar alur 22 + Panas Keluar alur 23 = 16592946,1277 KJ/jam + 54480,4082KJ/jam =16647426,5359 KJ/jam Panas yang dibutuhkan : dtdQ= Qo Qi = 16647426,5359 - 641607,9829 Kj/jam = 16005818,5531 Kj/jam Steam yang dibutuhkan : kg/jam 8834,6959Kj/kg 1811,7KJ/jam531 16005818,5HQVL== Tabel LB.23 Neraca Panas Vaporizer KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 641607,9829- Produk -16647426,5359 Steam 16005818,5531- Total 16647426,535916647426,5359 Universitas Sumatera Utara LB.10 Cooler II (E-416) Air pendinginT = 5CE-416Toluena Furfuralair pendingin bekas T = 35C160,6320C300CToluena Furfural21 26 Panas Masuk = C 160,632C 5 221.Cp.dT N CpdT N H N CpdT NC 632 , 160C21VL21CC 2521 + + =OBPBP Panas Keluar = C 30C 5 226.Cp.dT N

Tabel LB.24Perhitunganpanas masuk Cooler II ( E-416 ) Komponen N21 298 BP cpl dTHvl BP 349.6 cpg dT N21 CpdT Toluena0,0266 13067,31033364,8864185,614 1348,5140 Furfural 1,2510 22004,456-- 27528,0477 Total 28876,5617 Panas masuk= 28876,5617 KJ/jam Panas Keluar = C 30C 5 226.Cp.dT N Tabel LB.25Perhitungankeluar Cooler II ( E-416 ) SenyawaFNCp Panas keluar (KJ/Jam) TN.Cp.T Toluena2,45100,0266 152,65555 20,3345 Furfural 120,09811,2510 162,23895 1014,8215 Total 122,54901,2777 1035,1560 Universitas Sumatera Utara Panas keluar= 1035,1560 KJ/jam Panas yang dilepaskan : dtdQ = Qi Qo = 28876,5617 - 1035,1560 = 27841,4056 KJ/mol Air Pendingin yang dibutuhkan: kg/jam 221,4909KJ/kg ) 8 , 0 2 (146,5KJ/jam27841,4056C) H(5 C) H(35Qm== = TabelLB.26 Neraca Panas Cooler II ( E-416 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 28876,5617- Produk -1035,1560 Air Pendingin -27841,4056 Total 28876,561728876,5617 LB.11Cooler III ( E-417 )

Air pendinginT = 5CE-417Toluena Furfuralair pendingin bekas T = 35C1000C300CToluena Furfural20 25 Panas Masuk =C 100C 5 220.Cp.dT N Universitas Sumatera Utara Panas Keluar = C 30C 5 225.Cp.dT N Tabel LB.27Perhitunganpanas masuk Cooler III ( E-417 ) SenyawaFNCp Panas masuk (KJ/Jam) TN.Cp.T Toluena11940,2010129,7848 152,655575 1485927,0638 Furfural 2,45100,0255 162,238975 310,6596 Total 11942,6520129,8103 1486237,7235 Panas masuk= 1486237,7235 KJ/jam Panas Keluar = C 30C 5 225.Cp.dT N Tabel LB.28Perhitunganpanas keluar Cooler III ( E-417 ) SenyawaFNCp Panas masuk (KJ/Jam) TN.Cp.T Toluena11940,2010129,7848 152,65555 99061,8043 Furfural 2,45100,0255 162,23895 20,7106 Total 11942,6520129,8103 99082,5149 Panas keluar= 99082,5149 KJ/jam Panas yang dilepaskan : dtdQ = Qi Qo = 1486237,7235 - 99082,5149 = 1387155,2086 KJ/jam Air Pendingin yang dibutuhkan: Universitas Sumatera Utara kg/jam 11035,4432KJ/kg ) 8 , 0 2 (146,5KJ/jam86 1387155,20C) H(5 C) H(35Qm== = TabelLB.29 Neraca Panas Cooler III ( E-417 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan 1486237,7235- Produk -99082,5149 Air Pendingin -1387155,2086 Total 1486237,72351486237,7235 LB.12Cooler IV ( E-513 ) Air pendinginT = 5CE-513Asam sulfatAirair pendingin bekas T = 35C1700C300C23 26Asam sulfatAir Panas Masuk =Alur 23 keluaran Vaporizer = 108960,8096 KJ/jam Panas Keluar = C 30C 5 226.Cp.dT N

Tabel LB.30Perhitunganpanas keluar Cooler IV ( E-513 ) SenyawaFNCp Panas keluar (KJ/Jam) TN.Cp.T Asam sulfat 58,73960,5994 528,85005 1584,9202 Universitas Sumatera Utara Air 104,42591,0878 74,89005 407,3155 Total 163,16551,6872 1992,2356 Panas keluar= 1992,2356 KJ/jam Panas yang dilepaskan : dtdQ = Qi Qo = 108960,8096- 1992,2356= 106968,5740 KJ/mol Air Pendingin yang dibutuhkan: kg/jam 850,9831KJ/kg ) 8 , 0 2 (146,5KJ/jam0 106968,574C) H(5 C) H(35Qm== = TabelLB.34 Neraca Panas Cooler IV ( E-513 ) KomponenMasuk (KJ/jam)Keluar (KJ/jam) Umpan108960,8096- Produk-1992,2356 Air Pendingin-106968,5740 Total108960,8096108960,8096 Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN Rumus densitas campuran, campuran campuran= %berati.i (Reid, et all., 1977) Rumus densitas campuran, campuran Ln camp= (ln i.%berat)(Reid, et all., 1977) camp = exp (Ln camp) Data densitas dan viskositas masing-masing zat diperoleh dari program teknik kimia Hysys version 3,2. 1.Tangki Penyimpanan H2SO4 (F-122) Fungsi : Menyimpan H2SO4 untuk kebutuhan 30 hari Bahan konstruksi: Stainless Steel SA-240 steel Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jumlah : 1 buah Tekanan: 1atm Kondisi operasi :Temperatur: 30C Universitas Sumatera Utara Laju alir massa = 175,4468 kg/jam H2SO4 = 1.2610 kg/m3(Perry & Green, 1999) Kebutuhan perancangan = 30hariFaktor kelonggaran= 20% Perhitungan: a. Volume tangkiVolume larutan, Vl= 3/ 2610 . 1/ 24 30 / 175,4468m kghari jam x hari x jam kg= 10,0176 m3 Volume tangki, Vt= (1 + 0,2) x 10,0176 m3= 12,0211 m3 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (Hs :D= 3 : 2)(Brownell&Young,1959) Tinggi head : diameter (Hh :D= 1 : 4)(Brownell&Young,1959) -Volume shell tangki ( Vs) Vs =41Di2 HVs = 383D = 1,1775 D3 -Volumetutup tangki (Vh)Vh =324D= 0,1308 D3(Peters, et.al., 2004) -Volume tangki (V) V=Vs+Vh

=1,3083 D 3 12,0211 m3 =1,3084 D3 D3= 9,1881 m3

D= 2,0945 m = 6,8716 ft Hs = 3,1417 m= 10,3075 ft c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup =diameter tangki= 2,0945 m = 6,8716 ft Universitas Sumatera Utara Hh= 0,5236 m= 1,7179 ft Ht= Hs + Hh = 3,6653 m= 12,0254 ft d. Tebal shell tangkiVolume cairan =10,0176 m3 Volume tangki = 12,0211 m3 Tinggi cairan dalam tangki = 3312,021110,0176mm x 3,6653 m = 3,0544 m Tekanan hidrostatik: P= x g x l =1.2610 kg/m3 x 9,8 m/det2x 3,0544 m = 377461,9833 Pa= 54,7463 Psi Faktor kelonggaran =20% Tekanan udara luar = 1 atm = 14,6960 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,6960 + 54,7463 )= 83,3308 psi = 574,5444 Kpa Joint efficiency (E) = 0,85 (Peters, et.al., 2004) Allowable stress (S) = 13706,091 psia = 94500 KPa(Peters, et.al., 2004) Faktor korosi (Cc)= 0,125 in/tahun x10tahun=1,25 in=0,032 m (Perry &Green,1999) Tebal shell tangki : t =CcP SEPD+ 2 , 1 2 (Peters, et.al., 2004) = ( )( )( )( ) ( )mx0,032Kpa 574,5444 2 , 1 85 , 0 Kpa 94500 2m 2,0945 Kpa 574,5444+ = 0,0392 m = 1,5451 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 3/4in (Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangkit =CcP SEPD+ 2 , 0 2 (Peters, et.al., 2004) = ( )( )( )( ) ( )mx0,032Kpa 574,5444 2 , 0 85 , 0 Kpa 94500 2m 2,0945 Kpa 574,5444+ = 0,0392 m = 1,5451 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 3/4 in (Brownell &Young,1959) Universitas Sumatera Utara 2.Tangki Penyimpanan Toluena (F-312) Fungsi : Menyimpan Toluena untuk kebutuhan 1 hari Bahan konstruksi: Carbon SteelSA-283Grade C Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jumlah : 2 buah Tekanan: 1atm Kondisi operasi :Temperatur: 30C Laju alir massa = 12124,5198 kg/jam Toluena = 866,186 kg/m3 (Perry & Green, 1999) Kebutuhan perancangan = 7 hariFaktor kelonggaran= 20% Perhitungan: a. Volume tangkiVolume larutan, Vl= 3/ 866,186/ 24 7 / 12124,5198m kghari jam x hari x jam kg= 2351,5952 m3 Volume larutan dalam 1 unit tangki, Vl = 2351,5952 m3/2 = 1175,7976 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 2351,5952 m3= 2821,9143 m3 Volume larutan dalam 1 unit tangki, Vl = 2821,9143 m3/2 =1410,9571 m3 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (Hs :D= 3 : 2) Tinggi head : diameter (Hh :D= 1 : 4) -Volume shell tangki ( Vs)Vs =41Di2 HVs = 383D = 1,1775 D3 -Volumetutup tangki (Vh)Universitas Sumatera Utara Vh =324D= 0,1308 D3 (Peters, et.al., 2004) -Volume tangki (V)V =Vs+Vh

