KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, dengan ini penulis panjatkan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah Alat Industri Kimia yang diberi judul "Tangki Timbun dan Tangki Reaksi". Adapun makalah Alat Industri Kimia tentang "Tangki Timbun dan Tangki Reaksi" ini berisi tentang jenis-jenis Tangki Timbun dan Tangki Reaksi. Akhirnya penulis mengharapkan semoga dari makalah Alat industry kimia tentang "Tangki Timbun dan Tangki Reaksi" ini dapat diambil manfaatnya sehingga dapat memberikan inpirasi terhadap pembaca. Selain itu, kritik dan saran dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan makalah di kedapannya. Terimah kasih. Medan, Februari 2017
Penulis
1
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ...........................................................................................i DAFTAR ISI ........................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1 LATAR BELAKANG ..........................................................................................1 TUJUAN ...............................................................................................................1 BAB II PEMBAHASAN .....................................................................................2 STORAGE TANK ...............................................................................................2 -
PENGERTIAN DAN TUJUAN PENGGUNAAN ................................3 JENIS-JENIS TANGKI ..........................................................................3 JENIS TANGKI BERDASARKAN LETAKNYA ................................6 JENIS TANGKI BERDASARKAN BENTUK ATAPNYA ................10 JENIS TANGKI BERDASARKAN TEKANANNYA ........................15 JENIS TANGKI BERDASARKAN BENTUKNYA ...........................17 JENIS TANGKI BERDASARKAN ADA TIDAKNYA TUTUP .......18 JENIS TANGKI BERDASARKAN FUNGSIONAL OPERASI .......21 APLIKASI STORAGE TANK DAN SPESIFIKASINYA..................24
REACTOR TANK .............................................................................................27 -
PENGENALAN REAKTOR KIMIA ..................................................27 JENIS-JENIS REAKTOR ....................................................................27 JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN BENTUKNYA ..........27 JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN PROSESNYA ...........28 JENIS-JENIS REAKTOR BERDASARKAN KEADAAN OPERASI. ..................................................................................................................31 REAKTOR GAS CAIR DENGAN KATALIS PADAT ......................31 FLUID-FLUID REAKTOR ..................................................................34 APLIKASI REACTOR TANK DAN SPESIFIKASINYA .................36
KESIMPULAN ..................................................................................................39 DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................40
2
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Tangki pada dasarnya dipakai sebagai tempat penyimpanan material baik berupa benda padat, cair, maupun gas. Dalam mendesain tangki, konsultan perencana harus merencanakan tangki dengan baik terutama untuk menahan gaya gempa yang mungkin terjadi. Jika tangki tidak direncanakan dengan baik, maka kerusakan pada tangki dapat mengakibatkan kerugian jiwa maupun materi yang cukup besar. Desain dan keamanan tangki penyimpan telah menjadi kekhawatiran besar. Seperti yang dilaporkan, kasus kebakaran dan ledakan tangki telah meningkat selama bertahun-tahun dan kecelakaan ini mengakibatkan cedera bahkan kematian. Tumpahan dan kebakaran tangki tidak hanya mengakibatkan polusi lingkungan, tetapi juga dapat mengakibatkan kerugian finansial dan dampak signifikan terhadap bisnis di masa depan karena reputasi industri. Teknik kimia melibatkan aplikasi dari ilmu pengetahuan dalam industri proses yang terfokus pada konversi suatu material ke bentuk lain baik secara fisika ataupun kimia. Proses-proses ini membutuhkan penangan dan penyimpanan material dalam jumlah besar yang terdiri atas bermacam variasi konstruksi, tergantung pada kondisi material yang digunakan, sifat-sifat kimia dan fisika material tersebut serta kebutuhan operasi. Untuk penangan,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 liquid dan gas 1.2 Tujuan 1. Mengetahui jenis-jenis tangki timbun dan tangki reaksi. 2. Mempelajari karakteristik dari system pengadukan dalam tangki.
3
BAB II PEMBAHASAN
STORAGE TANK (TANGKI TIMBUN) 2.1. Pengertian dan Tujuan Penggunaan Tangki timbun (Storage Tank) adalah tempat yang digunakan untuk menyimpan produk minyak sebelum didistribusikan kepada konsumen.Tangki timbun ini biasanya berukuran sangat besar dan digunakan untuk tekanan rendah. Di dalam suatu refinery, tangki memiliki desain yang beranekaragam berdasarkan fungsinya atau jenis fluida yang ditampungnya. Tujuan dari penyimpanan bahan baik sebagai bahan baku, bahan intermediet, maupun produk adalah untuk menjaga kelangsungan produksi, agar pabrik tetap dapat mengeluarkan atau menjual produknya ke konsumen dalam batas waktu tertentu walaupun terjadi hambatan maupun kemacetan supply bahan baku maupun terjadi kerusakan alat pabrik. Penyimpanan alat biasanya dijumpai di tiga tempat, yaitu: 1. Pada permulaan proses, untuk menyimpan bahan baku. 2. Di tengah-tengah proses, untuk menyimpan bahan setengah jadi 3. Pada akhir proses, untuk menyimpan bahan jadi (produk) Konstruksi,
bentuk,
tekanan
kerja,
jenis
atap
tangki
dapat
diklasifikasikan berdasarkan fungsional operasi, suhu dan tekanan operasi, konstruksi material, dan geometri dari tangki itu sendiri. Tipe tangki yang paling banyak dijumpai dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk geometri tangki.
