PABRIK CEMENT RETARDER DARI GYPSUM DENGAN PROSES GRANULASI.

PABRIK CEMENT RETARDER DARI GYPSUM DENGAN

PROSES GRANULASI

PRA RENCANA PABRIK

oleh :

FERO GUNA WIYONO

0831010031

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JATIM

SURABAYA

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Cement Retarder dari Gypsum dengan Proses Granulasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Cement Retarder dari Gypsum dengan Proses Granulasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Caecelia Pujiastuti, MT selaku dosen pembimbing.

4. Dosen Program Studi Teknik Kimia , FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur.

5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orang tua kami yang selalu mendoakan kami.

7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun penyusun harapkan dalam sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Kimia.

Surabaya , Juni 2012 Penyusun,

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Kebutuhan Cement retarder di Indonesia... I- 2 Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik Cement Retarder ... VII-4 Tabel VII.2. Fasilitas-fasilitas yang dapat menunjang keselamatan

kerja para karyawan ... VII-6 Tabel VIII.1. Standart Baku Mutu Air Bersih berdasarkan KepMenKes

No.492 Tahun 2010... VIII-2 Tabel VIII.2. Kebutuhan air proses untuk pabrik... VIII-3 Tabel VIII.3. Kebutuhan air pendingin untuk pabrik... VIII-3 Tabel VIII.4. Kebutuhan Listrik untuk Peralatan Proses ... VIII-62 Tabel VIII.5. Kebutuhan Listrik untuk Peralatan Utilitas... VIII-63 Tabel VIII.6. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan ... VIII-63 Tabel VIII.7. Jumlah lampu mercury yang dibutuhkan ... VIII-64 Tabel IX.1. Perkiraan Luas Pabrik ... IX-7 Tabel X.1. Jumlah karyawan Pabrik Cement Retarder ... X-9 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja Dan Gaji ... X-10 Tabel X.3. Jadwal kerja karyawan proses ... X-12 Tabel XI.1. Modal Sendiri pada Tahun Konstruksi... XI-7 Tabel XI.2. Modal Pinjaman pada Tahun Konstruksi ... XI-7 Tabel XI.3. Internal Rate of Return (IRR)... XI-8 Tabel XI.4. Rate On Equity (ROE) ... XI-9 Tabel XI.5. Pay Out Periode (POP)... XI-9

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1. Grafik kebutuhan cement retarder di Indonesia ... I-3 Gambar IX.1. Peta Lokasi Pabrik Cement Retarder ... IX-6 Gambar IX.2. Tata Letak Pabrik ... IX-8 Gambar X.1. Bagan Struktur Organisasi Perusahaan ... X-3 Gambar XI.1. Grafik BEP ( Break Even Point) ... XI-11

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

KATA PENGANTAR ... ii

INTISARI ... iv

DAFTAR TABEL... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR ISI... viii BAB I PENDAHULUAN ... I – 1 BAB II PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES... II – 1 BAB III NERACA MASSA ... III – 1 BAB IV NERACA PANAS ... IV – 1 BAB V SPESIFIKASI ALAT... V – 1 BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA... VI – 1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VII – 1 BAB VIII UTILITAS... VIII – 1 BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... IX – 1 BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ... X – 1 BAB XI ANALISA EKONOMI ... XI – 1 BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN... XII – 1 DAFTAR PUSTAKA

INTISARI

Perencanaan pabrik Cement Retarder ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 150.000 ton/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Industri Cement Retarder di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil, dengan meningkatnya kebutuhan Cement Retarder. Semakin meningkatnya pertumbuhan konstruksi juga akan menyebabkan kebutuhan bahan baku Cement Retarder semakin meningkat dimana produk ini merupakan salah satu komponen dalam pembuatan semen Portland. Berikut dibawah ini adalah ringkasan singkat hasil perhitungan dan pembahasan beberapa hal dari pabrik Cement Retarder :

1. Pendirian pabrik berlokasi di Kabupaten Tuban, Jawa Timur dengan ketentuan : a. Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

b. Sistem Organisasi : Garis dan Staff c. Jumlah Karyawan : 136 orang d. Sistem Operasi : Kontinyu

e. Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari 2. Bahan Baku :

a. Gypsum rock (CaSO4.2H2O) : 20050,0355 kg / jam 3. Kebutuhan Utilitas :

a. Bahan bakar : 49027,2401 liter / hari ( diesel oil) 1759,8466 liter/hari (Fuel oil) b. Air : 2643,0723 m3 / hari

c. Listrik : 620,8895 kWh

d. PAC : 1984,9179 liter/jam e. Alum : 1950,3765 liter/jam f. Desinfektan : 4,82 kg/hari