=1,3083 D 3 1410,9571 m3 =1,3084 D3 D3= 1078,4386 m3

D= 10,2549 m = 33,6447 ft Hs = 15,3824 m= 50,4671 ft c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup=diameter tangki= 10,2549 m Hh= 2,5637 m= 8,4112 ft Ht= Hs + Hh = 17,9461 m= 58,8783 ft d. Tebal shell tangkiVolume cairan =1175,7976m3 Volume tangki = 1410,9571 m3 Tinggi cairan dalam tangki = 33 1410,9571 1175,7976mm x17,9461 m = 14,9551 m Tekanan hidrostatik: P= x g x l =866,186 kg/m3 x 9,8 m/det2x 14,9551 m= 126948,0232 Pa = 18,4123 Psi Faktor kelonggaran =20 % Tekanan udara luar = 1 atm = 14,6960 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,6960 + 18,4123 )= 39,7299 psi = 273,9276 Kpa Joint efficiency (E)= 0,8 (Peters, et.al., 2004) Allowable stress (S) = 13706,091 psia = 94500 KPa(Peters, et.al., 2004) Faktor korosi (Cc) = 0,125 in/tahun x 10 tahun =1,25 in = 0,032 m Universitas Sumatera Utara Tebal shell tangki : t =CcP SEPD+ 2 , 1 2(Peters, et.al., 2004) = ( )( )( )( ) ( ) ( )m 0,032a 273,9276KP 2 , 1 85 , 0 Kpa 94500 2m 10,2549 Kpa 273,9276+

= 0,0503 m = 1,9817 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangki t=CcP SEPD+ 2 , 0 2(Peters, et.al., 2004) = ( )( )( )( ) ( ) ( )m 0,032a 273,9276KP 2 , 0 85 , 0 Kpa 94500 2m 10,2549 Kpa 273,9276+

= 0,0503 m = 1,9817 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Brownell&Young,1959) 3. Tangki Penyimpanan Furfural (F-610) Fungsi : Menyimpan Furfural untuk kebutuhan 30 hari Bahan konstruksi: Carbon Steel SA-285 grade C Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jumlah : 1 buah Tekanan: 1atm Kondisi operasi :Temperatur: 30C Laju alir massa = 122,5490 kg/jam campuran = 1097,5988kg/m3 Kebutuhan perancangan = 30 hariFaktor kelonggaran= 20% Perhitungan: a. Volume tangkiUniversitas Sumatera Utara Volume larutan, Vl= 3/ 1097,5988/ 24 30 / 122,5490m kghari jam x hari x jam kg= 80,3894 m3 Volume tangki, Vt= (1 + 0,2) x 80,3894 m3= 96,4673 m3 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (Hs :D= 3 : 2) Tinggi head : diameter (Hh :D= 1 : 4) -Volume shell tangki ( Vs)Vs =41Di2 HVs = 383D = 1,1775 D3 -Volumetutup tangki (Vh)Vh =324D= 0,1308 D3 (Peters, et.al., 2004) -Volume tangki (V)V =Vs+Vh

=1,3083 D 3 96,4673 m3 =1,3084 D3 D3 = 73,7330 m3

D=4,1933 m= 13,7575 ft Hs = 6,2899 m= 20,6362 ft c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup=diameter tangki=4,1933 m Hh= 1,0483 m= 3,4394 ft Ht= Hs + Hh = 7,3382 m= 24,0756 ft d. Tebal shell tangkiVolume cairan =96,4672 m3 Volume tangki = 115,7607 m3 Universitas Sumatera Utara Tinggi cairan dalam tangki = 3396,467380,3894mm x7,3382 m = 6,1152 m Tekanan hidrostatik: P= x g x l =1097,5988kg/m3 x 9,8 m/det2x 6,1152 m = 65777,9576 Pa= 9,5403 Psi Faktor kelonggaran =20 % Tekanan udara luar =1 atm = 14,6960 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,6960 + 9,5403 )=168,2449 psi = 1160,0055 Kpa Joint efficiency (E) = 0,85 (Peters, et.al., 2004) Allowable stress (S) = 13706,091 psia = 94500 KPa(Peters, et.al., 2004) Faktor korosi (Cc) = 0,125 in/tahun x 10 tahun= 1,25 inc = 0,032 m Tebal shell tangki : t =CcP SEPD+ 2 , 1 2(Peters, et.al., 2004) = ( )( )( )( ) ( ) ( )m 0,032Kpa 1160,0055 2 , 1 8 , 0 Kpa 94500 2m 1,4079 Kpa 1160,0055+ = 0,0318 m = 1,2500 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 3/4in(Brownell&Young,1959) e. Tebal tutup tangki t =CcP SEPD+ 2 , 0 2 (Peters, et.al., 2004) = ( )( )( )( ) ( ) ( )m 0,032Kpa 1160,0055 2 , 0 8 , 0 Kpa 94500 2m 1,4079 Kpa 1160,0055+ = 0,0318 m = 1,250 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 3/4in (Brownell&Young,1959) 4. Cutting Machine (C-112) Fungsi:Mengecilkanukurankulitkapassebelummasukkedalam tangki pencampur (M-110). Jenis:Rotary knife Bahan konstruksi:Baja karbon Universitas Sumatera Utara Diameter awal umpan ( kulit kapas ) = 50000 m

(http:viewtopic.php/kapas, 2009) Diameter akhir setelah proses = 3000 m Dari persamaan 12.3 (Walas,1988) ) / 1 / 1 ( 10i id d W W =Dimana : di = diameter awal umpan d = diameter akhir umpan Wi =tegangan dari materialBerdasarkan tabel 12.2 dipilih untuk semua material Wi= 13,81(Walas, 1988) MakaHp x W 9037 , 1 ) 50000 / 1 3000 / 1 ( 81 , 13 10 = = Maka dipilih daya motor 2 hp. 5. Screw Conveyor (J-113) Fungsi:transportasikulitkapasdaricuttingmachine(C-112)menuju mixer Jenis:horizontal screw conveyor Bahan konstruksi: Baja karbon Jumlah : 1unit DataBahan masuk (kulit kapas) = 1.186,52 kg/jam = 2615,8297 lb/jam : Densitas kulit kapas =0,24 gr/cm3(www.ift.co.za) 3/ 9827 , 14 ft lb =Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 12 m = 39,37 ft sekon ftjam ft ja jam xft lbjam lbconveyer volumetrik Laju/ 1,1639/ 4190,1626 ker12 / 12/ 9827 , 14/ 2615,8297333== =Daya = 000 . 33CxLxF Dimana: C = kapasitas conveyor (ft3/menit) L = panjang conveyor (ft) W= berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3(Walas, 1988) F = Faktor material = 2 (Walas, 1988) Universitas Sumatera Utara Daya =Hpft lb ft sekon ft0,1111000 . 332 / 40 37 , 39 / 1,16393 3= Maka dipilih daya motor 0,25 hp. 6. Screw Conveyor (J-131) Fungsi: transportasi campuran kulit kapas kulit kapas dan asamsulfat dari Mixer (M-110) menuju Filter Press (H-130) Jenis:horizontal screw conveyor Bahan konstruksi: Baja karbon Jumlah : 1unit DataBahan masuk= 1.423,83 kg/jam = 3138,9956 lb/jam : Densitas campuran= 0,389 gr/cm3 3/ 24,2844 ft lb =Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 12 m = 39,37 ft sekon ftjam ft ja jam xft lbjam lbconveyer volumetrik Laju/ 0,8617/ 3102,2283 ker12 / 12/ 24,2844/3138,9956333== =Daya = 000 . 33CxLxF Dimana: C = kapasitas conveyor (ft3/menit) L = panjang conveyor (ft) W= berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3(Walas, 1988) F = Faktor material = 2 (Walas, 1988) Daya =Hpft lb ft sekon ft0,0822000 . 332 / 40 37 , 39 / 0,86173 3= Maka dipilih daya motor 0,125 hp. 7. Bucket Elevator(J-111) Fungsi: mengangkut kulit kapas dari cutting machine (C-112) menujumixer (M-110) Jenis: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator Universitas Sumatera Utara Bahan: Baja Karbon Jumlah: 1 unit Kondisi operasi : Temperatur (T): 30 0C Tekanan (P): 1 atm (14,699 psi) Laju bahan yang diangkut = 1186,5218 kg/jam Faktor kelonggaran, fk = 12 %(Perry & Green, 1999) Kapasitas= 1,12 x 1186,5218 kg/jam = 1328,9044 kg/jam = 1,3289 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi : - Tinggi elevator= 25 ft = 7,62 m - Ukuran bucket= (6 x 4 x 4) in (Perry & Green, 1999) - Jarak antar bucket= 12 in = 0,305 m - Kecepatan bucket= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm - Lebar belt= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): Z m 0,07 P0,63=(Peters, et.al., 2004) Dimana:P= daya (kW) m= laju alir massa (kg/s) Z= tinggi elevator (m) m = 1186,5218 kg/jam = 0,3296 kg/s Z = 25 ft = 7,62 m Maka : P= 0,07 x (0,3296 )0,63 x 7,62 = 0,2651 kW = 0,3555 hpMaka dipilih daya motor 0,5 hp. 8.Tangki pengenceran H2SO4(M-120) Fungsi : Untuk mengencerkan H2SO4 dari 36 % menjadi 26,6%. Bahan konstruksi:Stainless Steel SA-240 Bentuk :Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Universitas Sumatera Utara Jumlah :1 buahTekanan: 1 atm Kondisi operasi :Temperatur: 30C Laju alir massa total= 237,3044 kg/jam campuran = 1209,4053 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 jamFaktor kelonggaran= 20% Perhitungan: a. Volume tangkiVolume larutan, Vl= 3/ 1209,4053/ 284,7652m kgjam kg= 0,1962 m3 Volume tangki, Vt= (1 + 0,2) x 0,1962 m3= 0,2355 m3 b. Diameter dan tinggi shell Karena sistem pengadukan menggunakan turbin berdaun enam dengan rancangan standar, maka tinggi larutan (H) harus = Di H= Di