2.2. Jenis – Jenis Tangki
4
Storage tank atau tangki dapat memiliki berbagai macam bentuk dan tipe. Tiap tipe memiliki kelebihan dan kekurangan serta kegunaannya sendiri.
2.2.1. Berdasarkan Letaknya 2.2.1.1. Aboveground Tank Yaitu tangki penimbun yang terletak di atas permukaan tanah. Tangki ini sering dipergunakan untuk menyimpan minyak mengandung chemical. Tangki
penimbun
(fuel oil) dan cairan yang
ini bisa
berada
dalam posisi
horizontal dan dalam keadaan tegak (vertical tank). Dapat dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan cara perletakan di atas tanah, yaitu tangki di permukaan tanah dan tangki menara. Ciri-ciri yang membedakan jenis tangki menara dengan tangki di permukaan tanah adalah bentuk bagian bawah tangki. Seperti yang telah tercatat dalam peraturan, bentuk bagian bawah tangki menara adalah bentuk revolusi sebuah bentuk cangkang yang tidak sempurna, ataupun kombinasi dari bentuk cangkang tersebut. Desain tangki dengan bagian bawah rata untuk tangki menara tidak akan memberikan hasil yang baik, dengan melihat bahwa bentuk dasar yang demikian akan menyebabkan dibutuhkannya balok penopang yang besar untuk menahan tekuk.
5
Kelebihan aboveground tank antara lain: 1. Mudah dideteksi jika ada keretakan dan kebocoran, sehingga penanganan bias dengan cepat dilakukan. 2. Tidak memerlukan pompa untuk mengalirkan fluida. 3. Mudah dikuras. 4. Biaya lebih murah dari underground tank. Baik instalasi, perawatan maupun penggantian. Kekurangan aboveground tank antara lain: 1. Memakan banyak tempat. 2. Terpapar langsung terhadap panas dan cuaca buruk.
Gambar 2.1 Tangki di permukaan tanah (sumber : https://www.fedcenter.gov/_storage/Photos/539.jpg)
6
Gambar 2.2 Tangki menara (sumber : http://thumbs.dreamstime.com/x/water-tank-tower17842959.jpg) 2.2.1.2. Underground Tank Yaitu tangki penimbun yang terletak di bawah permukaan tanah. Tangki ini pada umumnya dipergunakan untuk menyimpan bahan bakar minyak (BBM) di stasiun pompa bahan bakar untuk umum station pump booster unit (SPBU).
Kelebihan underground tank antara lain: 1. Tidak terpapar langsung terhadap panas dan cuaca buruk. 2. Tidak memakan banyak tempat. 3. Tidak mengganggu pemandangan. Kekurangan underground tank antara lain: 1. Sulit dideteksi jika ada keretakan dan kebocoran. 2. Memerlukan pompa untuk mengalirkan fluida. 3. Sulit untuk dikuras. 4. Biaya lebih mahal dari aboveground tank. Baik instalasi, perawatan, maupun penggantian.
7
Gambar 2.3 Underground Tank (sumber : http://www.jaenvirotanks.com/images/gallery/ugt_18.jpg)
2.2.2.Berdasarkan Bentuk Atapnya 2.2.2.1. Fixed Roof Tank Dapat digunakan untuk menyimpan semua jenis produk, seperti crude oil, benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk atau bahan baku yang bersifat korosif , mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga volume 2000 m3 , diameter dapat mencapai 300 ft (91,4 m) dan tinggi 64 ft (19,5m). Dibagi menjadi dua jenis bentuk atap yaitu : 1. Cone Roof Jenis tangki penyimpanan ini paling sering digunakan untuk menyimpan fluida yang tidak terlalu volatil. mempunyai kelemahan, yaitu terdapat vapor space antara ketinggian cairan dengan atap. Jika vapor space berada pada keadaan mudah terbakar, maka akan terjadi ledakan. Oleh karena itu fixed cone roof tank dilengkapi dengan vent untuk mengatur tekanan dalam tangki sehingga mendekati tekanan atmosfer. Jenis tangki ini biasanya digunakan untuk menyimpan kerosene, air, dan solar. Gambar 2.4 Cone Roof Tank (sumber:http://www.bulldogsteel.com/clyde.jpg)
8
Terdapat dua jenis tipe cone roof berdasarkan penyanggga atapnya yaitu :
a. Supported Cone Roof Suatu atap yang berbentuk menyerupai konus dan ditumpu pada bagian utamanya dengan rusuk di atas balok penopang ataupun kolom, atau oleh rusuk di atas rangka dengan atau tanpa kolom. Pelat atap didukung oleh rafter pada girder dan kolom atau oleh rangka batang dengan atau tanpa kolom. Gambar 2.5 Supported Cone Roof
(sumber :http://www.astanks.com/Tanks/T_EN/Fixed_roof_EN.html) b. Self-supporting Cone Roof Atap yang berbentuk menyerupai konus dan hanya ditopang pada keliling konus. Atap langsung ditahan oleh dinding tangki (shell plate).
