BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknik kimia melibatkan aplikasi dari ilmu pengetahuan dalam industri proses yang terfokus pada konversi suatu material ke bentuk lain baik secara fisiska ataupun kimia. Proses-proses ini membutuhkan penanganan dan penyimpanan material dalam jumlah besar yang terdiri atas bermacam variasi konstruksi, tergantung pada kondisi material yang dignakan., sifat-sifat kimia dan fisika material tersebut serta kebutuhan operasi. Untuk penanganan, seperti wadah penampungan gas dan liquid digunakan tangki.Oleh karena itu, kami sebagai mahasiswa/i Teknik kimia, perlu mempelajari dan mengetahui beberapa hal tentang Tangki dan Storage. Selain itu hal yang melatarbelakangi dibuatnya makalah ini adalah agar kami sebagai kelompok II (dua), dapat memenuhi tugas yang telah diberikan oleh dosen pengajar mata kuliah Perancangan Alat Proses, yaitu bapak Aman ST.
1.2 Tujuan Makalah dengan judul ’ Tangki dan Storage’ ini dibuat bertujuan untuk menjelaskan dan memberikan beberapa informasi atau pengetahuan yang berkaitan dengan sebuat alat proses yang disebut dengan tangki yang memiliki beberapa kegunaan dan jenisnya.
BAB II TEORI 2.1 Defenisi Tangki penyimpanan atau storage tank menjadi bagian yang penting dalam suatu proses industri kimia karena tanki penyimpanan tidak hanya menjadi tempat penyimpanan bagi produk dan bahan baku tetapi juga menjaga kelancaran ketersediaan produk dan bahan baku serta dapat menjaga produk atau bahan baku dari kontaminan ( kontaminan tersebut dapat menurunkan kualitas dari produk atau bahan baku ) . Pada uumunya produk atau bahan baku yang terdapat pada industri kimia berupa liquid atau gas, namun tidak tertutup kemungkinan juga dalam bentuk padatan (solid). Storage tank atau tangki penyimpanan dapat memiliki bermacam – macam bentuk dan tipe, masing – masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangan serta kegunaan masing – masing . Penyimpanan bahan diperlukan agar proses produksi tidak tergantung pada pengumpanan dan pengeluaran bahan.Jumlah bahan yang perlu disimpan disesuaikan dengan konsumsi (keperluan perhari, stok wajib) atau dengan kondisi pengiriman (tanggal,harga). Cara penyimpanan juga tergantung pada sifat bahan yang disimpan (misalnya kondisiagregat,daya terhadap udara dan air,
korosivitas,
kemudahan
terbakar
dan
beracun
),
pada
jenis
penggunaan dan lamanya penyimpanan serta jumlahnya. Secara umum tangki penyimpanan dapat di bagi menjadi dua bila diklasifikasikan berdasarkan tekanannya ( tekanan internal ) yaitu [1,2] : 1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank) Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah ini yaitu : a. Fixed cone Roof tank Digunakan untuk menimbun atau menyimpan berbagai jenis fluida dengan tekanan uap rendah atau amat rendah ( mendekati atmosferik ) atau dengan kata lain fluida yang tidak mudah menguap namun pada literatur lainnya menyatakan bahwa fixed roof ( cone atau dome ) dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk ( crude oil, gasoline ,
benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk atau bahan baku yang bersifat korosif , mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume 2000 m^3, diameter dapat mencapai 300 ft ( 91.4 m ) dan tinggi 64 ft ( 19.5 m ).
Fixed Cone Roof with Internal Floating Roff Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html b. Tanki umbrella kegunaanya sama dengan fixed cone roof bedanya adalah bentuk tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meredian di puncak tanki. c. Tanki tutup cembung tetap ( fixed dome roof ) bentuk tutupnya cembung ,ekonomis bila digunakan dengan volume > 2000 m^3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m^3 ( dengan D < 65 m ) , kegunaanya sama dengan fix cone roof tank.
