Tugas Perancangan Tangki

PERANCANGAN ALAT PROSES PERANCANGAN TANGKI PENYIMPANAN METHANOL 70% Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas kelompok Mata Kuliah Perancangan Alat Proses

1. 2. 3. 4. ".

Disusun oleh : Alief dammar G. E. Ari Fitriya itriyadi di Baus !uroho Galu aluh !oer oermans mansya yah h #n$ #n$y y

(2011430100) (20114 (201143010 30101) 1) (2011430104) (20 2011 1143 43 (20 (2011 1143 43

 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK  UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA  JAKART  JAKARTA 2015

Tinj!n P!"#$  %an$i meru&a$an salah satu 'aian ter&entin dalam setia& alat &roses. ada se'aian 'esar alat &roses tan$i sanat di&erhati$an denan 'e'era&a modi*$asi sesuai $e&erluan yan memun$in$an alat 'ero&erasi &ada funsi yan di$ehenda$i. Biasanya taha& a+al dari &eran,anan tan$i adalah &emilihan ti&e-'entu$ yan &alin sesuai denan $onsisi o&erasi yan diinin$an. Fa$tor ter&entin yan sesuai yan mem&enaruhi &emilihan ini adalah: 1. Funsi dan lo$asi tan$i 2. ifat alamiah dari /uida yan a$an diuna$an 3. uhu dan te$anan o&erasi 4. olume yan di'utuh$an atau $a&asitas untu$ &roses yan a$an diuna$an  %an$i da&at di$lasi*$asi$an 'erdasar$an funsional o&erasi suhu dan te$anan o&erasi $onstru$si material dan eometri dari tan$i itu sendiri. %i&e tan$i yan &alin 'anya$ dium&ai da&at di$lasi*$asi$an 'erdasar$an 'entu$ eometri tan$i. 1. #&en and ,losed tan$s 2. Flat'ottomed 3. %an$i silindris denan ata& dan dasar tertutu& ra&at 4. &heri,al  %an$i &ada setia& $lasi*$asi ini 'anya$ diuna$an se'aai tan$i &enyim&anan dan tan$i &roses untu$ /uida. ane dari setia& &roses untu$ tan$i da&at disesuai$an dan tida$ mudah untu$ memenuhi semua $e'utuhan dalam 'er'aai a&li$asi. anat mun$in untu$ menunu$$an 'e'era&a $eunaan umum dari ti&e-'entu$ umum tan$i. i5uid yan tida$ 'er'ahaya dalam umlah yan 'esar se&erti larutan aram atau larutan yan en,er da&at disim&an dalam se'uah $olam i$a hanya dalam umlah yan $e,il atau dalam 'a$ ter'u$a yan ter'uat dari 'esi $ayu atau tan$i yan ter'uat dari 'eton untu$ umlah yan 'esar. 6i$a /uidanya 'ersifat to$si$ mudah ter'a$ar atau $ondisi &enyim&anan dalam 'entu$ as atau i$a te$anannya le'ih 'esar dari te$anan atmosferi$ system tertutu& sanat di&erlu$an. 7ntu$ &enyim&anan /uida &ada te$anan atmosferi$ 'iasanya diuna$an tan$i silinder denan dasar yan datar dan tutu& yan 'er'entu$ $eru,ut. Bentu$ lin$aran diuna$an untu$ te$anan tan$i dimana 8olume yan di'utuh$an 'esar. 7ntu$ 8olume yan le'ih $e,il denan te$anan tan$i silindris denan tutu& le'ih e$onomis. 1.a #&en essel (%an$i %er'u$a) #&en 8essel 'iasanya diuna$an se'aai sure tan$ diantara o&erasi se'aai 8ats untu$ &roses 'at,h dimana material ter,am&ur se'aai settin tan$ de,anter rea,tor reser8oir dan lainlain. e'enarnya tan$i ti&e ini le'ih murah dari&ada tan$i tertutu&