4. Umur Pabrik : 10 tahun 5. Masa Konstruksi : 2 Tahun

6. Lokasi Pabrik : Kabupaten Tuban, Jawa Timur 7. Hasil Analisa Ekonomi :

a. Modal Tetap (FCI) : Rp. 195,310,907,035.17 b. Modal Kerja (WCI) : Rp. 5,191,897,738.69 c. Modal Total (TCI) : Rp. 200,502,238,715.54

d. Internal Rate of Return (IRR) : 26,77% e. Rate On Equity (ROE) : 39,63%

f. Pay Out Periode (POP) : 3,59 tahun g. Break Event Point (BEP) : 39,52%

PENDAHULUAN I - 1

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang

Cement retarder mengandung banyak calcium sulfate dan dikenal dengan beberapa nama antara lain : Plaster of Paris, Gypsum Plaster, atau Stucco akan tetapi dari semua nama tersebut mewakili bentuk dari calcium sulfate itu sendiri. Cement retarder (calcium sulfate) dapat dibuat dengan mengkalsinasi serbuk (powder) dari batuan gypsum untuk memisahkan tiga per empat air yang terkandung pada proses kristalisasi.

Industri gypsum dan industri plester sangat dekat hubungannya dengan industri di bidang konstruksi, misalnya pembuatan bahan bangunan. Hal ini dapat dilihat bahwa 90% gypsum digunakan untuk bahan bangunan. Berdasarkan hal tersebut, maka produksi gypsum mengikuti siklus untuk bahan konstruksi. Selain itu calcium sulfate digunakan sebagai “filler” atau bahan tambahan untuk menbentuk komposisi cat, kertas, dan lain sebagainya.(Faith,W.L,Keyes,D.B& Clark,R.L,1960)

Calcium sulfate sebagai retarder adalah bahan tambah yang berfungsi untuk menghambat waktu pengikatan beton. Penggunaannya untuk menunda waktu pengikatan beton (setting time) misalnya karena kondisi cuaca yang panas, atau memperpanjang waktu pengerasan untuk menghindari cold joints. Proses percepatan hidrasi berarti bahwa semen menggunakan sejumlah air untuk hidrasi yang sedianya digunakan untuk memberikan sifat workabilitas. Oleh karena itu, diperlukan air yang lebih untuk mempertahankan nilai slump pada tingkat yang diinginkan, yang berarti kuat tekan beton menjadi berkurang. Temperatur yang tinggi, kelembaban yang rendah dan angin menyebabkan penguapan air yang sangat cepat dalam campuran pada saat musim panas. Pengeringan beton ini menimbulkan cracking pada permukaan.

Demikian sehingga calcium sulfate ini penting pada kegiatan industri kimia semen dengan nilai komoditas yang relatif ekonomis dan jumlah kebutuhan

PENDAHULUAN I - 2

yang semakin meningkat setiap tahun seiring pertumbuhan konstruksi di Indonesia menjadi alasan kami untuk merencanakan pabrik cement retarder ini.

Pada pabrik cement retarder yang akan direncanakan ini, bahan baku gypsum digunakan gypsum dari Kabupaten Tuban - Jawa timur dan daerah lain seperti Kabupaten Kulon progo – D.I. Yogyakarta yang merupakan daerah eksplorasi yang masih mengandung deposit gypsum yang banyak.

I.2. Manfaat

Kegunaan terbesar dari cement retarder adalah sebagai bahan baku pada proses pembuatan semen Portland dimana cement retarder ini digunakan sebagai penghambat atau memperlambat (retard) reaksi pengerasan pada semen sehingga membantu proses penyempurnaan campuran semen.