Self Supporting Dome Roof Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html d. Tangki Horizontal, Tangki ini dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat penguapan rendah ( low volatility ) , air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tanki dapat mencapai 12 feet ( 3.6 m ) dengan panjang mencapai 60 feet ( 18.3 m ).
e. Tanki Tipe plain Hemispheroid Digunakan untuk menimbun fluida ( minyak ) dngan tekanan uap ( RVP ) sedikit dibawah 5 psi.
f. Tangki tipe Noded Hemispheroid Untuk menyimpan fluida ( light naptha pentane ) dengan tekanan uap tidak lebih dari 5 psi. g. Tangki Plain Spheroid Tangki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel . h. Tanki Tipe Noded Spheroid Baik Fixed cone dan dome roof dapat memiliki internal floating roof, biasanya dengan penggunaan floating roof ditujukan untuk penyimpanan bahan – bahan yang mudah terbakar atau mudah menguap , kelebihan dari penggunaan internal floating roof ini adalah : 1. Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi 2. Dapat mengurangi resiko kebakaran 2. Tanki Bertekanan (Pressure Tank) Dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang disimpan adalah produk – produk minyak bumi. a. Tanki peluru ( bullet tank ) , tanki ini sebenarnya lebih sebagai pressure vessel berbentuk horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel biasanya digunakan untuk menyimpan LPG, LPG , Propane, Butane , H2, ammonia dengan tekanan diatas 15 psig.
b. Tanki bola ( spherical tank ) Pressure vessel yang digunakan untuk menyimpan gas – gas yang dicairkan seperti LPG, O2, N2 dan lain – lain bahkan dapat menyimpan gas cair tersebut hingga mencapai tekanan 75 psi,
volume tanki dapat mencapai 50000 barrel , untuk penyimpanan LNG dengan suhu -190 ( cryogenic ) tanki dibuat berdinding double dimana diantara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam , tekanan penyimpanan diatas 15 psig.
c. Dome Roof tank Untuk menyimpan bahan – bahan yang mudah terbakar, meledak , dan mudah menguap seperti gasoline, bahan disimpan dengan tekanan rendah 0.5 – 15 psig.
Terdapat juga tanki penyimpanan khusus yang digunakan untuk menyimpan liquid ( H2, N2, O2, Ar, CO2 ) pada temperature yang sangat rendah ( cryogenic ) , dimana untuk jenis tanki ini diperlukan isolasi ( seperti pada spherical tank ) dan dioperasikan pada tekanan rendah.
Pada umumnya untuk penyimpanan tangki digunakan bahan padat. A. Karakteristik zat padat Partikel zat padat secara individu dikarakteristikan dengan ukuran, bentuk dan densitasnya. Umumnya bentuk partikel dikarakteristikan sebagai kebolaan yang tidak bergatung pada ukuran partikel. Sedangkan ukuran partikel pada umumnya dameter dapat ditentukan untuk setiap partikel yang eksidimensional. Partikel yang tidak ekidimensional , yaitu lebih panjang pada satu arah ketimbang pada arah yang lain. Sifat-sifat partikel padat a. Densitas : massa persatuan volume. b. Gavitasi
spesifik
adalah
rasio
antara
densitas
material
terhadap densitas bahan referen dan tidak mempunyai satuan. c. Densitas nyata adalah total massa per satuan total volume. d. Kekerasan adalah ketahanan bahan untuk identitasnya. Kekerasan bahan mineral atau logam biasanya dinyatakan dalam skala Moh’s , dimana makin besar skalanya, maka semakin tinggi kekerasannya. B. Penyimpanan Zat Padat Penyimpanan zat padat dalam storage sering mengalami kesukaran pada saat pengeluaran kembali partikel padat tersebut. Beberapa faktor yang harus diperhatikan terhadap zat padat dalam penyimpanan agar aliran pengeluarannya dapat lancar adalah antara lain :
1. Ukuran zat padat yang disimpan Ukuran partikel merupakan faktor yang paling umum dan dapat dikendalikan serta merupakan faktor yang berpengaruh terhadap kemampuan alir dari material. Umumnya , makin besar ukuran partikel ,maka makin besar material dari halangan dan makin mudah material mengalir. 2. Kelembapan zat padat tersebut Kebanyakan material menyerap uap air sampai batas tertentu, tetapi penyerapan uap air lebih lanjut akn menyebabkan masalah yang tak dapat diabaikan pada aliran zat padat tersebut. Kadar uap air yang terkandung dapat dihilangkan dengan cara pemanasan. 3. Temperatur Temperatur tinggi akan merupakan masalah bagi pengairan material yang mempunyai titik leleh rendah. C. Peralatan Penyimpanan bahan padat untuk jumlah besar dapat dilakukan di: 1. Alam bebas Bahan-bahan yang stabil terhadap cuaca dapat disimpan/ditumpuk dialam
bebas.