denan $onstru$si dan $a&asitas yan sama. 7ntu$ memutus$an menuna$an o&en tan$i ini atau tida$ terantun &ada /uida yan ditanani dan terantun &ada &roses o&erasinya. 7ntu$ larutan tida$ terlalu en,er denan umlah 'esar da&at disim&an dalam se'uah $olam. e'enarnya $olam tida$ da&at ua di$ata$an se'aai tan$i. 7ntu$ itu tem&at &enyim&anan sederhana da&at di'uat denan material yan murah se&erti lem&un. %ida$ semua ti&e lem&un da&at diuna$an untu$ $olam &enyim&anan ,lay misalnya denan sifat yan ta$ mudah tertem'us oleh air atau $eda& air da&at diuna$an. e'aai ,ontoh &enunaan dari $olam yan ter'uat dari lem&un &ada &roses dimana aram di$ristalisasi dari air laut denan e8a&orasi denan 'antuan sinar matahari. A&a'ila /uida yan diuna$an le'ih mem&unyai nilai tem&at &enyim&anan yan le'ih 'ai$ sanat di&erlu$an. %an$i sir$ular 'esar yan ter'uat dari 'aa atau 'eton 'anya$ diuna$an untu$ $olam &enenda&an denan &eneru$ yan 'er&utar a$an memisah$an enda&an $e dasar tan$i.  %an$i ti&e ini harus memili$i rane diameter dari 100200 ft dan denan $edalaman 'e'era&a feet. #&en tan$i yan le'ih $e,il 'iasanya diuna$an untu$ 'entu$ sir$ular dan ter'uat dari 'aa rinan &elat 'eton dan $adan$adan dari $ayu. 9aterial lain da&at diuna$an &ada &enunaan ter'atas denan $orosi yan ,u$u& tini atau masalah $ontaminasi serin dium&ai. Baaimana&un &ada umumnya &roses di industri se'aian 'esar tan$i yan diuna$an ter'uat dari 'aa $arena hara yan relati8e murah dan fa'ri$asi yan mudah. ada 'e'era&a $asus 'e'era&a tan$i dila&isi denan ru''er $a,a atau &lasti, untu$ menin$at$an $etahanan terhada& $orosi. ada industri ma$anan umumnya tan$i diuna$an untu$ fermentasi dimana &otonan $ayu diuna$an &ada &em'uatan +ine dan seenis minuman $eras lainnya. ed+ood atau y&rus tan$ serin diuna$an untu$ reser8oir &enam&unan air. ;ayu ua diuna$an untu$ meleta$$an 'aa untu$ menanani larutan hidro$lorat en,er la$tat asam asetat dan larutan aram. ;ayu ua meru&a$an $e'utuhan mutla$ $arena haranya yan murah &ada &roses &enyama$an &emasa$an 'ir dan industri fermentasi. ada industri ma$anan dan farmasi 'iasanya di&erlu$an untu$ menam'ah$an material &ada o&en tan$i dalam &roses &ersia&an ,am&uran. %an$i ter'u$a $e,il atau $etel 'iasanya diuna$an untu$ $e&erluan$e&erluan tertentu. Baa yan dila&isi $a,a tem'aa monel dan tan$i yan ter'uat dari stainlesssteel 'iasanya diuna$an untu$ $etahan terhada& $orosi dan men,eah $ontaminasi &ada &roses material. '. losed essel Fluida yan mudah ter'a$ar /uida yan 'ersifat to$si$ dan as harus disim&an &ada tan$i tertutu&. Bahan $imia 'er'ahaya se&erti asam dan $austi$ a$an menurani resi$o yan da&at ditim'ul$an  i$a disim&an &ada tan$i tertutu&. 9inya$ yan mudah ter'a$ar dan &rodu$ lain yan seenis menharus$an untu$ menuna$an tan$i dan tan$i tertutu& &ada industri &erminya$an dan &etro$imia.