9
Gambar 2.6 Self-supporting Cone Roof (sumber : http://www.astanks.com/Tanks/T_EN/Fixed_roof_EN.html) 2. Dome Roof adalah atap yang dibentuk menyerupai permukaan bulatan dan hanya ditopang
pada
keliling
kubah
yang
biasanya
digunakan
untuk menyimpan cairan kimia yang bersifat volatil pada tekanan rendah. Tutup tangki jenis ini berbentuk cembung. Ekonomis bila di gunakan dengan volume > 2000 m3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m3 Bentuk dari tangki tipe dome roof dapat dilihat pada Gambar 2.7. Gambar 2.7 Tangki fixed Dome Roof
(sumber:https://missrifka.com/equipments/storagetankselection.html#.WKb59VV 97IU)
10
2.2.2.2. Floating Roof Tank Yaitu tangki dengan atap terapung, atap tangki dapat bergerak keatas dan kebawah sesuai dengan tinggi permukaan cairan di dalam tangki pada saat itu. Disekeliling atap tangki di lengkapi dengan perapat (seal) untuk menahan uap minyak yang keluar melalui selasela diantara atap dengan dinding tangki Yang biasanya digunakan untuk menyimpan minyak mentah dan premium. Keuntungannya yaitu tidak terdapat vapour space dan mengurangi kehilangan
akibat
terbagi menjadi
yaitu external floating roof dan internal
dua
penguapan. Floating
roof
tank
floating roof. Bentuk dari tangki tipe floating roof dapat dilihat pada Gambar 2.8 di bawah ini. Gambar 2.8 Floating Roof Tank
(sumber:http://air.eng.ui.ac.id/tikiview_forum_thread.php? comments_parentId=2197&display=print)
Perbanding EFR dan IFR External Floating Roof (EFR) Internal Floating Roof (IRF) Tidak ada vapor space , sehingga Tidak ada vapor space sekaligus mengurangi potensi kebakaran pada menghilangkan aroma fuel oil di atas area internal tanki. tanki hingga 100 %. Jika musim hujan , air akan tergenang Kemungkinan air tergenang tidak ada di bagian atap tanki yang horizontal.
11
karena tipe fixed roof berupa dome
maupun cone. Terdapat pipa fleksibel di atap tanki Biaya material dan kontruksi relatif yang digunakan untuk membuang lebih murah (bahan IFR berupa genangan air di atap tanki , pipa ini alumunium) rawan terjadi kebocoran. Biaya material dan kontruksi lebih mahal (bahan EFR berupa baja).
Baik Fixed Cone Roof Tank maupun Fixed Dome Roof Tank dapat memiliki internal floating roof , biasanya dengan penggunaan floating roof ditujukan untuk penyimpanan bahan-bahan yang muda 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.
2.2.3. Berdasarkan Tekanannya (Internal Pressure) 2.2.3.1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank) Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah ini, yaitu : 1. 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. Oleh sebab itu disebut tangki atmosferik.
12
Gambar 2.9 Sketsa Fixed Cone Roof Tank (sumber : http://www.astanks.com/Tanks/T_EN/Fixed_roof_EN.html)
Gambar 3.0 Fixed Cone Roof With Internal Floating Roof (sumber : http://www.mmetals-uae.com/?page_id=910)
13
2. Tangki Umbrella Memiliki kegunaan yang sama dengan fixed cone roof. Bedanya adalah bentuk tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meridian di puncak tangki.
Gambar 3.1 Umbrella Roof Tank (sumber:https://sites.google.com/a/calgarytank.com/calgarytanka/prod ucts/field-erected-tanks) 3. Tangki Tutup Cembung Tetap (Fixed Dome Roof) Memiliki bentuk tutup yang cembung dan ekonomis bila digunakan dengan volume >2000 m3 Bahkan cukup ekonomis hingga volume 7000 m3 (dengan D < 65 m). Kegunaannya sama dengan fixed cone roof tank. Bahan disimpan dengan tekanan rendah 0,5 – 15 psig.
14
Gambar 3.2 Sketsa Fixed Dome Roof Tank (sumber : http://www.astanks.com/Tanks/T_EN/Fixed_roof_EN.html)
Gambar 3.3 Fixed Dome Roof Tank (sumber:http://www.largestoragetank.com/news/How-Many-Storage-Tank-typeDo-You-Know-.html)
4. Tangki Horizontal Dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat penguapan rendah (low volatility), seperti air minum dengan tekanan uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tangki dapat mencapai 12 feet (3,6 m) dengan panjang mencapai 60 feet (18,3 m). 15
Gambar 3.3 Horizontal Tank (sumber : https://tangkiairterbaik.wordpress.com/tag/tangkihorizontal/) 5. Tangki Tipe Plain Hemispheroid Digunakan untuk menimbun fluida (minyak) dengan tekanan uap (RVP) sedikit dibawah 5 psi. Gambar 3.5 Tangki Tipe Plain Hemispheroid
(sumber:http://java-borneo.blogspot.co.id/2011/06/tipe-tipe-tankipenyimpanan-storage.html) 6. Tangki Tipe Noded Hemispheroid digunakan untuk menyimpan fluida (light naptha pentane) dengan tekanan uap tidak lebih dari 5 psi. 7. Tangki Plain Spheroid merupakan tangki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel.