I.3. Aspek Ekonomi

Kebutuhan cement retarder di Indonesia semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia semen. Kebutuhan cement retarder di Indonesia dapat dilihat pada tabel sebagai berikut :

Tabel I.1. Kebutuhan Cement retarder di Indonesia Tahun Kapasitas Produksi

(ton/tahun)

2004 43370 2005 46000 2006 50280 2007 50718 2008 55615 2009 59486 Sumber :BPS (Badan Pusat Statistik)

Berdasarkan data tersebut diatas dapat disimpulkan bahwa kebutuhan cement retarder di Indonesia tiap tahun meningkat, sehingga produksi cement

PENDAHULUAN I - 3

retarder di Indonesia masih perlu peningkatan untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Berdasarkan tabel di atas, dapat dibuat grafik hubungan antara kebutuhan produk dengan tahun produksi.

Gambar I.1 : Grafik kebutuhan cement retarder di Indonesia

Dari grafik di atas, dengan metode regresi linier maka diperoleh persamaan untuk mencari kebutuhan pada tahun tertentu dengan persamaan :

Y = 3138 X – 6 x 1006

Keterangan : Y = Kebutuhan (ton/tahun) X = Tahun ke-n

Pabrik cement retarder ini direncanakan beroperasi pada tahun 2014 sehingga untuk mencari kebutuhan pada tahun 2014, maka X = 2014.

Kebutuhan pada tahun 2014 : Y = [ 3138 x 2014 ] – 6.106 = 319932 ton/th

Untuk kapasitas terpasang pabrik, diambil asumsi 50% dari kebutuhan total, sehingga kapasitas pabrik = 50% x 319932 ton/tahun = 159.966 ton/tahun. Sehingga diasumsikan untuk diambil kapasitas sebesar = 150.000 ton/tahun.

PENDAHULUAN I - 4

I.4. Sifat bahan baku dan produk ( Perry 7th,1997) Bahan baku :

1.4.1. Gypsum

Formula : CaSO4.2H2O (kandungan terbesar = 96%) Berat molekul : 172.17

Warna : putih

Bentuk : batuan monoclonic Specific gravity : 2.32

Melting Point : 128oC Boiling Point : 163oC Solubility, cold water : 0.223 Solubility, hot water : 0.257

Solubility, others : larut dalam alkali

Produk : I.4.2. Cement retarder

Formula : CaSO4.2H2O (kandungan terbesar = 99%) Berat molekul : 172.17

Warna : putih

Bentuk : Powder

Specific gravity : 2.96 Melting Point : 1450oC Boiling Point : 1193oC Solubility, cold water : 0.298 Solubility, hot water : 0.1619

Solubility, others : larut dalam alkali

I.5. Kegunaan

1. Industry semen Portland : 17.0% ; sebagai retarder 2. Pertanian : 8.5% ; sebagai bahan pupuk 3. Industry kaca, gigi, plaster : 2.5% ; bahan campuran

PENDAHULUAN I - 5

4. Sementasi : 24.0% ; bahan campuran

5. Wallboard : 48.0% ; bahan campuran

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES II - 1

BAB II

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES II.1. Macam proses

Pada umumnya proses pembuatan cement retarder dilakukan dengan cara

kalsinasi batuan gypsum. Untuk produk cement retarder dalam bentuk

hemi-hydrate dilakukan dengan kalsinasi pada suhu sekitar 160 oC dimana pada suhu tersebut gypsum kehilangan sekitar 1.5 % molekul air.

Reaksi yang terjadi adalah : ( Kirk Othmer, 1962)

CaSO4.2H2O(s) CaSO4. ½ H2O(s) + 1 ½ H2O (G)

Apabila produk yang diinginkan adalah calcium sulfate anhydrate, maka proses kalsinasi gypsum dilakukan pada suhu lebih tinggi. Calcium sulfate anhydrate terdiri dari 2 macam produk yaitu calcium sulfate anhydrate soluble dan calcium sulfate anhydrate insoluble. Untuk calcium sulfate anhydrate soluble proses kalsinasi dilakukan pada suhu 1400C sampai dengan 2000C. Untuk calcium sulfate anhydrate insoluble dapat diperoleh dengan proses kalsinasi pada suhu 9000C selama 1 jam. Reaksi yang terjadi : (kirk Othmer, 1962)

CaSO4.2H2O(s) CaSO4(s) + 2H2O (G)

Pada pembuatan cement retarder dari gypsum ini, proses kalsinasi dapat dibedakan menjadi dua, tergantung pada alat kalsinasi (calciner) yang digunakan. Terdapat 2 cara kalsinasi yaitu kalsinasi dengan menggunakan vertical kiln dan kalsinasi dengan menggunakan horizontal kiln atau lebih dikenal dengan rotary

kiln.