enunaan tan$i se,ara luas &ada 'idan ini telah menhasil$an usaha yan sanat &entin 'ai Ameri,an etroleum
di'eri$an oleh A9E tan$i 'iasanya dilen$a&i denan &enutu& yan standar. seharusnya tan$i yan mem'utuh$an $ode $onstru$si dilen$a&i oleh A9Edished atau elli&ti,aldished. Biasanya yan serin diuna$an se'aai ata& untu$ &ressure tan$i 'er'entu$ eli&s. e'aian 'esar alat &roses &ada industri $imia dan &etro$imia se&erti $olom distilasi desor'er a'sor'er s,ru''er heat e>,haner &ressuresure tan$ dan se&arator 'iasanya menuna$an tan$i 'er'entu$ silindris denan $edua uun yan tertutu& ra&at yan satu denan yan lainnya. 4. %an$i s&heri,al  %em&at &enyim&anan untu$ 8olume yan 'esar denan te$anan yan sedan 'iasanya di'uat dalam 'entu$ lin$aran atau 'er'entu$ lin$unan. ;a&asitas dan te$anan yan diuna$an dalam tan$i ti&e ini 'er8ariasi. ane $a&asitas 'er$isar antara 10002"000 ''l dan rane te$anan 'er$isar 10 &si untu$ tan$i yan le'ih 'esar dan 200 &si untu$ tan$i yan le'ih yan $e,il. Gam'ar 2.2 menunu$$an tan$i yan 'er'entu$ silindris yan di&osisi$an se,ara hori?ontal yan 'er'entu$ se&erti 'aterai dan tan$i s&heri,al untu$ menyim&an &rodu$ minya$ yan 'erte$anan diatas 100 &si. aat as disim&an di 'a+ah te$anan 8olume &enyim&anan yan di'utuh$an 'er'andin ter'ali$ denan te$anan &enyim&anan. ada umumnya saat seumlah as disim&an dalam tan$i yan 'er'entu$ s&heri,al a$an le'ih e$onomis i$a menuna$an 8olume denan umlah 'esar o&erasi &enyim&anan denan te$anan rendah. ada &enyim&anan denan te$anan tini 8olume as menadi 'er$uran $arena itulah tan$i s&heri,al menadi le'ih e$onomis. ;eti$a menanani as denan umlah $e,il le'ih menuntun$an i$a menuna$an tan$i &enyim&anan yan 'er'entu$ silindris $arena 'iaya &em'uatan menadi fa$tor yan 'er&enaruh dan tan$i silindris yan $e,il le'ih e$onomis dari tan$i s&heri,al yan $e,il. @alau&un s&heri,al 8essel memili$i a&li$asi &roses yan ter'atas mayoritas te$anan dise'a'$an oleh shell silindris. ead da&at di'uat /at atau datar i$a dindin &eno&annya sesuai teta&i le'ih 'anya$ dium&ai yan 'er'entu$ $eru,ut. ead adalah 'aian tutu& suatu 'eana yan &enunaan disesuai$an denan te$an o&erasi 'eana. Kriteria dalam perancangan e'uah alat &roses da&at rusa$ $arena 'er'aai alasan : 1. %eradinya deformasi elastis dan &lastis yan 'erle'ihan A$i'at dari deformasi ini adalahalat aal mela$sana$an funsinya dan rusa$ yan mem'ahaya$an Deformasi elasti, teradi $eti$a 'enda menda&at 'e'an dalam 'atas elastisnya. u'unan antara stress f d an strain  adalah linier denan slo&e E (modulu Elastisitas). Beitu ua denan lenturan (de/e$si) harus di'atasi . ersamaan&ersamaan yan diuna$an : (1) tress a>ial ( tari$ dan te$an ) ft C - A dan f, C  -A