2.2.3.2. Tangki Bertekanan (Pressure Tank) 16
Pressure tank
atau tangki bertekanan dapat menyimpan fluida
dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan umumnya fluida yang disimpan adalah produk-produk minyak bumi. Terdiri dari beberapa jenis, yaitu : 1. Tangki Peluru (Bullet Tank) Lebih dikenal sebagai pressure vessel berbentuk horizontal dengan volume maksimum 2000 barrel. Biasanya digunakan untuk menyimpan LPG, Propana, butane, dan ammonia dengan tekanan di atas 15 psig. Gambar 3.6 Bullet Tank
(sumber :https://www.zamilsteel.com/ped/en/default.asp?iID =GIHDMD&SMPCO=&page_no=2) 2. Tangki Bola (Spherical Tank) Merupakan pressure vessel yang digunakan untuk menyimpan gasgas yang dicairkan seperti LPG, LNG, O2, N2 dan lain-lain. Tangki ini dapat menyimpan gas cair tersebut hingga tekanan 75 psi. volume tangki dapat mencapai 50.000 barrel. Untuk penyimpanan LNG dengan suhu -190 ℃
(cryogenic) tangki dibuat berdinding ganda dimana diantara
kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam. Tekanan penyimpanan di atas 15 psig. Tempat penyimpanan untuk volume
17
yang
besar dengan tekanan yang sedang biasanya dibuat dalam bentuk
lingkaran atau berbentuk lingkungan. Kapasitas dan tekanan yang digunakan dalam tangki tipe ini bervariasi. Range kapasitas berkisar antara 1000-50000 bbl, dan range tekanan berkisar 10 psig untuk tangki yang lebih besar dan 200 psig untuk tangki yang lebih yang kecil. Gambar 3.7 menunjukkan tangki yang berbentuk silindris yang diposisikan secara horizontal yang berbentuk seperti baterai dan spherical tank untuk menyimpan produk minyak yang bertekanan diatas 100 psig. Gambar 3.7 Spherical Tank
(sumber: http://www.amafabrication.com/index.php/spherical-andstorage-tanks)
2.2.4. Berdasarkan Bentuk Tangki 2.2.4.1. Tangki Lingkaran (Circular Tank)
18
Tangki yang umum digunakan sebagai tempat penyimpanan adalah tangki yang berbentuk silinder. Tangki ini memiliki nilai ekonomis dalam perencanaan. Selain itu, dalam perhitungan teknisnya, momen yang terjadi tidak besar.
Gambar 3.8 Tangki lingkaran (Sumber : https://www.huntengineering.com.au/tank-gallery)
2.2.4.2. Tangki Persegi / Persegi Panjang (Rectangular Tank)
19
Bentuk silinder secara structural paling cocok untuk kostruksi tangki, tapi tangki persegi panjang sering disukai untuk tujuan tertentu, antara lain kemudahan dalam proses konstruksi. Desain tangki persegi panjang mirip dengan konsep desain tangki lingkaran. Perbedaan utama dalam konsep desain tangki persegi panjang dengan tangki lingkaran adalah momen yang terjadi, gaya geser dan tekanan pada dinding tangki. Sebagai contoh: Sludge Oil Reclaimed Tank pada Pabrik Minyak Kelapa Sawit.
Gambar 3.9 Tangki Persegi
(sumber : http://air.eng.ui.ac.id/tiki-view_forum_thread.php? comments_parentId=2197&display=print)
2.2.5. Berdasarkan Ada Tidaknya Tutup 2.2.5.1 Open Tank Open tangki biasanya digunakan sebagai surge tank diantara operasi, sebagai vats untuk proses batch dimana material tercampur, sebagai setting tank, decanter, reactor, reservoir dan lain-lain. Sebenarnya, tangki tipe ini lebih murah daripada tangki tertutup dengan konstruksi dan kapasitas yang sama. Untuk
20
memutuskan menggunakan open tangki ini tidak tergantung pada fluida yang ditangani dan tergantung pada proses operasinya. Untuk larutan tidak terlalu encer dengan jumlah besar dapat disimpan dalam sebuah kolam. Sebenarnya kolam tidak dapat juga dikatakan sebagai tangki. Untuk itu tempat penyimpanan sederhana dapat dibuat dengan material yang murah, seperti lempung. Tidak semua tipe lempung dapat digunakan untuk kolam penyimpanan; clay misalnya dengan sifat yang tak mudah tertembus oleh air atau kedap air dapat digunakan. Sebagai contoh penggunaan dari kolam yang terbuat dari lempung pada proses dimana garam dikristalisasi dari air laut dengan evaporasi dengan bantuan sinar matahari. Apabila fluida yang digunakan lebih mempunyai nilai tempat penyimpanan yang lebih baik sangat diperlukan. Tangki sirkular besar yang terbuat dari baja atau beton banyak digunakan untuk kolam pengendapan dengan pengeruk yang berputar akan memisahkan endapan ke dasar tangki. Open tangki yang lebih kecil biasanya digunakan untuk bentuk sirkular dan terbuat dari baja ringan, pelat beton, dan kadang-kadang dari kayu. Material lain dapat digunakan pada penggunaan terbatas dengan korosi yang cukup tinggi atau masalah kontaminasi sering dijumpai. Bagaimanapun pada umumnya proses di industri sebagian besar tangki yang digunakan terbuat dari baja karena harga yang relatif murah dan fabrikasi yang mudah. Pada beberapa kasus, beberapa tangki dilapisi dengan karet, kaca, atau plastik untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Pada industri makanan umumnya tangki digunakan untuk fermentasi, dimana potongan kayu digunakan pada pembuatan wine dan sejenis minuman keras lainnya. Redwood atau Cyprus tank sering digunakan untuk reservoir penampungan air. Kayu juga digunakan untuk meletakkan baja untuk menangani larutan hidroklorat encer, laktat, asam asetat dan larutan garam.Kayu juga merupakan kebutuhan mutlak karena harganya yang murah pada proses penyamakan, pemasakan bir, dan industri fermentasi.