, dimana HT = hs + hh HT= x H Volume silinder tangki (Vs) Volume alas tutup tangki (Vh)( Perry & Green, 1999) HTx VL= x Di3 (hs + hh) VL= x Di3 Universitas Sumatera Utara Di = =314 , 3 51962 , 0 12xx = 0,5313 m H= Di =0,5313 m = 1,7431 ft HT = 1962 , 02355 , 0 x 0,5313 = 0,6376 m Direncanakan : hh : Di = 1: 4 Dimana :hh = tinggi head Di = diameter dalam tangki Tinggi tutup= hh = Di

= x 0,5313 m = 0,1328 m = 0,4368 ft Tinggi shell tangkihs=hT - hh= 0,6376 - 0,1328 = 0,5047 m d. Tebal shell tangkiVolume cairan =0,1962 m3 Volume tangki = 0,2355 m3 Tinggi cairan dalam tangki = H = 0,5313 m Tekanan hidrostatik: P= x g x l = 1209,4053 kg/m3 x 9,8 m/det2x 0,5313 m = 6297,0397 Pa = 0,9288 psi Faktor kelonggaran=20% Tekanan udara luar = 14,9458 psi maka :Pdesign= (1,2) (14,9458 + 0,9288 )= 19,0496 psi Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA 283, Gr. C: Joint efficiency (E)= 0,8(Brownell & Young,1959) Allowable stress (S) = 12650(Brownell & Young,1959) Umur Alat (n) = 10 tahun Universitas Sumatera Utara Faktor korosi (CA)= 0,125 in/tahun Tebal shell tangki : t =nCAP SEPD+ 2 , 1 2(Brownell & Young,1959) = ( )( )( )( ) ( ) ( )inpsi psift in x ft psi) 125 , 0 ( 1019,0496 2 , 1 8 , 0 16250 21 / 12 1,7474 19,0496+ = 1,2697 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in(Brownell & Young,1959) e. Tebal tutup tangkit =nCAP SEPD+ 2 , 0 2 (Brownell & Young,1959) = ( )( )( )( ) ( ) ( )inpsi psift in x ft psi) 125 , 0 ( 1019,0496 2 , 0 8 , 0 16250 21 / 12 1,7474 19,0496+ = 1,2697 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell & Young,1959) Perencanaan sistem pengadukJenis pengaduk:turbin daun enam datar Jumlah baffle:4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt = 1/3;Da= 1/3 x 0,5313 m = 0,1771 m E/Da= 1;E=0,1771 mL/Da= ;L= x 0,1771 m= 0,0443 m W/Da = 1/5 ;W = 1/5 x 0,1771 m=0,0354 m J/Dt = 1/12;J=1/12 x 0,5313 m = 0,1453 m 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 = 10 putaran/det Bilangan Reynold, Universitas Sumatera Utara ( )=2iReD NN(Geankoplis, 2003) ( )( )( )9 2163656,680,0126 1,7431 10 1209,40532Re= = N NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Geankoplis, 2003) Darifigure3.4-4(Geankoplis,2003)denganmenggunakankurva1untuk pengaduk jenis Marine propeller daun tiga dengan 4 baffle, diperoleh Np = 5 P= 5 x 1209,4053 x (10)3 x(0,1771)5

= 1,05348 kg. m2/s2

= 0,0014 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 00,0014= 0,0018 hp Maka dipilih daya motor penggerak 0,125 hp. 9.Tangki pencampur H2SO4 dan kulit kapas (M-110) Fungsi : Untuk mencampur H2SO4 dan kulit kapas untuk kebutuhan 1 jam proses berlangsung Bahan konstruksi:Stainless Steel SA-240Bentuk :Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jumlah :1 buahTekanan: 1 atm Kondisi operasi :Temperatur: 30C Tabel LC.1Komposisi umpan masuk M-110 KomponenMassa (kg/ jam)% berat (kg/m3) H2SO4 63,16090,04441842 H2O 174,14350,1223995,2 Kulit kapas 1186,52180,8333240 Total 1423,8262 5 3Da N Np P = Universitas Sumatera Utara campuran = 0,0444 x 1842 + 0,1223 x 995,2 + 0,8333 x 240 = 403,4307 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 jamFaktor kelonggaran= 20% Perhitungan: a. Volume tangkiVolume larutan, Vl= 3/ 403,43071 / 1423,8262m kgjam x jam kg= 3,5293 m3 Volume tangki, Vt= (1 + 0,2) x 3,5293 m3= 4,2352 m3 b. Diameter dan tinggi shell Karena sistem pengadukan menggunakan turbin berdaun enam dengan rancangan standar, maka tinggi larutan (H) harus = Di H= Di

, dimana HT = hs + hh HT= x H Volume silinder tangki (Vs) Volume alas tutup tangki (Vh)( Perry & Green, 1999) HTx VL= x Di3 (hs + hh) VL= x Di3 Di = =33,14 x 53,5293 12 x Universitas Sumatera Utara = 1,3921 m H= Di =1,3921 m = 4,5671 ft HT = 1,39213,52934,2352x= 1,6705 m Direncanakan : hh : Di = 1: 4 Dimana :hh = tinggi head Di = diameter dalam tangki Tinggi tutup= hh = Di

= x 1,3921 m = 0,3480 m = 1,1446 ft Tinggi shell tangkihs=hT - hh= 1,6705 - 0,3480 = 1,3225 m d. Tebal shell tangkiVolume cairan =3,5293 m3 Volume tangki = 4,2352 m3 Tinggi cairan dalam tangki = H = 1,3921 m Tekanan hidrostatik: P= x g x l = 403,4307 kg/m3 x 9,8 m/det2x 1,3921 m = 5503,6593 Pa = 0,8118 psi Faktor kelonggaran =20% Tekanan udara luar= 14,9458 psi maka :Pdesign = (1,2) (14,9458 + 0,8118 )= 15,7576 psi Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA 283, Gr. C: Joint efficiency (E) = 0,8(Brownell & Young,1959) Allowable stress (S) = 12650(Brownell & Young,1959) Umur Alat (n) = 10 tahun Faktor korosi (CA)= 0,125 in/tahun Tebal shell tangki : Universitas Sumatera Utara t =nCAP SEPD+ 2 , 1 2(Brownell & Young,1959) = ( )( )( )( ) ( ) ( )inpsi psift in x ft psi) 125 , 0 ( 1015,7576 2 , 1 8 , 0 16250 21 / 12 4,5671 15,7576+ = 1,3013 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in(Brownell & Young,1959) e. Tebal tutup tangkit =nCAP SEPD+ 2 , 0 2 (Brownell & Young,1959) = ( )( )( )( ) ( ) ( )inpsi psift in x ft psi) 125 , 0 ( 1015,7576 2 , 0 8 , 0 16250 21 / 12 4,5671 15,7576+ = 1,2513 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell & Young,1959) Perencanaan sistem pengadukJenis pengaduk:turbin daun enam datar Jumlah baffle:4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt= 1/3;Da= 1/3 x 1,3921 m = 0,4640 m E/Da = 1;E=0,4640 mL/Da = ;L= x 0,4640 m= 0,1160 m W/Da= 1/5;W = 1/5 x 0,4640 m =0,0928 m J/Dt= 1/12;J=1/12 x 1,3921 m= 0,3806 m 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 = 10 putaran/det Bilangan Reynold, ( )=2iReD NN(Geankoplis, 2003) Universitas Sumatera Utara ( )( )( )6692471,350,01264,5671 10 403,43072Re= = N NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Geankoplis, 2003) Darifigure3.4-4(Geankoplis,2003)denganmenggunakankurva1untuk pengaduk jenis Marine propeller daun tiga dengan 4 baffle, diperoleh Np = 5 P= 5 x 403,4307 x (10)3 x(0,4640)5

= 43,39257 kg. m2/s2= 0,0582 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 8 , 00,0582= 0,0727 hp Maka dipilih daya motor penggerak 0,125 hp.