(2) u'unan stress dan strain &ada daerah elasti, fCE> 2. ial &ada uunuun $olom terse'ut. tress $ritis (f,r)yan teradi di&er$ira$an denan rumus E7E : f,r C ,2 E - (-$)2 dimana: , : $onstanta yan haranya di &enaruhi $ondisi uunuun $olom  -$ : rasio 3.
4. Brittle ru&ture ;e,enderunan untu$ mem&eruna$an 'eana 'er$onstru$si 'aa 'er$e$uatan tini denan $ualitas yan le'ih rendah menai$$an $emun$inan failure $arena ru&ture. ". ree& ;riteria &eren,anaan yan telah diurai$an &ada dasar $eadaan strain (reanan) di'a+ah 'e'an tida$ 'eru'ah denan +a$tu dan untu$ 'ahan ferrous di'a+ah 'e'an sam&ai suhu "0# . diluar suhu terse'ut ma$a material a$an menalami ,ree& di'a+ah 'e'an.  an mena$i'at$an $enai$an strain denan +a$tu. au ,ree& terantun &ada material stress dan suhu o&erasi. . ;orosi Adalah &eristi+a &enerusa$$an &ada metal yan dise'a'$an $arena &eristi+a $imia+i dan ele,tron $imia. Ber'aai ma,am $orosi yan di$enal yaitu : H Uniform corrosion H Intergranular corrosion H Galvanic corrosion H Stress corrosion alah satu &en,eahan $orosi adalah &enam'ahan te'al metal &ada dindin 'eana.

Pressure vessel meru&a$an tan$i yan diuna$an untu$ &enyim&anan /uida. Biasanya /uida yan disim&an dalam pressure vessel meru&a$an /uida yan memili$i $ara$teristi$ mau&un &erla$uan $husus  Jni" & Jni" P'""!' V""( 1. ylindri,al ressure essel a. erti,al ylindri,al ressure essel '. ori?ontal ylindri,al ressure essel 2. &heri,al ressure essel K)*+)nn & K)*+)nn P'""!' V""( hell ead  Flaned ead emis&heri,al ead Elli&soidal ead %oris&heri,al ead  oni,al ead %ori,oni,al ead 9is,ellaneous  u&&ort A,,essories

H( & H( ,n- P'(! Di+'.#i$n /(* P*!#n P'""!' V""( enaruh ;orosi Fa$tor ;eamanan roses em'uatan ressure essel

PERANCANGAN TANGKI PENYIMPANAN METANOL 70%

Funsi: 9enyim&an 'ahan 'a$u 9etanol I0J selama satu 'ulan denan $e'utuhan &rodu$si 3000 ;-am  %uuan:

a. 9enentu$an ti&e tan$i '. 9enentu$an 'ahan $onstru$si tan$i ,. 9enentu$an $a&asitas tan$i d. 9enentu$an diameter dan tini tan$i e. 9enentu$an te'al dindin tan$i f. 9enentu$an umlah &late dan te'al shell tia& &late . 9enentu$an tini head dan te'al head tan$i



Mnn#!$n Ti+ Tn-$i Dalam &eran,anan di&ilih tan$i silinder tea$ denan dasar datar !ate "ottom# dan atasnya 'er'entu$ $eru,ut conical roof#  denan &ertim'anan :

∗

;ondisi tan$i &ada te$anan 1 atm dan suhu 30 0.

∗

;onstru$si sederhana sehina hara le'ih e$onomis.



Mnn#!$n .n K)n"#'!$"i Tn-$i Dalam &eran,anan di&ilih 'ahan $onstru$si tan$i car"on steel A 2=3 Grade  denan &ertim'anan :

∗

9emili$i allo$a"le $orking stress ,u$u& 'esar.

∗

9enyesuai$an denan sifat *sis 'ahan 'a$u.

∗

;ondisi &enyim&anan &ada suhu 30 0 dan te$anan 1 atm.

∗

aranya relatif murah.