Yang
perlu
diperhatikan
hanyalah
sudut
kecondongannya, bila terlalu besar bisa terjadi kecelakaan karena barang-barang yang disimpan dapat menekan dinding batas. Tinggi penimbunan bahan-bahan tertentu, misal bahan organik, karbon, dan briket harus diperhatikan karena pada tumpukan yang tinggi menjadi panas karena beratnya dan dapat menyala. 2. Tempat yang beratap/hanggar Penyimpanan bahan-bahan yg berpengaruh thd perubahan cuaca secara langsung harus ditempatkan pada hanggar terbuka. Contoh bahan-bahan ini: batu-batu, kayu, kardus, & produk dalam drum.
3. Gudang Penyimpanan di gudang tertutup disimpan terutama produk-produk dalam drum, karung, kotak logam, karton, dsb. Gudang ini dapat bertingkat atau hanya berlantai satu. 4. Bunker/silo Silo adalah bejana tegak lurus untuk penyimpanan bahan-bahan padat yg mengalir, mis: serbuk/butir. Pengisian dilakukan memakai peralatan transportasi tertentu dan lubang pengeluaran terletak disebelah bawah, biasanya dihubungkan dengan unit penyedot. Dalam silo hanya bisa disimpan bahan-bahan yg tidak melekat. Contoh: pupuk atau bahan sintetik disimpan dg cara ini. Drum-drum, kotak logam, dan karung-karung yang telah diisi harus diberi label isi dan jumlah.Tulisan harus dengan cat dan tidak boleh terhapus. Silo biasanya terbuat dari stainless steel (berlapis enamel) dimana bagian bawah berbentuk kerucut untuk mempermudah pengeluaran bahan. Frame penyangga dibuat dari rangka baja dengan kekuatan yang sesuai. Prinsip kerja silo : Silo selalu diisi dari atas dan pengeluarannya melalui sebuah lubang pada sisi sebelah bawah.
Selain itu macam-macam storage dapat berupa : A. Storage Piles Storage Piles Merupakan cara penyimpanan yang murah dan sederhana. Prinsip Kerja : bahan yang akan disimpan dibuat dalam tumpukantumpukan (piles) ditempat terbuka. Tumpukan-tumpukan tersebut dibuat langsung dari bahan–bahan yang keluar dari belt conveyor (alat ini terdiri dari endless belt / sabuk yang membawa solid dari satu tempat ketempat yang lain. Belt conveyor membutuhkan tenaga yang kecil dan dapat mengangkut material yang cukup jauh). Bahan-bahan yang dapat disimpan dengan cara seperti ini
adalah bahan-bahan padat yang tak berpengaruh terhadap keadaan cuaca. Contoh dari bahan tersebut adalah batubara, kerikil, pasir. B. Bin Alat ini berupa bejana berbentuk silinder atau segi empat terbuat dari beton atau baja yang biasanya tidak terlalu tinggi dan agak besar. Prinsip Kerja : Pengeluaran zat padat pada bin dapat melalui setiap bukaan yang terdapat di dekat dasar bin, dimana tekanan pada sisi keluar lebih kecil dari tekanan vertikal pada ketinggian yang sama sehingga bukaan tidak dapat tersumba C. Hopper Hopper adalah bin kecil dengan dasar agak miring dan digunakan untuk menumpuk sementara sebelum zat diumpan ke dalam proses Alat Penyimpan Zat Cair. Prinsip Kerja : Mempermudah aliran padatan keluar dengan memberi getaran dengan arah : Gyrating Hooper ,yaitu getaran yang dikenakan tegak lurus terhadap saluran arus dan Whirpool Hooper, yaitu mempunyai arah getaran kombinasi dari gerak memulir dan mengangkat.