10. Filter Press (H-130) Fungsi: memisahkan kulit kapas dari larutannya Jenis : Plate and frame filter press Bahan konstruksi : Carbon steel SA-36 Temperatur operasi : 30 oC Tekanan 1 atm Laju alir filtrat = 442,4896 kg/jam Densitas filtrat = 1125,6760 kg/m3 Tabel LC.2Komposisi umpan masuk H-130 KomponenMassa (kg/jam) % berat (kg/m3) H2SO4 58,73960,13271841 Pentosan221,79650,50121028 H2O161,95350,36601000 Total442,48961 campuran = 0,1327 x 1841 + 0,3660 x 1000 + 0,5012 x 1028 = 1125,6760 kg/m3 Jumlah umpan yang harus ditangani = 1423,82616 kg Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 981,3366 kg/jam 5 3Da N Np P = Universitas Sumatera Utara Densitas cake = 1525,9382 kg/m3(www.wikipedia/wiki/cotton, 2009 ) Volume cake pada filter press = 330,6431/ 1525,93821 / 1981,3366mm kgjam x jam kg= Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan : )] 1 /( [ )} ( [ ) 1 ( W W x ExLxA V x x E LxAxs + = (Foust, 1979) Dimana: = tebal cake pada frame (m) A = Luas penyaringan efektif (m2) E = Poros partikel (1-(1525,9382 /1125,6760) = -0,3556 s = Densitas solid (kg/m3) W = Fraksi massa cake dalam umpan V = Volume filtrat hasil penyaringan (m3) Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam W = umpan massa alir lajucake massa alir laju jam kg W / 0,68921423,82616981,3366= =Tebal cake pada frame diasumsikan = 6 cm = 0,06 m Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1m2 maka luas efektif penyaringan = )] 0,6892 1 /( 0,6892 [ )} 06 , 0 -0,3556 ( 0,6892 [ 1125,6760 1525,9382 ) 0,3556 1 ( 06 , 0 + = + x xA x x x xAx A= 9,0515 m2 Jumlah plate (n) = 9,0515 / 1 = 9,0515 buah Faktor keamanan = 10 % Jumlah plate yang dibutuhkan (n) =1,1 x 9,0515 =9,9567Maka diambil jumlahplate= 10 buah Jumlah frame = jumlah plate = 10 buah 11. Reaktor I ( R-210 ) Fungsi :tempat terjadi reaksi hidrolisis pentosan menjadi pentosa Jenis : Mixed flow reactor Bentuk :silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi:Stainless Steel SA-240Universitas Sumatera Utara Jumlah :1 unit Reaksi yang terjadi: (C5H4O8)100 +100 H2O 4 2 H SO100 C5H10O5 Temperatur masuk=30C Temperatur keluar=70C Tekanan operasi=1 atm Tabel LC.3Komposisi umpan masuk R-210 Laju alir Massa (kg/jam) Laju alir Molar (Kmol/jam) % berat (kg/m3) Laju alir Volume (m3/jam) Viskositas (cp) H2SO4 58,73960,59940,1327 1153,1 0,0509 7,5 Air 161,95358,99740,3660 977,5 0,1657 0,4004 Pentosan 221,79650,01680,5012 964,3 0,2300 1,091 Total 442,48969,6136 0,4466 Densitas campuran: campuran= %berati.i (Reid, 1977) = (0,1327 x 1153,1) + (0,3660 x 977,5) + (0,5012 x 964,3) = 994,1941 kg/m3 Viskositas campuran Ln camp= (ln i.%berat) camp = exp (Ln camp) = 0,976 cp= 2,3633 lb.ft/jam Perhitungan Waktu Tinggal () Reaktor XA=0,9 CA0= jam ltrjam mol/ 0,4466/ k 0,0168 = 0,0376 M = 1 jam(Raymond, 1982) Fao= 9,6136 kmol/jam Universitas Sumatera Utara Desain Tangki a. Ukuran reaktor V = Fao . 0Ca(Levenspiel, 1999) = 9,6136. 0,03761 = 255,5366 m3 Vlarutan = 255,5366 m3 Vtangki = ( 1 + 0,2 ). Vlarutan = 1,2 (255,5366) = 306,6439 m3 Karenasistempengadukanmenggunakanturbinberdaunenamdengan rancangan standar, maka tinggi larutan (H) harus = Di H= Di

, dimana HT = hs + 2hh Volume silinder tangki (Vs) Volume alas tutup tangki (Vh)( Perry & Green, 1999) Di = = = 5,1864 m Universitas Sumatera Utara Jari-jari (R) = 5,1864 / 2= 2,5932 m= 102,0952 in H= Di = 5,1864 m= 204,1904 in HT = x 5,1864 = 6,2237 m Direncanakan : hh : Di = 1: 4 Dimana :hh = tinggi head Di = diameter dalam tangki Tinggi tutup= hh = Di

= x 5,1864 m = 1,2966 mTinggi shell tangkihs=hT - 2hh= 6,2237 (2 x 1,2966) = 3,6305 m b.Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc)= (V1/ Vt) x HT = (255,5366/ 306,6439) x 6,2237 = 5,1864 m Phidrostatik= x g x Hc = 994,1941 x 9,8 x 5,1864= 50531,9501 N/m2 =50,5320 kPaPo= Tekanan operasi = 1 atm = 101,3250 kPa Faktor kelonggaran= 20 % Pdesign = (1 + 0,2) x (Phidrostatik + Po) = (1 + 0,2) x (50,5320 + 101,3250) kPa = 182,2283 kPa = 1,7985 atm = 0,2608 psi c.Tebal dinding reaktor (bagian silinder) DirencanakanmenggunakanbahankonstruksiHighAlloySteel316(Peters, et.al., 2004), diperoleh data : -Joint efficiency (E): 0,85-Allowable stress (S): 18700 psiaUniversitas Sumatera Utara -Corrosion Allowance(CA): 0,1 in/tahun -Umur alat (n) direncanakan: 10 tahun Tebal silinder (dt) = (Peters, et.al., 2004) dimana :d=tebal dinding tangki bagian silinder (in) P= tekanan desain (psi) R= jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S=Allowable working stress CA=Corrosion allowance n=umur alat yang direncanakan E= efisiensi sambungan dt = 10 1 , 02608 , 0 6 , 0 85 , 0 187000952 , 102 2608 , 0xx xx+ = 1,0017 in Dipilih tebal silinder standar = 1,125 in (Brownell & Young, 1959) d.Tebal dinding headDirencanakanmenggunakanbahankonstruksiHighAlloySteel316(Peters, et.al., 2004), diperoleh data : -Joint efficiency (E): 0,85-Allowable stress (S): 18700 psia-Corrosion Allowance(CA): 0,1 in/tahun -Umur alat (n) direncanakan: 10 tahun -Tebal head (dh) =(Peters, et.al., 2004) dimana : d=tebal dinding tangki bagian silinder (in) P=tekanan desain (psi) D=diameter dalam tangki (in)S=Allowable working stress CA=Corrosion allowance n=umur alat yang direncanakan E=efisiensi sambungan Universitas Sumatera Utara dh =10 1 , 02608 , 0 6 , 0 85 , 0 187001904 , 204 2608 , 0xx xx+

= 1,0034 in Dipilih tebal silinder standar = 1,125 in (Brownell & Young, 1959)

e.Pengaduk (impeller) Jenis:flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun) Jumlah turbin: 2 buahKecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters & Timmerhaus, 1991) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3(Geankoplis, 2003) L : Da= 1 : 4 (Geankoplis, 2003) W : Da= 1 : 8(Walas, 1990) C2 : Ht = 1 : 6 (Walas, 1990) C1 : Ht = 1 : 3(Walas, 1990) 4 Baffle : J : Dt= 1 : 12(Walas, 1990) Jarak pengaduk 1 dan 2= Ht (Walas, 1990) dimana:Da= diameter pengaduk Dt= diameter tangki L = panjang blade pada turbinW= lebar daun pengaduk J= lebar baffle C1= jarak pengaduk dari atas tangki C2= jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi: Diameter pengaduk (Da) = 1/3 Dt = 1/3 5,1864 m = 1,7288 m Panjang blade pada turbin (L) = 1/4 x 1,7288 m = 0,4322 m Lebar daun pengaduk (W) = 1/8 Da = 1/8 1,7288 m = 0,2161 m Tinggi pengaduk dari dasar (C2) = 1/6 Ht = 1/6 6,2237 m = 1,0373 m Tinggi pengaduk dari atas (C1) = 1/3 x Ht = 1/3 6,2237 m = 2,0746 m Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 5,1864 m = 0,4322 m Universitas Sumatera Utara Jarak antar pengaduk (C) = Ht = 1/2 x 5,1864 m = 3,1119 m Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) = N Da2 =3600 /0,976994,1941 1 1,72882 = 10955591,82 Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Npu = 2,7. Npu/Np = 0,8(Mezaki et al, 2000) Np = 2,7 : 0,8 = 3,375 Maka, 5 3Da N Np P = (Geankoplis, 2003) 5 3Da N Np P = = 51818,24677 J/s= 69,4894 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8= 69,4894 / 0,8 = 86,8616 hp Maka dipilih daya motor 87 hp. e. Jaket Dari neraca panas, jumlah steam pemanas yang diperlukan = 8672,9557kg/jam FP = 8672,9557 kg/jam Densitas air pada suhu 180oC adalah 5,147 kg/m3 (hysis) VP = 3kg/m 5,147kg/jam 8672,9557=1685,0506 m3/jam Ditetapkan jarak jaket = in 0,013 m sehingga : Tebal dinding tangki 1 in, maka: - Diameter dalam (D1)= D + tebal tangki = 204,1904 + 1,25 Universitas Sumatera Utara = 205,4404 in = 5,2182 m - Diameter luar (D2) = 2 +D1 = (2 0,01270) + 5,2182 = 5,2436 m Luas yang dilalui steam (A) = /4 (D22 D12) = /4 (5,2436 2 m2 5,2182 2 m2) = 0,2086 m2 Tebal dinding jaket (dj) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters, et.al., 2004), diperoleh data : -Joint efficiency (E): 0,85-Allowable stress (S): 18700 psia-Corrosion Allowance(CA): 0,1 in/tahun -Umur alat (n) direncanakan: 10 tahun Tebal silinder (d) = (Peters, et.al., 2004) dimana : d=tebal dinding tangki bagian silinder (in) P=tekanan desain (psi) R=jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S=Allowable working stress CA=Corrosion allowance n=umur alat yang direncanakan E=efisiensi sambungan dj= 10 1 , 02608 , 0 6 , 0 85 , 0 87000952 , 102 2608 , 0xx xx+ = 1,0017 in Dipilih tebal silinder standar = 1,125 in(Brownell & Young, 1959) 12. Reaktor II ( R-220 ) Fungsi:tempat terjadi reaksi dehidrasi pentosa menghasilkan furfural. Universitas Sumatera Utara Jenis : Plug flow reactor Bentuk :Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi:Stainless Steel SA-240Jumlah :1 unit Reaksi yang terjadi:

100 C5H10O5 4 2 H SO 100C5H4O2 +300 H2O Temperatur masuk= 70C Temperatur keluar= 220C Tekanan operasi= 1000 psi (68,046 atm) Tabel LC.4Komposisi umpan masuk R-220 Laju alir Massa (kg/jam) Laju alir Molar (Kmol/jam) % berat (kg/ltr) Laju alir Volume (ltr/jam) Viskositas (cp) H2SO4 58,73960,59940,1327 849,70,08307,5 Air 134,73307,48520,3045 840,40,19240,4004 Pentosan 22,17970,00170,0501 964,30,02761,091 Pentosa 226,83741,51220,5126 964,30,28231,091 442,48969,59851,0000 0,3029 Densitas campuran: camp= %berati.i (Reid, et all., 1977) = (0,1327 x 849,7) + (0,3045 x 840,4) + (0,0501 x 964,3) + (0,5126 x 964,3) = 911,3610 kg/m3 Viskositas campuran Ln camp= (ln i.%berat) camp = exp (Ln camp) = 0,9932 cp= 2,4038 lb.ft/jam a.Perhitungan Waktu Tinggal () Reaktor CAO= T RPAo.

Universitas Sumatera Utara = 493 314 , 868,046x = 0,0166 M = 100 sekon= 0,0278 jam (Medeiros, 1985) Fao= 9,5985 kmol/jam Desain Tangki b.Ukuran reaktor V= FAo . 0Ca(Levenspiel, 1999) = 9,5985 . 0,01660,0278 = 16,0603 m3 Vlarutan = 16,0603 m3 Vtangki= ( 1 + 0,2 ). Vlarutan = 1,2 (16,0603 ) = 19,2724 m3 Jumlah tube Direncanakan : Diameter tube (OD)=3,9764 in = 0,101 mPanjang tube = 8 m Pitch (PT)=3,9764 in + 0,25 = 4,2264 square pitch Jumlah tube=.8 .(10,1)19,2724241 = 301 c.Tebal tube Tekanan operasi=1000 psi = 6894,76095 kPa Faktor kelonggaran=5 % Maka, Pdesign=(1,05) (6894,76095 kPa) = 7239,4990 kPa Universitas Sumatera Utara Joint efficiency=0,8(Brownell & Young ,1959) Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa (Brownell & Young ,1959) Tebal tube tangki: in 0,9383kPa) 90 ,6(7239,49 0 kPa)(0,8) 5 (129.276,7m) (0,101 kPa) (7239,4990,6P 0 SEPDt=== Faktor korosi=0,125 in Maka tebal tube yang dibutuhkan=0,9383 in + 1/8 in = 1,0633 in Tebal tube standar yang digunakan =1,125in(Brownell & Young ,1959) d.Diameter dan tinggi shell Diameter shell (D) = 80,0512 2+ 2(0,25) = 113,70952 in = 2,8882 m Tinggi shell (H)=panjang tube=8 m e.Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki=2,8882 m Rasio axis=2 : 1 Tinggi tutup= m 0,722122,888221=|.|

\|(Brownell & Young ,1959) Tebal shell dan tutup tangki Tutup shell dan tutup tangki=tebal tube=1,125 in f. Jaket Dari neraca panas, jumlah steam pemanas yang diperlukan = 32,9972 kg/jam FP = 32,9972 kg/jam D19 tube19tube18 PT + OD = 80,0512Universitas Sumatera Utara Densitas air pada suhu 180oC adalah 5,147 kg/m3 (hysis version 3,2) VP = 3kg/m 5,147kg/jam32,9972=6,4110 m3/jam Tebal dinding tangki 11/8 in, maka: - Diameter luar reaktor= Diameter dalam + (2 x tebal tangki) = 113,70952 + (2 x 1,125) = 115,9595 in = 2,9454 m asumsi jarak jaket= 5 in diameter dalam jaket= 115,9595 in + (2 x 5) = 125,9595 in = 3,199 m Luas yang dilalui steam (A) = /4 (D22 D12) = /4 (3,199 m2 2,9454 2 m2) = 1,2252 m2 Tebal dinding jaket (dj) DirencanakanmenggunakanbahankonstruksiHighAlloySteel316(Peters, et.al., 2004), diperoleh data : -Joint efficiency (E): 0,85-Allowable stress (S): 18700 psia-Corrosion Allowance(CA): 0,1 in/tahun -Umur alat (n) direncanakan: 10 tahun -Tebal silinder (d) = (Peters, et.al., 2004)dimana : d=tebal dinding tangki bagian silinder (in) P=tekanan desain (psi) R=jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S=Allowable working stress CA=Corrosion allowance n=umur alat yang direncanakan E=efisiensi sambungan Universitas Sumatera Utara in 3,00kPa) 90 ,6(7239,49 0 kPa)(0,8) 5 (129.276,7m) (1,2252 kPa) (7239,4990,6P 0 SEPDt=== Dipilih tebal silinder standar = 3in (Brownell & Young, 1959) 13. Ekstraktor (T-310) Fungsi:mengekstraksi furfural dengan menggunakan toluena. Bentuk :silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal jenis :stirred tank Bahan konstruksi:Stainless Steel SA-240Jumlah :2 unit Temperatur operasi=65C Tekanan operasi=1 atm LC.5Komposisi bahan yang masuk ke ekstraktor (R-253) Komponenlaju alir massa (F) kg/jam persen massa % Densitas (p) kg/m3 V campuran (m3/jam) ASAM SULFAT58,73960,003218450,0318 AIR5938,86040,32459965,9627 PENTOSAN22,17970,0012964,30,0230 PENTOSA34,02560,001910350,0329 FURFURAL123,39950,006711250,1097 TOLUENA11942,65200,6525864,213,8193 Air181,86780,00999960,1826 TOTAL18301,72451,000020,1620 Densitas campuran: campuran= %berati.i (Reid, et all., 1977) = (0,0032 x 1845) + (0,3245 x 996) + (0,0012 x 964,3) + (0,0019 x 1035) + (0,0067 x 1125) + (0,6525 x 864,2) + (0,0099 x 996) = 907,7324 kg/m3 Universitas Sumatera Utara Viskositas campuran Ln camp= (ln i.%berat)(Reid, et all., 1977) camp = exp (Ln camp) = 0,6548 cp= 0,0004 lb.ft/jam Perhitungan Dimensi Ekstraktor :Volume campuran, Vl =20,1620 m3 Volume tangki = 1,2 (20,1620) = 24,1944 m Untuk pengadukan 1HDct= (McCabe et all., 1999) Dt=Hc Dt=Hcs + He;di mana Hcs=tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor=Dt Rasio axis ellipsoidal head=2 : 1 Tinggi tutup = He =4Dt(Brownell & Young, 1959) Maka, Dt=Hcs+He Dt=Hcs+4Dt Hcs =tD43 Volume tutup bawah ekstraktor = 3tD24(Brownell & Young, 1959) Volume cairan dalam shell= cs2tH . D4 =t2tD43. D4 =3tD163 Volume cairan dalam tangki=3t3tD24D163+24,1944 m3 = 3tD4811 Universitas Sumatera Utara Dt = 3,2276 m Maka tinggi cairan dalam ekstraktor, Hc = 3,2276 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandinganDt : ht=3 : 4 Ht =tD34= 34(3,2276 m) = 4,30345 m Tinggi tutup, He =4Dt = 4m3,2276= 0,8069 m Tinggi shell,Hs = Ht 2He = 4,30345 2 x 0,8069 = 2,6897 m Tekanan udara luar,Po=1 atm=101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = x g x h =907,7324 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,6897 m =28711,9064 Pa=28,7119 kPa Tekanan operasi, Poperasi=101,325 kPa + 28,7119 kPa=130,0369 kPa Faktor kelonggaran=20 % Maka, Pdesign=(1,2) (130,0369 kPa) =156,0443 kPa Joint efficiency =0,85 (Brownell & Young, 1959) Allowable stress =94500 kP (Brownell & Young, 1959) Tebal shell tangki: in 0,1236 m 0,0031kPa) (156,0443 1,2 kPa)(0,85) 2(94500m) (3,2276 kPa) (156,04431,2P 2SEPDt= === Faktor korosi=1/4 in Maka tebal shell yang dibutuhkan=0,1236 in + 1/8 in = 0,2486 in Tebal shell standar yang digunakan =1/4 in(Brownell & Young, 1959) Perancangan 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 3,2276 m = 1,0759 m Universitas Sumatera Utara E/Da =1 ;E=1,0759 m L/Da =;L= x 1,0759 m = 0,2690 m W/Da=1/5 ;W = 1/5 x1,0759 m = 0,2152 m J/Dt=1/12; J=1/12 x3,2276 m = 0,0897 m Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 1,0759 m= 3,5288 ft =907,7324 kg/m3 = 56,6679 lbm/ft3 gc=32,17 lbm.ft/lbf.det2 =0,6548 cP = 0,0004 lb/ft.sec Bilangan Reynold,NRe = sec lb/ft. 0,0004) lb/ft 56,6679 put/det)( (0,5 ft) (3,5288 N. D3 22a== 227231,31NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c5a3Tg .D N . KP =(McCabe, et all., 1999) KT=6,3 (McCabe, et all., 1999) Maka daya yang dibutuhkan :