A.Kalsinasi dengan Vertikal Kiln

Pada proses ini kalsinasi dilakukan dengan cara mengumpankan gypsum pada bagian atas kiln dan kemudian dihembuskan udara panas dari bagian bawah kiln sehingga terjadi proses kalsinasi secara berlawanan arah. Kondisi operasi pada vertical kiln pada tekanan 1 atm dengan suhu operasi 1600C dengan waktu tinggal 150 menit(2,5 jam).

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES II - 2

B. Kalsinasi dengan Rotary Kiln

Pada proses ini kalsinasi dilakukan dengan cara memasukkan gypsum pada bagian pemasukan kiln dan kemudian dihembuskan udara panas secara berlawanan arah. Kondisi operasi pada rotary kiln pada tekanan 1 atm dengan suhu operasin 9000C dengan waktu tinggal 15 - 30 menit.

II.2. Pemilihan proses

Berdasarkan uraian diatas maka proses pembuatan cement retarder dapat dilakukan denagn kalsinasi vertical kiln maupun horizontal kiln dengan perbedaan kondisi operasinya adalah sebagai berikut :

Nama Proses

Pembatas Vertikal Horizontal

Bahan baku Gypsum Gypsum

Operasi 10 -15menit 15-30 menit

Alat utama Vertical shaft kiln Rotary kiln

Ukuran produk 100 mesh 100 mesh

Suhu 1600C 9000C

Peralatan sederhana Kompleks

Dari tabel diatas dipilih proses pembuatan cement retarder dari gypsum dengan proses kalsinasi menggunakan vertical kiln dengan factor-faktor :

1. Operasi pabrik sederhana

2. Suhu operasi rendah sehingga utilitas rendah 3. Peralatan lebih sederhana

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES II - 3

II.2. Uraian proses Flowsheet Dasar :

Sumber : (Faith,W.L,Keyes,D.B& Clark,R.L,1960)

Bahan baku gypsum dalam bentuk serbuk dari gudang dimasukkan pada bin dengan bantuan belt conveyor dan bucket elevator. Gypsum kemudian dimasukkan pada slurry tank untuk dicampur dengan air proses agar impuritis pada gypsum dapat terlarut. Penambahan air proses dilakukan sampai dengan kadar larutan 35 % solid. Larutan dipompa menuju ke vacum filter untuk pemisahan cake dan filtrat, dimana filtrat berupa impuritis dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan cake berupa gypsum diumpankan pada rotary dryer dengan screw conveyor.

Pada rotary dryer, cake dikeringkan pada suhu 1000C dengan bantuan udara panas secara countercurrent. Udara dihembuskan oleh blower dan dipanaskan pada heater. Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan oleh cyclone, dimana udara panas dibuang ke udara bebas sedangkan padatan yang terpisah secara bersamaan dengan produk bawah rotary dryer dimasukkan ke vertical shaft kiln dengan belt conveyor dan bucket elevator.

Pada vertical shaft kiln terjadi proses kalsinasi gypsum menjadi calcium sulfate hemihydrate pada suhu 1600C dengan bantuan udara panas yang dibakar oleh fuel oil.

Produk calcium sulfate hemihydrate kemudian dimasukkan pada cooling conveyor untuk didinginkan dengan suhu 350C. Produk gas dari vertical shaft kiln dan padatan yang terikut dipisahkan pada cyclone dimana gas dibuang ke pengolahan limbah gas (karena masih mengandung (fly ash) sedangkan padatan

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES II - 4

dimasukkan pada cooling conveyor untuk didinginkan dengan suhu 350C. Calcium sulfat kemudian dimasukkan menuju ke granulator.

Pada granulator, calcium sulfate hemihydrate kemudian digranulasi dengan penambahan air proses. Granular cement retarder kemudian dimasukkan pada ball mill dengan bantuan screw conveyor dan bucket elevator.

Pada ball mill produk kemudian dihaluskan sampai dengan ukuran 100 mesh, kemudian disaring pada screen. Produk oversize berukuran (lebih dari 100 mesh) dimasukkan kembali ke ball mill sedangkan produk undersize (berukuran 100 mesh) ditampung pada silo sebagai produk cement retarder yang seragam (Kirk othmer,1962).