3

Mnn#!$n K+"i#" Tn-$i 1. 9enhitun density ,am&uran metanol dan air ;om&onen

9assa ($)

ρ ($-liter)

olume (liter)

3#

2K00

0K=20

34"2I

2#

300

0II"K

30130

 6umlah

3000

3K"3II

ada $ondisi suhu 30 0 ρ metanol ρ air

C 0K=20 $-liter

C 0II"K $-liter

ρ ,am&uran

C

C 0KII1" $-liter C 4I==I l'-ft3 2. 9enhitun $e'utuhan metanol ;e'utuhan metanol

C 3000 $-am

Diran,an untu$ &ersediaan satu 'ulan ma$a metanol yan harus disedia$an :

C 3000 $-am >

> 30 hari

C 210000 $ > 2204 l'-$ C 4K1I3 l' 3. 9enhitun 8olume ,am&uran masu$ tan$i :

olume tan$i

C C I"4"02 ft3 C 2K02= m3

9enuna$an fa,tor $eamanan 10J 9a$a olume tan$i menadi C I"4"02 ft3 > 11

olume tan$i

C 104II"=2 ft3 C 2IK31" m3

/

Mnn#!$n Di*#' /n Tin--i Tn-$i 7ntu$ tan$i 'eru$uran 'esar dan tertutu& diuna$an &ersamaan 3.12 %ro$nell and &oung

D 

C

..................................................................................................(1) Dari &ersamaan 3.12 %ro$nel and &oung



C

...........................................................................................(2)

 C  C ""=K3 >  3 C

C

( (

V 

5,5873

)

1/ 3

104995,682 5,5873

C 2"I ft C =10 m Diameter tan$i :

DC

C



> 2"I ft

)

1/ 3

C K0.I1 ft C 21.1 m Dari A&&endi> E %ro$nell and &oung hal '() u$uran standar tan$i yan diuna$an adalah : D C K0 ft  C 30 ft  C 20"0 ''l C 43"KK0 m 3 ehina dalam &eran,anan diren,ana$an menuna$an satu tan$i. al ini di$arena$an u$uran standar tan$i yan a$an diuna$an men,u$u&i $a&asitas metanol yan masu$ tan$i yaitu 2IK31" m3.

 Mnn#!$n J!*(. P(# /n T( S.(( Ti+ P(# Dari A&&endi> E untu$ D C K0 ft dan  C 30 ft terda&at " 'uah ,ourse. Diren,ana$an menuna$an le'ar &late $omersial  ft sehina untu$ tini 30 ft di&a$ai &late denan $ete'alan 'er'eda.

6 ft

6 ft

6 ft

6 ft

6 ft

Bahan yan di&ilih adalah car"on steel A 2=3 Grade   ta"el *'+*, hal -.*, %ro$nell# denan $ara$teristi$ : F C 12"0 &si E C =" J  C 012"  %e'al dindin tan$i dihitun denan &ersamaan 3.1 hal 4" %ro$nell :

ts 

C

...........................................................................................(3)

Dimana : ts C te'al shell in F C stress yan diiin$an &sia E C eMsiensi &enelasan D C diameter tan$i in & C te$anan tan$i l'-in 2  C ,orrosion allo+an,e in

&

C

...........................................................................................(4) ρ C

densitas air &ada 0 0F C 23K l'-ft3

 C tini dari dasar,ourse $e &un,a$ ft  C te$anan dalam tan$i &si Dari &ersamaan 3 dan 4 di&eroleh :

ts C

C

L

L 012"

C 001I1= (1) L 012"

L

Diren,ana$an menuna$an shell &late denan K2 in Butt+elded ,ourse (A ppendi/ 0, %ro$nell and &oung#+ 7ntu$ u$uran standart D C K0 ft dan  C 30 ft diuna$an " ,ourse denan u$uran 'er'eda.

C)!'" 1 ts C 001I1= (1) L 012" C 001I1= ( 30 1) L 012" C 01" in Dari $etentuan se&erti &ada hal 34 %ro$nell and &oung  di&ilih te'al shell standar "-= in. Diren,ana$an menuna$an 10 &late untu$ tia& ,oarse dan allo+an,e untu$ 8erti,al +elded oint (ara$ sam'unan antar &late) C "-32 in le'ar C  ft.