hp 1,3802ft.lbf/det 5501hp.lbf/det x 759,0844ft.det lbm.ft/lbf 32,17) lbm/ft (56,6679 ft) .(3,5288 put/det) 6,3.(0,5P23 5 3=== Effisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =1,72528 , 01,3802= hp Maka daya motor yang dipilih 2hp. 14. Kolom Destilasi (D-310) Fungsi :Memisahkan Furfural dari Toluena Universitas Sumatera Utara Jenis :Sieve tray column Bentuk :Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi: Carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 unit Tekanan: 1 atm Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh: RDm=0,2542D=11942,6520 kg/jam RD =0,3051 W=122,5490 kg/jam XD=0,9998D=5,0455 XW=0,0209W=3,6590 4,2967) 3,6590 ).( 5,0455 ( .,== =W D av L (Geankoplis, 2003) Nm=(Geankoplis, 2003) = ) 4,2967 log()] 3,6590 / 3,6590 1 )( 0,9998 1 / 0,9998 log[( = 3,2133 Dari Gambar 11.7-3 [Geankoplis,1983] diperoleh NNm= 0,26, maka: N = 26 , 03,213326 , 0=mN= 8,9258Jumlah piring teoritis = 8,9258 + 1 = 9,9258reboiler Efisiensi piring=85 %(Geankoplis,1997) Maka jumlah piring yang sebenarnya = 9,9258/0,85 = 11,6774 = 12 piring. Perencanaan desain kolom: Hole diameter=4,5 mm(Treybal, 1984) Weir height=2,5 in Space between hole center (p)= 12 mm Tray spacing = 0,4 m Universitas Sumatera Utara Pitch=triangular in Perhitungan Diameter Column Tabel LC.6 Neraca Massa pada Kondensor Alur Vd (Kmol/jam) % molMr % mol x Mr Toluena 169,3770 0,999892,000091,9819 Furfural 0,0333 0,000296,00000,0189 169,410392,0008 Laju alir massa gas = 169,4103 Kmol/jam = 0,0471 Kmol/s v = = 2,9197 kg/m3

Laju alir volumetrik gas (V) V= 0,0565 x 22,4 x = 1,7794 m3/s Tabel LC.7 Neraca Massa pada Reboiler Alur Lb (Kg/jam) Alur Lb (Kmol/jam) % berat% massa x Toluena 15585,1361169,4037 0,9922791,7785,4859 Furfural 123,29671,2843 0,0078972,97,6364 15708,4329 170,6880793,1223 campuran= %berati.i (Reid, et all., 1977) = 793,1223 Kg/m3 Laju alir massa cairan = 15708,4329 Kg/jam = 4,3635 Kg/s Laju alir volumetrik cairan(L)= = 0,0055 m3/s Surface tension () = 20 dyne/cm(McCabe, et all., 1999) 1/2 1/2LV793,12232,91971,77940,0066VL|.|

\|=||.|

\|= 0,0002 Universitas Sumatera Utara Dari Gambar 18-30, McCabe,1999, diperoleh KV = 0,3, maka kecepatan uap : 2,91972,9197 - 793,12230,3 K VV LV C== = 4,9354 ft/s = 3,1718 m/s V= = = 1,7794 m3/s Bubbling area (An)== = 0,5610 m2 Bubbling area (An)== = 0,4675 m2 Bubbling area 70-80%(McCabe, 1993) Diambil 80 %, sehingga: Coloum area (Ac) = Bubbling area/0,8 = 0,4675 /0,8 = 0,5844 m2 Dc= == 0,8628 m Perhitungan Pressure Drop Luas 3 hole triangular in adalah ( x x x ) = 9/64 = 0,4416 in 0= 4,9354/0,4416 = 11,1771 in Dari figure 18.27, diperoleh C0 = 0,56, maka: ||.|

\|||.|

\|=Lv2o2odCu0 , 51 h hd= 51,0 xx2,9197 793,1223 11,1771 0,562 2 Universitas Sumatera Utara = 74,7912 mmWeir height, hw = 2,5 in = 63,5 mm LW= 1,62x rc (Perry, 1997) = 1,62 x 0,9452/2 = 0,7656 m qL== = 0,3930 m3/min how= 43,4 = 43,4 = 26,1849 mm hl= (hw + how) = 0,6 (McCabe, 1993) hl= 0,6 (63,5 + 26,1849) = 53,8110 mm ht= hd + hl = 74,7912 + 53,8110= 128,6022 mm Estimasi hf,L = 10 mm, sehingga: Zc= 2 (hw + how) + hf,L + hd = 2.0,6 (63,5 + 26,1849 ) + 10 + 74,7912 = 192,4131Z= Zc/ = 0,5(McCabe, 1993) Z= 192,4131 /0,5 = 384,8263 mm = 15,1506in Oleh karena Z lebih kecil dari tray spacing maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan design plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding. Jadi, tinggi coloum= 12 x 0,4 = 4,8 m Universitas Sumatera Utara Tinggi tutup= Dc/4 = 0,8628 /4 = 0,22 m Tinggi total= 4,8 + 0,22 = 5,02 m Tebal shell tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,305 kPa Faktor kelonggaran=5 % Maka, Pdesign=(1,05) (101,305 kPa)=106,3913 kPa Joint efficiency =0,85 (Brownell & Young, 1959) Allowable stress = 94500 kPa(Brownell & Young, 1959) Tebal shell tangki: 1,2P - 2SEPDt =t = = 0,0006 m = 0,0225 in Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan= 0,0225 in + 0,125 in = 0,1475 in Tebal shell standar yang digunakan =1/4in (Brownell & Young,1959) 15 Heater I (E-224) Fungsi: menaikkantemperatur air proses sebelum masuk ke Reaktor II Jenis: Double Pipe Heat Exchanger Dipakai : Pipa 2 1 1/4 in IPS, 20 ftJumlah: 1 unit Fluida panas Laju alir steam masuk=2807,7784 kg/jam = 6190,12423 lbm/jam Temperatur awal (T1)=230 0C = 446 0F Temperatur akhir (T2) =114,5094 0C = 238,11692 0F (106,37)( 0,8628) 2(94500)(0,85) 1,2(106,37) Universitas Sumatera Utara Fluida dingin Laju alir air=5734,7152 kg/jam = 12642,9486 lbm/jam Temperatur awal (t1)=30 0C=86 0F Temperatur akhir (t2)=90 0C=194 0F Panas yang diserap (Q)=1431575,6047 KJ/jam=1356866,53339 Btu/jam (1)t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida dingin Selisih T1 = 446FTemperatur yang lebih tinggit2 = 194Ft2 = 252F T2 = 238,11692 FTemperatur yang lebih rendaht1 = 86Ft1 = 152,1169 F T1 T2 = 207,8831 F Selisih t2 t1 = 108F t2 t1 =99,8831F 197,8746152,1169252ln99,8831ttlnt tLMTD121 2=|.|

\|=||.|

\| =0F (2)Tc dan tc 342,05852238,11692 4462T TT2 1c=+=+=0F 140286 1942t tt2 1c=+=+=0F Fluida panas : anulus, steam. (3)Flow area tube 0,1723122,067D2= = (Tabel 11, Kern) 0,1383121,66D1= = 22 2 2122aft 0,00834) 0,1383 0,1723 (4) (Da === D Equivalen diam = Da =ft 0,07610,1383) 0,1383 0,1723 (D) (D2 212122== D Universitas Sumatera Utara (4)Kecepatan massa aaWaG == 2ft jammlb7 748580,3070,00836190,12423=(5)Pada Tc = 342,0585 0F, = 0,03708 lbm/ft. jam (Gbr.14,Kern) aGaDRea== 3 1537116,870,037087 748580,307 0,0761=

(6)JH = 330(Gbr.24, Kern) (7) Pada Tc = 342,0585 0F, c = 8,455 Btu/lbm .0F(Gbr.3, Kern) k = 0,65 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)(Tabel 4, Kern) 0,78430,650,03708 8,455k. c3131= |.|

\| = |.|

\| (8)h0 = 14 , 031||.|

\||.|

\| wkceDkHJ (Pers. (6.15b), Kern) =1 0,78430,07610,65330 = 736,3885 Btu/(jam)(ft2)(0F) Fluida dingin : inner pipe, air (3)D =0,115121,38= 222pft 0,010440,115 3,144Da == = (4)Kecepatan massa

pawpG = (Pers. (7.2), Kern) Universitas Sumatera Utara =2ft jammlb5 1217819,830,01045 12642,9488= (5) Pada tc = 140 0F, = 1,20955 lbm/ft2jam(Gbr. 15, Kern) pDGpRe == 5 115786,2681,209555 1217819,83 0,115= (6) Dari Gbr. 24,Kern, diperolehJH =280 (Gbr. 24, Kern) (7)Pada tc = 140 0F, c = 0,98 Btu/(lbm)(F) k = 0,881 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 1,10400,8811,20955 98 , 0k. c3131= |.|