21
Gambar 4.0 Open Tank (sumber : http://www.mixtecna.com/products/mixers/1000-series-topentry-open-tank-mixers) 2.2.5.2. Closed Tank Fluida yang mudah terbakar, fluida yang bersifat toksik, dan gas harus disimpan pada tangki tertutup. Bahan kimia berbahaya, seperti asam dan kaustik akan mengurangi resiko yang dapat ditimbulkan jika disimpan pada tangki tertutup. Minyak yang mudah terbakar dan produk lain yang sejenis mengharuskan untuk menggunakan tangki dan tangki tertutup pada industry perminyakan dan petrokimia. Penggunaan tangki secara luas pada bidang ini telah menghasilkan usaha yang sangat penting bagi American Petroleum Institute untuk menstandarisasi perancangan untuk kebutuhan keamanan dan ekonomi. Tangki digunakan untuk menyimpan crude oil dan produk dari industri perminyakan umumnya dirancang dan dibuat sesuai dengan standar API 12 C, spesifikasi API untuk tangki penyimpanan minyak mentah. Ini merupakan referensi standar yang digunakan
22
untuk perancangan tangki pada industri perminyakan, tapi juga berguna sebagai referensi untuk aplikasi lain. Gambar 4.1 Closed Tank
(sumber:http://www.bamintahvie.com/category/storage-tank/expansion tank/reflex-pressure-vessel)
2.2.6. Berdasarkan fungsional operasi 1. Tanki Penyimpanan Zat Padat A. Ditimbun dengan sistem outdoor
Bahan yang disimpan adalah bahan yang tidak dipengaruhi oleh udara,
hujan, panas dll. Misalnya batubara, batu, kayu, dsb. Terdapat berbagai metode antara lain: - Penyimpanan dibawah “travelling bridge”. - Penimbunan dikanan kiri jalan. - Overhead system. - Drag scrapper system.
23
Pemilihannya metode penyimpanan didasarkan pada: - Sifat bahan yang disimpan. - Jumlah bahan yang disimpan. - Cara handling bahan.
B. Ditimbun dengan sistem indoor Penyimpanan dengan sistem ini dapat dilakukan dengan 2 cara: 1) Penyimpanan indoor dalam bentuk timbunan: - Untuk menyimpan bahan yang harus dipertahankan tetap kering. - Bahan yang memerlukan perlindungan terhadap atmosfer pada musim tertentu, misal bahan keramik, mineral, hasil pertanian, dll. Alat yang digunakan untuk mendukung sistem ini, yaitu: - Monorail crane baik untuk storing maupun delivering. - Conveyor system, missal belt conveyor bersama dengan bucket elevator. - Conveyor system (belt) yang dilengkapi dengan tripper. 2) Disimpan dalam bin/bunker dan silo Untuk zat padat yang berbahaya, terlalu mahal atau berharga dan mudah larut dalam air atau rusak bila ditumpukkan di udara terbuka, maka dilakukan penyimpanan di dalam tempat tertutup seperti Bin, Silo atau Hopper. Alat ini berupa bejana berbentuk silinder atau segi empat terbuat dari beton atau baja.
24
3) Storage Piles Merupakan cara penyimpanan yang murah dan sederhana, dimana bahan yang akan disimpan dibuat dalam tumpukan-tumpukan (piles) ditempat terbuka. Tumpukan- tumpukan tersebut dibuat langsung dari bahan–bahan yang keluar dari belt conveyor. 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. Material di tumpuk dengan menggunakan Reversible Shuttle Conveyer Material di tumpuk dengan menggunakan multiple Conveyor.
2. Tanki Penyimpanan Zat Cair Tangki adalah alat untuk menyimpan fluida, umumnya zat cair. Tangki yang sangat besar (kapasitasnya) disebut dengan Reservoir, karena besarnya kapasitas maka biasanya tidak tertutup. Atas dasar inilah reservoir digunakan untuk menyimpan cadangan air. Tangki penyimpan dapat dibedakan sesuai dengan fase zat, tekanan fluida, volatil atau non volatil, dan suhu. Dalam penyimpanan zat cair diperlukan perhatian terhadap sifat-sifat bahan : - daya tahan bahan terhadap pengaruh udara luar - volatilitas bahan - korosifitas bahan - jumlah bahan Tekanan pengeluaran dari tangki ataupun pengisian bahan kedalam tangki biasanya dikerjakan oleh sistem pemompaan. Karena letak tangki tersebut maka pengeluaran maupun pengisian dapat dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi.