2.2 Jenis Tutup Tangki Head adalah bagian tutup suatu bejana yang penggunaan disesuaikan dengan tekan operasi bejana. Tutup bejana ini tebagi menjadi 6 bentuk yaitu: a. Bejana ½ Bola (Hemispherical) Suatu tutup bejana setengah bola adalah bentuk yang paling kuat, mampu menahan tekan dua kali banyak dari bentuk tutup torispherical dilihat dari ketebalan yang sama. Ongkos pembentukan suatu tutup bejana setengah bola, bagaimanapun lebih tinggi dibandingkan dengan yang untuk suatu tutup berbentuk torispherical. Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya digunakan pada tekan tinggi.
Dari berbagai macam pengujian, didapat bahwa untuk tekanan sama di bagian yang silindris dan tutup setengah bola dari suatu bejana, ketebalan dari
tutup
yang
diperlukan
adalah
separuh
silinder
tangkinya.
Bagaimanapun, ketika pembesaran dari dua bagian berbeda, tekan discontinuitas akan di-set ke arah tutup dan sampingan silinder. Untuk tidak ada perbedaan di dalam pembesaran antara kedua bagian (ketegangan diametral yang sama) dapat ditunjukkan bahwa untuk baja (perbandingan Poisson D 0.3) perbandingan dari ketebalan tutup bejana setengah bola ketebalan jumlah maksimumnya, secara normal sama dengan 0.6 (Brownell dan Young 1959) b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal) Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. dari perbandingan ini, persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menghitung ketebalan minimum yang diperlukan: c
P.D 2 JF D.2 P
c. Bejana Torispherical Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya. Perbandingan radius sendi engsel dan radius mahkota harus dibuat kurang dari 6/100 untuk menghindari tekuk. Tekan akan menjadi lebih tinggi di bagian torus dibanding bagian yang berbentuk bola. Tutup torispherical yang standar adalah penutup yang paling umum digunakan sebagai penutup akhir untuk bejana yang beroperasi pada tekan 15 bar. Dia dapat digunakan untuk tekan yang lebih tinggi, tetapi di atas 10 bar, biayanya harus dibandingkan dengan suatu tutup ellipsoidal. Diatas 15 bar, suatu tutup ellipsoidal pada umumnya terbuktikan sebagai penutup paling hemat untuk digunakan.
Ada dua ujung batas tutup bejana torispherical: bahwa antar bagian yang silindris dan tutupnya, adan itu adalah pada ujung dari radius mahkota dan radius sendi engsel. Penekukan dan shear stress disebabkan oleh pembesaran
diferensial
yang
terjadi
pada
titik-titik
ini
harus
diperhitungkan di perancangan tutup bejana tersebut. Suatu pendekatan yang diambil adalah menggunakan persamaan dasar untuk suatu bentuk setengah bola dan untuk memperkenalkan konsentrasi tekan atau bentuk, faktor yang memungkinkan tekan bias ditingkatkan dalam kaitan dengan discontinuitas. Faktor konsentrasi tekanan adalah suatu fungsi dari radius sendi engsel dan radfius mahkota. c
P.R.C 2.F .J P..C .2
Dimana: Cs = factor konsentrasi stress untuk tutup torispherical Rc = radius mahkota Rk = Radius sendi engsel Untuk tutp yang dibentuk (tidak ada sambungan ditutup) faktor hubung J sebesar 1.0. d. Bejana Piring Standar (flanged standart dished & flanged shallow dished heads) Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta, bensin, alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak biasanya digunakan sebagai bejana proses yang beroperasi pada tekan rendah (vakum). Jika diinginkan diameter tutup ≤ diameter shall maka digunakan flanged standart dished sedangkan jika diinginkan diameter tutup ≥ diameter shell maka digunakan flanged shallow dished head. e. Bejana Konis Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada tangki silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada tekan