C

(%ro$nell and &oung, hal ..#

Dimana :  C &anan tia& &late ft D C diameter dalam tan$i L te'al shell ! C umlah &late @eld lenth C n > allo+a'le +elded oint ehina :

C  C 21I ft  6adi ,ourse 1 anan &late C 21I ft e'ar &late C  ft  %e'al &late C "-= in

C)!'" 2 ts C 001I1= (1) L 012"

C 001I1= ( 24 1) L 012" C 0"141 in Di&ilih te'al shell standar "-= in.

C  C 21I ft  6adi ,ourse 2 anan &late C 21I ft e'ar &late C  ft  %e'al &late C "-= in

C)!'" 4 ts C 001I1= (1) L 012" C 001I1= ( 1= 1) L 012" C 0412 in Di&ilih te'al shell standar 1-2 in.

C  C 21I" ft  6adi ,ourse 3 anan &late C 21I" ft e'ar &late C  ft  %e'al &late C 1-2 in

C)!'"  ts C 001I1= (1) L 012" C 001I1= (12 1) L 012" C 031 in Di&ilih te'al shell standar 3-= in.

C  C 21I" ft  6adi ,ourse 4 anan &late C 21I" ft e'ar &late C  ft  %e'al &late C 3-= in

C)!'" 5 ts C 001I1= (1) L 012" C 001I1= ( 1) L 012" C 021 in Di&ilih te'al shell standar 1-4 in.

C  C 21I" ft  6adi ,ourse " anan &late C 21I" ft e'ar &late C  ft  %e'al &late C 1-4 in

6 Mnn#!$n T)+ An-( !n#!$ C)ni3( R))6   %o& anle untu$ ,oni,al tan$i denan diameter le'ih dari 0 ft adalah 3 > 3 > 3-= hal .', %ro$nell and &oung# Bila diuna$an 10 &late tia& anle ma$a &anan tia& se,tion :

C  C 21I= ft

-

Mnn#!$n Tin--i H/ /n T( H/ Tn-$i

Mnn#!$n Tin--i H/ Tn-$i

udut in

adalah sudut cone roof  terhada& aris horisontal C D-(430. ts) C K0-(430 > 3-= ) C 11"

 %ini head dihitun denan &ersamaan : tan

C h-(0"D)

tan 11"C h-0" > K0 h

C 0" > K0 > tan 11" C K1 ft

Mnn#!$n T( H/ #n-$i  %e$anan &enyim&anan C 1 atm C 14K &si Fa$tor $eamanan 10 J ehina te$anan tan$i menadi 

C 11 > 14K &si C 11K &si

te'al head tan$i (%h) da&at dihitun denan &ersamaan :

 %h C

(ers. 1"4 Bro+nell)

C C 0KK in Diuna$an %h standar C 13-1 in

K"i*+!(n S+"i$"i Tn-$i Funsi: 9enam&un 9etanol K0J untu$ &ersediaan selama 30 hari ;ondisi :  %em&eratur : 30 0  %e$anan : 1 atm @uud : ,air  %i&e : ilinder 8erti$al denan /at 'ottom dan head ,oni,al roof  Bahan $onstru$si : ar'on teel A2=3 Grade   6umlah : 1 'uah Diameter : K0 ft  %ini : 30 ft  6umlah ourse : " 'uah ourse 1 : anan &late : 21I ft e'ar &late :  ft  %e'al shell : "-= in ourse 2 : anan &late : 21I ft e'ar &late :  ft  %e'al shell : "-= in ourse 3 : anan &late : 21I" ft e'ar &late :  ft  %e'al shell : 1-2 in ourse 4 : anan &late : 21I" ft

e'ar &late  %e'al shell ourse " : anan &late e'ar &late  %e'al shell

:  ft : 3-= in : 21I" ft :  ft : 1-4 in

 %ini head : K1 ft  %e'al head : 13-1 in  %ini total : 311 ft

D6#' P!"#$ Bro+nell loyd E. oun Ed+in .. 1I"I. Process 01uipment Design2 3essel Design. !e+ Delhi: @iley Eastern imited. 7lri,h Gael D. 1I=4. A Guide to 4hemical 0ngineering Process Design and 0conomics. ina&ore: 6ohn @iley N ons.