25
3. Tanki Penyimpanan Gas Tangki bola digunakan untuk menyimpan gas. Sifat gas adalah menyebar ke segala arah sehingga tekanan di dalam tempat itu adalah sama, maka bila dalam tempat itu terdapat celah atau lekukan yang membuat tekanan dalam tempat itu tidak sama akan menyebabkan terjadinya kebocoran gas. Selain beberapa jenis tangki diatas, juga dikenal silinder gas yang berfungsi untuk menyimpan gas pada tekanan tinggi . Gas yang disimpan dengan cara ini disebut gas botol . 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 ganda dimana diantara kedua dinding tersebut diisi dengan isolasi seperti polyurethane foam, tekanan penyimpanan diatas 15 psig.
2.2.7 APLIKASI TANGKI TIMBUN DAN SPESIFIKASINYA 2.2.7.1 TANGKI TIMBUN CPO Berbentuk silinder vertical dengan kapasitas 500 – 2000 ton. Pada bagian bawah tanki berbentuk kerucut sebagai tempat pengendapan kotoran. Tinggi ujung pipa untuk pemuatan minyak adalah 20% dari bagian atas tanki, sedangkan untuk pipa pembongkaran minyak, ujungnya tidak lebih rendah dari 10% tinggi tanki. Sebelum Minyak Sawit dialirkan untuk disimpan dalam TankiTimbun, minyak yang keluar dari vacuum dryer perlu didinginkan terlebih dahulu sampai suhu 55°C agar minyak tidak terlalu lama pada suhu tinggi yang dapat menurunkan
mutu
minyak.
Sistem
pendingin
dapat
berupa Heat
Exchanger dengan menggunakan air dingin sebagai medium pendingin.
26
Untuk mencegah terjadinya kristalisasi minyak sawit (pembekuan) serta untuk menyeragamkan minyak pada waktu pengiriman, maka pada tanki penyimpanan dilengkapi dengan pemanas. Pemanasan dapat dilakukan dengan berbagai metode yang berpedoman pada minimalisasi penurunan mutu minyak yang diakibatkan oleh pemanasan tersebut. Pemanasan dapat dilakukan dengan uap pada tekanan 1,5 – 3 kg/cm² (25-40 pSig) yang dialirkan kedalam pipa pemanas yang terbuat dari baja lunak berdiameter 2” dengan ketinggian ½ feet dari dasar tanki. Rancangan pipa pemanas harus dibuat sedemikian rupa sehingga menghasilkan laju pemanasan tidak lebih dari 5°C/hari. Untuk menjaga suhu, tanki memiliki sistem pengatur suhu (thermostat) yang dapat menjaga fluktuasi suhu sebesar 1°C serta pencatatan suhu (recorder)
Spesifikasi CPO Storage 1. CPO Storage Tank (ST-101) Alat : CPO Storage Tank Kode : ST-101 Fungsi : Tempat penyimpanan CPO selama 7 hari Jenis Silinder tegak dengan flat bottom dan conical head Bahan konstruksi Kondisi Operasi
dengan sistem pemanas : Austenite stainless steel tipe AISI 304 : T : 45 ℃
P : 1 atm Kapasitas : 3.020 bbl Dimensi storage : Diameter 30 ft = 9,1441 m Tinggi :24 ft = 7,3153 m Tebal : 1/2 in Dimensi head storage : Tinggi : 2,1120 ft = 0,6437 m Tebal : 1/2 in Dimensi coil : IPS : 2 in OD : 2,38 in = 0,1983 ft = 0,0604 m ID : 2,067 in = 0,1722 ft = 0,0524 m Tipe : helical coil Panjang : 17,8349 ft = 5,4361 m Jml set :1 Jml putaran :4 Tinggi coil : 1,6666 ft = 0,5080 m V coil : 0,5507 ft3 = 0,0156 m3 27
ΔP Jumlah
: 0,0011 psi 52 : 1 buah
Gambar 4.2 CPO Storage Tank 2.2.2.7.2 STORAGE TANK CLUSTER LNG Kapal retrofit container mempunyai kapasitas tanki penyimpanan sebesar 1.296 m3. Tangki penyimpanan (storage tank cluster LNG) mempunyai volume 400 m3 dengan dimensi diamater 5,4 m dan tinggi 24,5 m. Sehingga total volume tangki penyimpanan adalah 1200 m3. Tekanan pada tangki penyimpanan ini adalah 20 bar. Pada LNG pump mempunyai 4 buah pompa LNG dengan kapasitas 67,5 m3/j.
REACTOR TANK Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia , dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi hasil jadi yang lebih berharga. Tujuan pemilihan reaktor adalah : 1. Mendapat keuntungan yang besar
28
2. Biaya produksi rendah 3. Modal kecil/volume reaktor minimum 4. Operasinya sederhana dan murah 5. Keselamatan kerja terjamin 6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh : 1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi 2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping 3. Kapasitas produksi 4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya 5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas
Jenis-jenis reaktor A.