\| = |.|

\| (8)hi = 14 , 031||.|

\||.|

\| wkcDkHJ (Pers. (6.15a), Kern) hi = 1 1,10400,1150,881280 = 789,3559 (9)hi0 = hi656,21151,661,38789,3559 = = ODIDBtu/(jam)(ft2)(0F) (10) Clean Overall coefficient, UC F ft Btu/jam 346,9960736,3885 656,2115736,3885 656,2115h hh hU2o ioo ioC =+=+= (11) UD Rd ketentuan = 0,003 F ft Btu/jam 0,0059 003 , 0346,99601 1 12 = + = + =DC DRU U UD = 170,0137 Btu/(jam)(ft2)(0F) (12) Luas permukaan yang diperlukan Q = t A UD A = = 197,8746 170,0137339 1356866,53= 40,3332 ft2 Q UD x t Universitas Sumatera Utara Panjang yang diperlukan = ,435 040,3332= 92,7201 in ft Berarti diperlukan 3 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri. (13) Luas sebenarnya = 120 0,435 = 52,2 ft2, maka UD ==197,8746 52,2339 1356866,53 = 131,3641 Btu/jam.ft2.oF RD = =131,3641 346,9960131,3641 - 346,9960 = 0,0047 jam.ft2.oF/Btu Rd hitung Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam.(1)De = (D2 D1) = (0,1723 0,1383) ft = 0,0339 ftRea =0,037087 748580,307 0,0339'=a eG D = 684629,4632f = 0,0035 + (Pers. (3.47b), Kern) = 0,0035 + 0,422 684629,463,264 0= 0,0044 s = 1, = 1 62,5 = 62,5 (2)Fa = == 10,7699 ft (3) V = = = 3,3270 fps Fi = 3 x == 0,5156Pa == = 4,8982 psi Pa yang diperbolehkan = 10 psi Fluida dingin: inner pipe, air.Q A x t UC UD UC x UD 0,264 Rea0,42 4.f.Ga2.L 2.g.2.De 4 x 0,0044 x 7458030772 x 120 2 x 4,18.108 x 62,52 x 0,0339 Ga 3600 748580,3077 3600 x 62,5 V2 2g 3 x 3,32702 2 x 32,2 (Fa + Fi) x 144 (10,7699 + 0,5156) x 62,5 144 Universitas Sumatera Utara (1)Untuk Rep =115786,2685 f=0,0035 + = 0,0055s = 1, = 1 62,5 = 62,5 (2)Fp === 14,5393 ft (3)Pp == 0,0094 psi Pp yang diperbolehkan = 10 psi 16 Heater 2 (E-222) Fungsi: menaikkantemperatur larutan sebelum masuk ke Reaktor II Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Dipakai: Pipa 2 1 1/4 in IPS, 5 ftJumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir steam masuk=55,1198 kg/jam = 121,5189 lbm/jam Temperatur awal (T1)=230 0C = 446 0F Temperatur akhir (T2) =114,5094 0C =238,1169 0F Fluida dingin Laju alir bahan=442,4896 kg/jam= 975,5276 lbm/jam Temperatur awal (t1)=70 0C=158 0F Temperatur akhir (t2)=90 0C=194 0F Panas yang diserap (Q)=28103,3910 J/jam =26636,7704 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida PanasFluida dinginSelisih T1 = 446FTemperatur yang lebih tinggit2 = 194Ft2 = 252F T2 = 238,1169FTemperatur yang lebih rendaht1 = 158Ft1 = 80,1169 F T1 T2 = 207,8831 F Selisiht2 t1 = 36F t2 t1 = 171,8831F 0,264 115786,26850,42 4.f.Gp2.L 2.g.2.D 4 x 0,0055 x 1217819,835 2 x 120 2 x 4,18.108 x 62,52 x 0,115 14,5393 x 55 144 Universitas Sumatera Utara 149,992880,1169252ln171,8831ttlnt tLMTD121 2=|.|

\|=||.|

\| =0F (2) Tc dan tc 342,05852238,1169 4462T TT2 1c=+=+=0F 1762158 1942t tt2 1c=+=+=0F Fluida panas : anulus, steam. 1.Flow area tube 0,1723122,067D2= = (Tabel 11, Kern) 0,1383121,66D1= = 22 2 2122aft 0,00834) 0,1383 0,1723 (4) (Da === D Equivalen diam = Da =ft 0,07610,1383) 0,1383 0,1723 (D) (D2 212122== D 2.Kecepatan massa aaWaG == 2ft jammlb14695,44820,0083121,5189=3.Pada Tc = 342,05846 0F, = 0,03708 lbm/ft. jam(Gbr.14, Kern) aGaDRea== 30175,28120,0370814695,4482 0,0761= (6)JH =110(Gbr.24, Kern) (7) Pada Tc = 342,05846 0F, c = 8,455 Btu/lbm .0F(Gbr.3, Kern) k = 0,65 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)(Tabel 4, Kern) Universitas Sumatera Utara 0,78430,650,03708 8,455k. c3131= |.|

\| = |.|

\| (8)h0 = 14 , 031||.|

\||.|

\| wkceDkHJ (Pers. (6.15b), Kern) =1 0,78430,07610,65110 = 245,4628 Btu/(jam)(ft2)(0F) Fluida dingin : inner pipe, bahan. (3)D =0,115121,38= 222pft 0,010440,115 3,144Da == = (4)Kecepatan massa

pawpG = (Pers. (7.2), Kern) =2ft jammlb93966,75610,0104975,5276= (5) Pada tc = 176 0F, = 1,57242 lbm/ft2jam(Gbr. 15, Kern) pDGpRe == 6872,34411,5724293966,7561 0,115= (6) Dari Gbr. 24,Kern, diperolehJH =20 (Gbr. 24, Kern) (7)Pada tc = 176 0F, c = 4,5 Btu/(lbm)(F) k = 0,999 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 1,92050,9991,57242 5 , 4k. c3131= |.|

\| = |.|

\| (8)hi = 14 , 031||.|

\||.|

\| wkcDkHJ (Pers. (6.15a), Kern) Universitas Sumatera Utara hi = 1 1,92050,1150,99920 = 111,2195(9)hi0 = hi92,45961,661,38111,2195 = = ODIDBtu/(jam)(ft2)(0F) (10) Clean Overall coefficient, UC F ft Btu/jam 67,1616245,4628 92,4596245,4628 92,4596h hh hU2o ioo ioC =+=+=

(11) UD Rd ketentuan = 0,003 F ft Btu/jam 0,0179 003 , 067,16161 1 12 = + = + =DC DRU U UD = 55,8988 Btu/(jam)(ft2)(0F) (12) Luas permukaan yang diperlukan Q = t A UD A = = 149,9928 55,898826636,7704= 3,1769 ft2 Panjang yang diperlukan = ,435 03,1769= 7,3033 ft Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 5 ft yang disusun seri (13) Luas sebenarnya = 10 0,435 = 4,35 ft2, maka UD ==149,9928 4,3526636,7704 = 40,8246 Btu/jam.ft2.oF RD = =40,8246 67,161640,8246 - 67,1616 = 0,0096 jam.ft2.oF/Btu Rd hitung Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam.Q UD x t Q A x t UC UD UC x UD Universitas Sumatera Utara (1)De = (D2 D1) = (0,1723 0,1383) ft = 0,0339 ftRea =0,0370814695,4482 0,0339'=a eG D = 13440,0233 f = 0,0035 + (Pers. (3.47b), Kern) = 0,0035 + 0,4213440,0233,264 0= 0,0084s = 1, = 1 62,5 = 62,5 (2)Fa = == 0,0007ft (3) V = = = 0,0653 fps Fi = 3 x == 0,0002Pa == = 0,0004 psi Pa yang diperbolehkan = 10 psi Fluida dingin: inner pipe, bahan.(1)Untuk Rep =6872,3441 f=0,0035 + = 0,0100s = 1, = 1 62,5 = 62,5 (2)Fp == = 0,0094 ft (3)Pp == 0,0036 psi Pp yang diperbolehkan = 10 psi 17 Heater 3 (E-314) Fungsi :menaikkantemperaturlarutansebelummasukke DestilasiJenis : Double Pipe Heat Exchanger Dipakai: Pipa 3 2 in IPS, 20 ft0,264 Rea0,42 4.f.Ga2.L 2.g.2.De 4 x 0,0084 x 14695,44822 x 10 2 x 4,18.108 x 62,52 x 0,0339 Ga 3600 14695,44823600 x 62,5 V2 2g 3 x 0,06532 2 x 32,2 (Fa + Fi) x 144 (0,0007+ 0,0002) x 62,5 144 0,264 6872,34410,42 4.f.Gp2.L 2.g.2.D 4 x 0,0100 x 93966,75612 x 10 2 x 4,18.108 x 62,52 x 0,115 0,0094 x 55 144 Universitas Sumatera Utara Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir steam masuk=895,5937 kg/jam = 1974,4563 lbm/jam Temperatur awal (T1)=230 0C = 446 0F Temperatur akhir (T2) =230 0C = 446 0F Fluida dingin Laju alir bahan=14478,2396 kg/jam = 26599,3541 lbm/jam Temperatur awal (t1)=30 0C=86 0F Temperatur akhir (t2)=111,032 0C=231,8576 0F Panas yang diserap (Q)=1622547,0222 KJ/jam=1537871,8009 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida PanasFluida dinginSelisih T1 = 446FTemperatur yang lebih tinggit2 = 231,8576 Ft1 = 214,1424 F T2 = 446FTemperatur yang lebih rendaht1 = 86Ft2 = 360 F T1 T2 = 0FSelisih t2 t1 = 145,8576 F t2 t1 =145,8576 F 277,0153207,8831360ln171,8831ttlnt tLMTD121 2=|.|

\|=||.|

\| =0F (2)Tc dan tc 4462446 4462T TT2 1c=+=+=0F 158,92882231,8576 862t tt2 1c=+=+=0F Fluida panas : anulus, steam. (3) Flow area tube Universitas Sumatera Utara 0,2557123,068D2= = (Tabel 11, Kern) 0,1983122,38D1= = 22 2 2122aft 0,02044) 0,1983 0,2557 (4) (Da === D Equivalen diam = Da =ft 0,13120,1983) 0,1983 0,2557 (D) (D2 212122== D (4) Kecepatan massa aaWaG == 2ft jammlb96630,63520,02041974,4563= (5) Pada Tc = 446 0F, = 0,03708 lbm/ft. jam(Gbr.14, Kern) aGaDRea== 7 341968,5690,0370896630,6352 0,1312=