atmosperik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup bawah pada alatalat proses seperti: evaporator, spray dryer, crystallizer, bin, hopper, tangki pemisah dan lain-lain. Besarnya sudut (α) yang dibentuk pada jenis konis pada tutup atas tangki silinder tegak dengan alas flat bottom adalah < 450C (menurut Morris), tetapi menurut Buthod & Megsey < 300C. sebaiknya menggunakan α < 300C, karena 300C < α < 600C adalah kemiringan sudut yang dibentuk tutp konis untuk tutup bawah bejana (bin, hopper) yang mengalirkan cairan 300C < α < 450C dan 450C < α < 600C untuk mengalirkan butiran padatan. f. Bejana Datar (flanged –only head) Perancangan tutup bejana ini adalah yang paling ekonomis karena merupakan gabungan antara flange dan flat plate. Aplikasi dari flanged-only dapat digunakan sebagai tutup bejana penyimpan jenis silinder horizontal yang beroperasi pada tekan atmosferik. Tipe bejana dengan jenis tutup ini dapat digunakan unutk menyimpan fuel oil (minyak bahan bakar), kerosin, minyak solar ataupun cairan yang mempunyai tekanan uap rendah, disamping itu dapat juga digunakan sebagai tutup atas konis, kisaran diameternya ≤ 20 ft. Tutup bejana setengah bola, ellipsoidal dan torispherical secara bersama dikenal sebagai tutup bejana yang bundar. Mereka dibentuk dengan menekan atau memutar, diameter yang besar dibuat dari bagian pembentukan. Tutup torispherical sering dikenal sebagai tutup bagian akhir. Ukuran yang lebih disukai dari tutup bejana yang bundar diberikan didalam standard an kode. Persamaan untuk ketebalan dinding pada table 2.1. Volume penuh Vo dan permukaan S sebagai V/Vo yang akan berhubungan dengan kedalaman atau ketinggian H/D pada vessel horizontal.
Kriteria dalam perancangan Sebuah alat proses dapat rusak karena berbagai alsan : 1. Terjadinya deformasi elastis dan plastis yang berlebihan akibatnya alat gagal melaksanakan fungsinyadan rusak yang membahayakan
Deformasi elastic terjadi ketika benda mendapat beban dalam batas elastisnya. Hubungan antara stress f dan strain ε adalah linier dengan slope E (modulu Elastisitas). Begitu juga dengan lenturan (defleksi) harus dibatasi . Persamaan-persamaan yang digunakan : (1) Stress axial ( tarik dan tekan ) ft = P/ A dan fc = - P/A (2) Hubungan stress dan strain pada daerah elastic f=Exε 2. Instabilitas elastic Adalah suatu fenomena yang berkaitan dengan struktur yang memiliki kekakuan yang terbatas yang terkena beban tekan, momen lentur dan kombinasi beban tersebut. Contoh yang khas terjadinya “backing” pada bejana silindris dengan tekanan luar dan vakum. Hal ini biasanya berkaitan dengan bejana yang berdinding tipis. Bentuk instabilitas elastisitas yang paling sederhana adalah instabilitas pada kolom yang terjadi karena beban tekan axial pada ujung-ujung kolom tersebut. Stress kritis (fcr)yang terjadi diperkirakan dengan rumus EULER : fcr = c2 E / (j/k)2 dimana: c
: konstanta yang harganya di pengaruhi kondisi ujung-ujung kolom
j/k
: rasio
3. Instabilitas plastis Criteria yang paling banyak digunakan adalah mempertahankan stress yang terjadi berada dalam daerah elastis bejana konstruksi untuk mencegah deformasi plastis yang terjadi jika yield point terlewati. 4. Brittle rupture Kecenderungan untuk mempergunakan bejana berkonstruksi baja berkekuatan tinggi dengan kualitas yang lebih rendah menaikkan kemungkinan failure karena “rupture”.