Berdasarkan bentuknya 1. Reaktor tangki Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir. 2. Reaktor pipa Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir Pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
B.
Berdasarkan prosesnya 1. Reaktor Batch Tidak ada massa masuk dan keluar selama reaksi.Jadi bahan dimasukkan, direaksikan beberapa waktu / hari (residence time)dan
29
dikeluarkan sebagai produk dan selama proses tidak ada umpan-produk mengalir. Contoh : fermentasi pembuatan alkohol. Umumnya digunakan :
Biasanya untuk reaksi fase cair
Digunakan pada kapasitas produksi yang kecil
Mencoba proses baru yang belum sepenuhnya dikembangkan Proses-proses yang sulit diubah menjadi proses kontinyu Proses memerlukan waktu lama
Keuntungan reactor batch: -
Lebih murah dibanding reactor alir
-
Lebih mudah pengoperasiannya Kerugian reactor batch: -
Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)
-
Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi)
Gambar : Sketsa Reaktor Batch 2. Reaktor Kontinyu (Continous Flow) Proses umpan dan produk mengalir secara terus-menerus. Keuntungannya : 30
Alat lebih kecil dan murah Bahan yg diolah lebih sedikit shg resiko kerusakan bahan lebih kecil Kondisi operasi lebih seragam Produk seragam Pengurangan biaya per satuan produksi, karena proses dalam kapasitas kecil2 Biaya operasi & investasi rendah Pengendalian kondisi operasi yang mudah
Ada 2 jenis reactor kontinyu : a. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk) atau MFR Reaktor tangki berpengaduk dimana umpan masuk, diproses beberapa waktu (residence time) lalu produk keluar. Biasanya reaktor jenis ini disusun paralel sehingga mempunyai kapasitas yang besar dan efisien waktu. Keuntungan:
Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor sama Pengontrolan suhu mudah sehingga
kondisi operasi yang isotermal bisa terpenuhi Kerugian:
Tidak effisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.
Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding RAP/PFR
Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP.
31
Gambar : Sketsa MFR
b. Plug Flow Reactor (PFR) Atau RAP Reaktor alir pipa, dimana umpan masuk pada masukan pipa, terjadi reaksi sepanjang pipa lalu keluar. Konversi semakin lama semakin tinggi di sepanjang pipa. Contoh petrokimia, pertamina. Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh penampang pipa. Keuntungan : 1. Konversi yang cukup tinggi di banding MFR 2. Waktu yang relative lebih singkat
Kerugian: 1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi. 2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state. 3. Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi “Hot Spot” (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan . Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reaktor.
32
Gambar : Sketsa PFR
3. Reaktor semi batch
Biasanya berbentuk tangki berpengaduk
Gambar : Sketsa Reaktor Semi batch C.
Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya 1. Reaktor isotermal. Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama. 2. Reaktor adiabatis.
Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya.
Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor. ( K naik dan –rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek).
3. Reaktor Non-Adiabatis
33
D.
Reaktor Gas Cair dengan Katalis Padat 1. Packed/Fixed bed reaktor (PBR). Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan vertikal. Biasanya dioperasikan secara adiabatis. Reaktor dengan menggunakan katalis padat yang diam dan zat pereaksi berfase gas. Butiran-butiran katalisator yang biasa dipakai dalam reaktor fixed bed adalah katalisator yang berlubang di bagian tengah, karena luas permukaan persatuan berat lebih besar jika dibandingkan dengan butiran katalisator berbentuk silinder, dan aliran gas lebih lancar.
Gambar : Sketsa PBR
Keuntungannya :
Biaya operasi dan perawatan murah dibanding FBR
Bisa digunakan di suhu dan tekanan tinggi
Bisa dioperasikan dengan waktu tinggal yang bervariasi
Kerugiannya :
Sulit dalam penjagaan distribusi aliran yg seragam 34
Bed yg kecil lebih efektif karena internal area yang besar tapi pressure drop tinggi
Regenerasi bed sulit dilakukan karena cenderung permanen
2. Fluidized bed reaktor (FBR)
Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan.
Operasinya: isotermal.
Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta FBR memberikan luas permukaan yang lebih besar dari PBR Reaktor Fluidzed Bed adalah jenis reaktor kimia yang dapat
digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga. Keuntungannya :
Suhu konstan shg mudah dikontrol
Regenerasi bed yg mudah
Reaksinya memiliki efek panas yang tinggi
Kekurangannya :
Bisa menyebabkan keausan dinding reaktor karena gerakan bed yg terus-menerus bergesekan dg dinding.
Karena bergerak terus-menerus dan antar bed bergesekan, bisa menyebabkan partikel bed mengecil dan terikut keluar sbg produk. Sehingga perlu ditambahkan cyclone separator.
35
Gambar : Sketsa FBR E.
Fluid-fluid reaktor Biasa digunakan untuk reaksi gas-cair dan cair-cair. 1. Bubble Tank
36
Bubble Tank adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil) dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga.