(6)JH = 400(Gbr.24, Kern) (7) Pada Tc = 446 0F, c = 8,455 Btu/lbm .0F(Gbr.3, Kern) k = 0,65 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)(Tabel 4, Kern) 0,78430,650,03708 8,455k. c3131= |.|

\| = |.|

\| (8)h0 = 14 , 031||.|

\||.|

\| wkceDkHJ (Pers. (6.15b), Kern) =1 0,78430,13120,65400 = 517,9051 Btu/(jam)(ft2)(0F) Universitas Sumatera Utara Fluida dingin : inner pipe, bahan. (3)D =0,17225122,067= 222pft 0,023340,17225 3,144Da == = (4)Kecepatan massa

pawpG = (Pers. (7.2), Kern) =2ft jammlb98 1142044,350,023326599,3541= (5) Pada tc = 154,42880F, = 0,85322 lbm/ft2jam(Gbr. 15, Kern) pDGpRe == 5 230559,4470,8532298 1142044,35 0,17225= (6) Dari Gbr. 24,Kern, diperolehJH =320(Gbr. 24, Kern) (7)Pada tc = 158,9288 0F, c = 48,18 Btu/(lbm)(F) k = 0,0724 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 8,28060,07240,85322 48,18k. c3131= |.|

\| = |.|

\| (8)hi = 14 , 031||.|

\||.|

\| wkcDkHJ (Pers. (6.15a), Kern) hi = 1 8,28060,172250,0724320 = 371,2535(9)hi0 = hi322,42902,382,067371,2535 = = ODIDBtu/(jam)(ft2)(0F) (10) Clean Overall coefficient, UC F ft Btu/jam 198,7157517,9051 322,4290517,9051 322,4290h hh hU2o ioo ioC =+=+= (11) UD Rd ketentuan = 0,003 Universitas Sumatera Utara F ft Btu/jam 0,0080 003 , 0198,71571 1 12 = + = + =DC DRU U UD = 124,4971 Btu/(jam)(ft2)(0F) (12) Luas permukaan yang diperlukan Q = t A UD A = = 280,7854 124,497109 1537871,80= 43,9933 ft2 Panjang yang diperlukan = ,435 043,9933= 101,1339 ft Berarti diperlukan 4 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri. (13) Luas sebenarnya = 160 0,435 = 69,6 ft2, maka UD ==280,7854 69,609 1537871,80 = 78,6930 Btu/jam.ft2.oF RD = =78,6930 198,715778,6930 - 198,7157 = 0,0077 jam.ft2.oF/Btu Rd hitung Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam.(1)De = (D2 D1) = (0,2557 0,1983) ft = 0,0573 ftRea =0,0370896630,6352 0,0573'=a eG D = 149391,5558f = 0,0035 + (Pers. (3.47b), Kern) = 0,0035 + 0,428 149391,555,264 0= 0,0053s = 1, = 1 62,5 = 62,5 (2)Fa = == 0,1683 ft Q UD x t Q A x t UC UD UC x UD 0,264 Rea0,42 4.f.Ga2.L 2.g.2.De 4 x 0,0053 x 96630,63522 x 160 2 x 4,18.108 x 62,52 x 0,0573 Universitas Sumatera Utara (3) V = = = 0,4295 fps Fi = 3 x == 0,0086Pa == = 0,0768 psi Pa yang diperbolehkan = 10 psi Fluida dingin: inner pipe, bahan.(1)Untuk Rep =230559,4475 f=0,0035 + = 0,0050s = 1, = 1 62,5 = 62,5 (2)Fp === 7,3849 ft (3)Pp == 2,8206 psi Pp yang diperbolehkan = 10 psi 18. Reboiler (E-411) Fungsi:menaikkantemperatur campuran furfural dan toluena sebelumdimasukkan kembali ke kolom destilasi. Jenis:1-2 shell and tube exchanger Dipakai :3/4 in OD Tube 18 BWG, panjang =6 ft, 4 pass Fluida panas Laju alir steam masuk=1905,9423 kg/jam=4201,9055 lbm/jam Temperatur awal (T1)=230C = 446F Temperatur akhir (T2)=230C = 446F Fluida Panas Laju alir steam masuk=1905,9423 kg/jam = 4201,9055 lbm/jam Temperatur awal (t1)= 230 C=446F Temperatur akhir (t2)=230C= 446F Fluida dingin Laju alir bahanmasuk=15708,4329 kg/jam = 34631,3475lbm/jam Ga 3600 96630,63523600 x 62,5 V2 2g 3 x 0,4295 2 2 x 32,2 (Fa + Fi) x 144 (0,1683 + 0,0086) x 62,5 144 0,264 230559,44750,42 4.f.Gp2.L 2.g.2.D 4 x 0,0050 x 1142044,35982 x 160 2 x 4,18.108 x 62,52 x 0,17225 7,3849 x 55 144 Universitas Sumatera Utara Temperatur awal (t1)= 111,032C =231,8576F Temperatur akhir (t2)=160,632C= 321,1376F Panas yang diserap (Q)= 3452995,7315kJ/jam=3272795,6055Btu/jam 1.t = beda suhu sebenarnya Fluida PanasFluida dinginSelisih T1 = 446FTemperatur yang lebih tinggit2 = 321,1376Ft1 = 124,8624F T2 = 446FTemperatur yang lebih rendaht1 = 231,8576Ft2 = 214,1424F T1 T2 = 0FSelisiht2 t1 =89,28F t2 t1 =89,28F 165,5084124,8624214,1424ln89,28ttlnt tLMTD121 2=|.|

\|=||.|

\| = F 089,280t tT TR1 22 1= ==0,4169231,8576 44689,28t Tt tS1 11 2===R = 0, S = 0,4169 diperoleh Ft = 0,8 Maka t = Ft x LMTD = 0,8 x 165,5084 = 132,4067 F 2.Tc dan tc 4462446 4462T TT2 1c=+=+= F 276,49762321,1376 231,85762t tt2 1c=+=+= F Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -Diameter luar tube (OD) = 3/4 in-Jenis tube = 18 BWG -Pitch (PT)=1in triangular pitch -Panjang tube (L)= 6 ft Universitas Sumatera Utara a.DariTabel8,hal.840,Kern,1965,heateruntukfluidapanassteamdanfluida dingin light organic, diperoleh UD = 100 - 200, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 140 Btu/jamft2F Luas permukaan untuk perpindahan panas,2oo 2Dft 176,5553F 132,4067F ft jamBtu140Btu/jam 55 3272795,60t UQA = ==Luas permukaan luar (a) = 0,1963 ft2/ft (Kern,1965) Jumlah tube,149,9027/ft ft 0,1963 ft 6ft 176,5553a LAN22"t=== buah b.Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 140 tube dengan ID shell 15,25 in. c.Koreksi UD 22"tft 209,64840/ft ft 0,1963 178 ft 6a N L A= = = F ft jamBtu117,9010F 132,4067 ft 209,64840Btu/jam 524 3927354,28t AQU2 2D = == Fluida dingin : air pendingin, tube 3.Flow area tube, at = 0,334 in2 (Kern,1965) n 144'tatNta= (Kern,1965) 2ft 0,10324 1440,334 78 1t== a4.Kecepatan massa taWtG =(Kern,1965) 2ft jammlb9 335525,4000,103234631,3475tG= =5.Bilangan ReynoldUniversitas Sumatera Utara Pada tc = 276,4976 F = 0,0087 cP = 0,02105 lbm/ft2jam(Kern,1965) Dari Tabel 10, Kern, untuk 1in OD, 18 BWG, diperolehID = 0,652 in = 0,05433 ft tG IDtRe= (Kern,1965) 5 866200,9970,021059 335525,400 0,05433tRe ==6.Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965diperoleh jH = 850pada Ret = 866200,9975 7.Pada tc = 276,4976 F c = 34,52 Btu/lbmF k = 0,0109 Btu/hr.ft.0F 4,05450,01090,02105 34,52k. c3131= |.|

\| = |.|

\| 8. 31tik. cIDkjHh|.|

\| = 0545 , 40,054330109 , 0850hti = = 691,38229. tioh= ODIDxhti = in 0,75in 0,652x691,3822=601,0416 Btu/jam.ft2.F 10.Karena viskositas rendah, maka diambilt = 1 (Kern, 1965) to io ihh =t

hio= 601,0416 1 = 601,0416 Btu/jam.ft2.F Fluida panas : shell, larutan asam sulfat Universitas Sumatera Utara (3)Flow area shell T'ssP 144B C Da = ft2[Pers. (7.1), Kern] Ds = Diameter dalam shell= 17,25 in B= Baffle spacing= 5 in PT = Tube pitch= 1 inC = Clearance = PT OD= 1 0,75= 0,25 in 2ft1 1445 0,25 25 , 17sa0,14974 = =(4)Kecepatan massassawG = [Pers. (7.2), Kern] 2ft jammlbsG 22484,22590,201824537,83205= = (5)Bilangan Reynold Pada Tc =446F = 0,0153 cP = 0,03708 lbm/ft2jam (Kern,1965) Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4in dan 1 tri. pitch, diperoleh de = 0,95 in. De =0,95/12 = 0,07917 ft sGeDsRe= [Pers. (7.3), Kern] 59904,03110,0370828061,4214 0,07917sRe ==(6)Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperolehjH = 140 (7)Pada Tc =446 F c = 8,455Btu/lbmF[Geankoplis, 1983] k = 0,65[Geankoplis, 1983] 0,78430,650,03708 8,4553131==|.|

\||.|

\|kc Universitas Sumatera Utara (8) 31|.|

\|