5. Creep Criteria perencanaan yang telah diuraikan pada dasra keadaan strain (regangan) dibawah beban tidak berubah dengan waktu dan untuk bahan ferrous dibawah beban sampai suhu 650O R. diluar suhu tersebut maka material akan mengalami “creep” dibawah beban. Yang mengakibatkan kenaikan strain dengan waktu. Laju creep tergantung pada material stress dan suhu operasi. 6. Korosi Adalah peristiwa pengrusakkan pada metal yang disebabkan karena peristiwa kimiawi dan electron kimia. Berbagai macam korosi yang dikenal, yaitu :
Uniform corrosion
Intergranular corrosion
Galvanic corrosion
Stress corrosion
Salah satu pencegahan korosi adalah penambahan tebal metal pada dinding bejana.
2.3 Rumus atau Persamaan Yang Diperhitungan Tipe-tipe tutup bejana memiliki perhitungan yang berbeda yaitu : a. Bejana ½ Bola (Hemispherical)
Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya digunakan pada tekan tinggi. Th = PR/(2SE-0,2P)
b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal)
Head tipe ini digunakan pada bejana yang beroperasi pada tekanan > 200 sampai 400 psig. th = PD/(2SE-0,2P) Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. Cara perancangan tutup tipe Ellipsoidal adalah sebagai berikut : 1. Torispherical Head Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya.
Th=0,885PL/(2SE-0,2P)
2. Bejana Piring Standar (Flanged Standart Dished & Flanged Shallow Dished Heads) Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta, bensin, alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak
3. Bejana Konis (Conical Head) Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada tangki silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada tekan atmosperik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup bawah pada alat-alat proses seperti: evaporator, spray dryer, crystallizer, bin, hopper, tangki pemisah dan lain-lain.
Secara keseluuhan perhitungannya :
BAB III PERANCANGAN Rancanglah sebuah bejana untuk penyimpanan asam asetat. Waktu penyimpanan asam asetat selama 10 hari.Laju alir massa bahan baku tersebut adalah 260 kg/jam.Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm. Penyelesain : Pertimbangan dalam menentukan jenis bejana : 1. Fungsi menyimpan bahan baku 2. Cair,berbahaya,beracun dan mudah menyala 3. Suhu kamar dan tekanan atmospheric Berdasarkan pertimbangan diatas maka bejana yang paling cocok digunakan adalah Bejana silinder tegak dengan tutup atas bentuk Conical dan tutup bawah flat.Bahan konstruksi yang cocok untuk penyimpanan Asam Asetat adalah Carbon Steel SA-285 Grade A.Karena asam asetat bersifat korosif danmudah terbakar.
Data perhitungan Tekanan
= 1 atm
= 14,7 psi
Suhu penyimpanan
= 25 °C
= 298,15 K
Lama persediaan
= 7 hari
= 168 jam
Laju alir massa F
= 260000 gram/jam
Densitas asam asetat
= 1.045 gram/cm
Kapasitas bejana VL = dimana
x lama penyimpanan VL = Volume cairan F = laju alir massa ρ
= massa jenis asam asetat
3
= 260 kg/jam = 1045 kg/m3 = 0.0712 kg/in3
VL =
x 240 jam
= 41,79904306 m3 = 1476,12 ft3 Laju alir bahan
= 260 kg/jam = 43680 kg/7 hari
Kapasitas bejana untuk 7 hari
=
= = 41,79904306 m3 = 262,980 bbl Kapasitas bejana untuk 7 hari dengan factor keamanan 20 % = 1,2 * 262,908 bbl = 315,49 bbl Dari appendix E (Brownwll and Young,1959) Kapasitas tangki = 335 bbl Diameter (D)
= 10 ft = 120 in = 3,048 m
Tinggi tangki (H)
= 24 ft = 288 in = 7,3152 m
Jumlah plat
=4
Tebal Shell Spesifikasi bahan yang digunakan (Brownell & Young,1959) Jenis plate