Gambar : Sketsa Bubble Tank 2. Agitate Tank Agitate Tank adalah digunakan untuk menyediakan reservoir penyimpanan untuk batch campuran dari mixer kecepatan geser tinggi. Tiiga fungsi utama dari Agitate Tank : 1. Persamaan gelembung udara terjebak selama proses pencampuran. 2. Agitate bertindk sebagai reservoir penyimpanan untuk batch campuran
yang memungkinkan kelangsungan penyediaan dipertahankan untuk pompa.
37
3. Agitate
dari
dayung
khusus
bebentuk
menjaga campuran dalam suspensi sebelum pemompaan.
Gambar : Sketsa Agitate Tank 3. Spray Tower Spray Tower adalah perangkat kontrol terutama digunakan untuk pengkondisian gas ( pendingin dan pelembab ) atau untuk tahap pertama atau penghapus partikel gas. Mereka juga digunakan di banyak gas cerombnong desulfurisasi sistem untuk mngurangi penumpukan plugging dan skala oleh polutan
38
Gambar : Sketsa Spray Tower Pertimbangan dalam pemilihan fluid-fluid reaktor. 1. Untuk gas yang sukar larut (Kl <) sehingga transfer massa kecil maka Kl harus diperbesar .Jenis spray tower tidak sesuai karena kg besar pada Spray Tower 2. Jika lapisan cairan yang dominan, berarti tahanan dilapisan cairan kecil maka Kl harus diperbesar » jenis spray tower tidak sesuai. 3. Jika lapisan gas yang mengendalikan (maka Kg <) » jenis bubble tank dihindari. 4. Untuk gas yang mudah larut dalam air » jenis bubble tank dihindari.
APLIKASI REACTOR TANK DAN SPESIFIKASINYA 1. FERMENTASI ALKOHOL PEMBUATAN ALKOHOL DARI ALKENA
39
Etanol dibuat dalam skala produksi dengan mereaksikan etena dengan uap. Katalis yang digunakan adalah silikon dioksida padat yang dilapisi dengan asam fosfat (V). Reaksi yang terjadi dapat balik (reversibel). Hanya 5 % dari etena yang diubah menjadi etanol pada setiap kali pemasukan ke dalam reaktor. Dengan mengeluarkan etanol dari campuran kesetimbangan dan mendaur-ulang etena, maka pengubahan etena menjadi etanol secara keseluruhan dapat mencapai 95 %. Diagram alir untuk reaksi yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut :
Beberapa alkohol lain (meski tidak semua) bisa dibuat dengan reaksi-reaksi yang serupa. Katalis yang digunakan dan kondisi-kondisi reaksi akan berbeda-beda dari alkohol yang satu ke alkohol yang lain. Pada pembahasan tingkat dasar ini, kondisi-kondisi yang perlu diketahui adalah kondisi-kondisi yang diberikan untuk pembuatan alkohol di atas.
40
Alasan mengapa ada sebuah masalah yang ditemukan pada beberapa alkohol dapat ditunjukkan dalam pembuatan alkohol dari propena, CH3CH=CH2. Pada dasarnya, ada dua alkohol berbeda yang bisa terbentuk.Hasil yang diperoleh bisa berupa propan-1-ol atau propan-2-ol tergantung pada bagaimana molekul air diadisi ke ikatan rangkap. Akan tetapi, pada kenyataannya, hasil yang diperoleh adalah propan-2-ol. Jika sebuah molekul H-X diadisi ke sebuah ikatan rangkap C=C, maka atom H hampir selalu terikat pada atom karbon yang memiliki paling banyak atom hidrogen terikat padanya – untuk contoh di atas atom H terikat pada CH2 bukan pada CH. Pengaruh yang ditimbulkan oleh kecenderungan ini yakni ada beberapa alkohol yang tidak mungkin dibuat dengan cara mereaksikan alkena dengan uap karena adisi akan terjadi dengan arah yang berlawanan dari yang diperkirakan. SPESIFIKASI REACTOR TANK Reaktor Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi etena menjadi etanol
Jenis
: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jumlah
: 1 unit
Bahan
: Steinless steel
Diameter tangki
: 5,5577 m
Tinggi Tangki
: 8,4466 m
Tebal Silinder
: ½ in
Diameter Pengaduk
: 5,4704 ft
Daya motor
: 146 HP
Tipe pengaduk
: propeler
41
KESIMPULAN 1. Jenis-jenis tangki timbun dan tangki reaksi dapat diketahui dengan jenisjenis tipenya , misalnya : tangki timbun berdasarkan tekanannya atau tangki reaksi berdasarkan prosesnya. 2. Dalam proses kimia khususnya dalam zat cair atau fase cair, pengadukan merupakan salah satu cara di dalam proses pencampuran komponen untuk mendapatkan hasil yang diiginkan. 42
43
DAFTAR PUSTAKA http://dokumen.tips/documents/makalah-tempat-penyimpanan-fluida.html http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29449/3/Chapter%20II.pdf http://digilib.mercubuana.ac.id/manager/n!@file_skripsi/Isi2736862607279.pdf http://www.caesarvery.com/2012/11/macam-macam-reaktor-reactor.html https://www.academia.edu/4862399/Macam_macam_Reaktor_kimia_Macam_Macam_Reaktor?auto=download http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/51472/4/Chapter%20II.pdf
44