= Carbon Steel SA-285 Grade A
Tegangan yang diizinkan (f)
= 11250 lb/in2
Jenis sambungan
= doubled-walded balt-join
Efisiensi sambungan
= 80 %
Factor korosi
= 0,125 in
Perhitungan tekanan P = Ph + Pop Pop = 1 atm = 14,7 psi g = 32,174 ft/s2 gc = 32,174 lbm.ft/lbf.s2 hl = 18,80408492ft Ph = ρ x
x hl
= 65,2371 lb/ft3 x
x 8,35737107ft
= 1226,723587lbf/ft2 = 8,5189138psi P total
= Ph + Pop = 8,5189138 psi + 14,7 psi = 23,2189138 psi
P desain dengan factor keamanan 20 %
= 1,2 x P total = 1.2 x 23,2189138 psi = 27,86269656psi
P max = dimana
f = tegangan yang diizinkan E = efesiensi sambungan Ts = tebal shell ri = jari-jari tangki
Pmax = = 46,85120565 psi Karena P max > P desain,maka desain dapat dilakukan :
Ts = dimana
+
C
ts = tebal shell P = tekanan desain dengan factor keamanan r = jari-jari tangki S = tegangan yang diizikan E = efisiensi sambungan C = factor korosi
Ts =
(
+ 0,125 in
)
= 0,311096995 in = 0,025924749 ft
Tebal head Besarnya sudut pada roof dapat dicari dari persamaan Sin θ = dimana t = tebal cone standar 1,25 in Sin θ
=
Sin θ
= 0,223255823
θ
= 12,9°
jenis head yang digunakan adalah jenis conical head dengan kemiringan cone = 12,9° th
= =
+C (
= 0,321784789in
)
+ 0,125
Tinggi head OD = ID + 2 x ts = 120 in + 2 x 0,311096995 in = 120,6221988in OA = (OD/2) x tan θ = (120,6221988in/2) x tan 12,9° = 13,813in Tinggi tangki keseluruhan = OA + tinggi tangki + tebal shell = 13,813 in + 288 in + 0,311096995 in = 302,1241085in Tutup bawah tangki Karena bagian bawah tangki berbentuk flat/ datar,maka tebal tutup bawah disamakan dengan dengan tebal shell atau bejana = 0,311096995 in = 0,025924749 ft = 0,007901863 m Di,opt = 0,363 mv0,45 ρ0,13 = 0,363 (0,058054226 m3/s)0,45 (1045 kg/m3)0,13 = 0,212036726 m = 8,3479 in Digunakan pipa standar 10 in dengan spesifikasi (appendix K : Brownell and Young,1959) Schedule No. 60 2,81 ft
2
OD = 10 in
ID = 9,73 in
A
=
B G
A
C
E F
D
Keterangan : A : Tebal shell B : Diameter Bejana C : Tinggi Bejana D : Diameter Tutup Atas E : Tinggi Tutup Atas F : Tebal Tutup Atas G : Tebal Tutup Bawah H : Diameter Tutup Bawah
= 0,311096995 in = 120 in = 288 in = 120,6221988 in = 13,813 in = 0,321784789 in = 0,311096995 in = 120 in
H
BAB IV KESIMPULAN 1. Tangki adalah bagian dasar bagi banyak peralatan proses sebagai tempat penyimpanan fluida dengan berbagai modifikasi yang diperlukan untuk memungkinkannya berfungsi seperti yang diinginkan. 2. Tangki penyimpanan dapat dibagi dua berdasarkan tekanannya yaitu tangki atmosferik dan tengki bertekanan. 3. Faktor- faktor yang perlu diperhatikan dalam merancang suatu bejana adalah : a. sifat-sifat material yang digunakan b. stress (tegangan yang terjadi) c. stabilitas, elastis dan estetika d. tipe yang diinginkan e. sifat fluida yang digunakan f. suhu dan tekanan operasi g. volume yang diperlukan (kapasitas)
DAFTAR PUSTAKA http://blog.unsri.ac.id/chemeng%20sai/plant-design/tipe-tipe tankipenyimpanan/mrdetail /5558/ Nana,zefrina.Tangki
penyimapan
bahan
padat.2013.
http://zefdes.blogspot.com/2013/05/tangki-penyimpanan-bahanpadatan.html Sri Widharto, Inspeksi Teknik Buku 2, Pradnya Paramita, 2004 http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm
TUGAS PERANCANGAN ALAT PROSES
Oleh
Kelompok 2 Dedi Meier Silaban Dwi Yuni Ernawati Paul Destin Purba Wahyu Hidayat
1007113662 1007113611 1007113642 1007113616
Kelas A JURUSAN SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2013