NERACA MASSA III - 1

BAB III NERACA MASSA Kapasitas Produksi : 150.000 ton/tahun

1. SLURRY TANK (M-120)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam)

Gypsum dari F-113: Campuran ke H-130:

CaSO4.2H2O = 19248,0341 CaSO4.2H2O = 19248,0341

CaCO3 = 601,5011 CaCO3 = 601,5011

MgCO3 = 100,2052 MgCO3 = 100,2052

NaCl = 80,2001 NaCl = 80,2001

Impuritis = 20,0500 Impuritis = 20,0500

Jumlah = 20050,0355 H2O = 37235,7803

Air proses

H2O = 37235,7803

NERACA MASSA III - 2

2. ROTARY DRUM VACUM FILTER (H-130)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) Campuran gypsum dari M-120: Cake gypsum ke B-210:

CaSO4.2H2O = 19248,0341 CaSO4.2H2O = 18215,5919

CaCO3 = 601,5011 CaCO3 = 570,9568

MgCO3 = 100,2052 MgCO3 = 91,6854

NaCl = 80,2001 NaCl = 4,0100

Impuritis = 20,0500 H2O = 1861,7890

H2O = 37235,7803 Jumlah = 20744,0331

Jumlah = 57285,8158

Filtrat ke WTP:

Air pencuci: CaSO4.2H2O = 73,9316

H2O = 9437,0598 CaCO3 = 0,4952

MgCO3 = 3,7496

NaCl = 76,1901

Impuritis = 20,0500

H2O = 35373,9913

Jumlah = 35548,4079

Air pencuci:

CaSO4.2H2O = 958,5106

CaCO3 = 30,0490

MgCO3 = 4,8152

H2O = 9437,0598

Jumlah = 10430,4345

NERACA MASSA III - 3

3. ROTARY DRYER (B-210)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) Gypsum dari H-130: Gypsum ke J-214:

CaSO4.2H2O = 18215,5919 CaSO4.2H2O = 18213,7703

CaCO3 = 570,9568 CaCO3 = 570,8997

MgCO3 = 91,6854 MgCO3 = 91,6762

NaCl = 4,0100 NaCl = 4,0096

H2O = 1861,7890 Jumlah = 18880,3559

Jumlah = 20744,0331 Gypsum ke H-211:

CaSO4.2H2O = 1,8216

CaCO3 = 0,0571

MgCO3 = 0,0092

NaCl = 0,0004

H2O = 1861,7890

Jumlah = 1863,6772

NERACA MASSA III - 4

4. CYCLONE-1 (H-211)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) Gypsum dari B-210 : Gypsum ke J-214 :

CaSO4.2H2O = 1,8216 CaSO4.2H2O = 1,8033

CaCO3 = 0,0571 CaCO3 = 0,0565

MgCO3 = 0,0092 MgCO3 = 0,0091

NaCl = 0,0004 NaCl = 0,0004

H2O = 1861,7890 Jumlah = 1,8693

Jumlah = 1863,6772 Gypsum ke Udara bebas :

CaSO4.2H2O = 0,0182

CaCO3 = 0,0006

MgCO3 = 0,0001

NaCl = 0,000004

H2O = 1861,7890

Jumlah = 1861,8079

NERACA MASSA III - 5

5. SCREW CONVEYOR-2 (J-214)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam)

Gypsum dari B-210: Gypsum ke B-220:

CaSO4.2H2O = 18213,7703 CaSO4.2H2O = 18215,5737

CaCO3 = 570,8997 CaCO3 = 570,9563

MgCO3 = 91,6762 MgCO3 = 91,6853

NaCl = 4,0096 NaCl = 4,0096

Jumlah = 18880,3559 Jumlah = 18882,2248

Gypsum dari H-211

CaSO4.2H2O = 1,8033

CaCO3 = 0,0565

MgCO3 = 0,0091

Jumlah = 1,8689

NERACA MASSA III - 6

6. VERTICAL SHAFT KILN (B-220)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) Gypsum dari J-214: CaSO4.1/2H2O ke J-230:

CaSO4.2H2O = 18215,5737 CaSO4.1/2H2O = 15354,6166

CaCO3 = 570,9563 CaCO3 = 570,8992

MgCO3 = 91,6853 MgCO3 = 91,6761

NaCl = 4,0096 NaCl = 4,0092

Jumlah = 18882,2248 Jumlah = 16021,2011

Campuran ke H-221:

CaSO4.1/2H2O = 1,5356

CaCO3 = 0,0571

MgCO3 = 0,0092

NaCl = 0,0004

H2O(gas) = 2859,4215

Jumlah = 2861,0237

NERACA MASSA III - 7

7. CYCLONE-2 (H-221)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) Gypsum dari B-220 : CaSO4.1/2 H2O ke J-230:

CaSO4.1/2H2O = 1,5356 CaSO4.1/2H2O = 1,5203

CaCO3 = 0,0571 CaCO3 = 0,0565

MgCO3 = 0,0092 MgCO3 = 0,0091

NaCl = 0,0004 NaCl = 0,0004

H2O(gas) = 2859,4215 Jumlah = 1,5863

Jumlah = 2861,0237

Campuran ke Udara bebas :

CaSO4.1/2H2O = 0,0154

CaCO3 = 0,0006

MgCO3 = 0,0001

NaCl = 0,000004

H2O(gas) = 2859,4215

Jumlah = 2859,4375

NERACA MASSA III - 8

8. COOLING CONVEYOR (J-230)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) CaSO4.1/2 H2O dari B-220 : CaSO4.1/2 H2O ke X-310 :

CaSO4.1/2H2O = 15354,6166 CaSO4.1/2H2O = 15356,1369

CaCO3 = 570,8992 CaCO3 = 570,9557

MgCO3 = 91,6761 MgCO3 = 91,6852

NaCl = 4,0092 NaCl = 4,0092

Jumlah = 16021,2011 Jumlah = 16022,7870 CaSO4.1/2 H2O dari H-221:

CaSO4.1/2H2O = 1,5203

CaCO3 = 0,0565

MgCO3 = 0,0091

Jumlah = 1,5859

Total = 16022,7870 Total = 16022,7870

9. GRANULATOR (X-310)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) CaSO4.1/2 H2O dari J-230: CaSO4.2 H2O ke C-320:

CaSO4.1/2H2O = 15356,1369 CaSO4.2H2O = 18215,5555

CaCO3 = 570,9557 CaCO3 = 570,9557

MgCO3 = 91,6852 MgCO3 = 91,6852

NaCl = 4,0092 NaCl = 4,0092

Jumlah = 16022,7870 H2O = 57,1884

Air proses : Jumlah = 18939,3939

H2O = 2916,6070

NERACA MASSA III - 9

10. BALL MILL (C-320)

Komponen Masuk(kg/jam) Komponen keluar(kg/jam) CaSO4.2H2O dari X-310 : CaSO4.2H2O ke H-321:

CaSO4.2H2O = 18215,5555 CaSO4.2H2O = 21430,0653

CaCO3 = 570,9557 CaCO3 = 671,7126

MgCO3 = 91,6852 MgCO3 = 107,8649

NaCl = 4,0092 NaCl = 4,7167

H2O = 57,1884 H2O = 67,2804

Jumlah = 18939,3939 Jumlah = 22281,6399

CaSO4.2H2O dari H-321(over size):

CaSO4.2H2O = 3214,5098

CaCO3 = 100,7569

MgCO3 = 16,1797

NaCl = 0,7075

H2O = 10,0921

Jumlah = 3342,2460

NERACA MASSA III - 10

11. SCREEN (H-321)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (Kg/jam) CaSO4.2H2O dari C-320: CaSO4.2H2O (under size) ke F-410: CaSO4.2H2O = 21430,0653 CaSO4.2H2O = 18215,5555

CaCO3 = 671,7126 CaCO3 = 570,9557

MgCO3 = 107,8649 MgCO3 = 91,6852

NaCl = 4,7167 NaCl = 4,0092

H2O = 67,2804 H2O = 57,1884

Jumlah = 22281,6399 Jumlah = 18939,3939

CaSO4.2H2O ke C-320(Recycle):

CaSO4.2H2O = 3214,5098

CaCO3 = 100,7569

MgCO3 = 16,1797

NaCl = 0,7075

H2O = 10,0921

Jumlah = 3342,2460

NERACA PANAS IV - 1

BAB IV NERACA PANAS

1. ROTARY DRYER (B-210)

KomponenMasuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

∆H CaSO4.2H2O dari H-130 : ∆H CaSO4.2H2O ke J-214 :

∆H CaSO4.H2O = 24773,2050 ∆H CaSO4.H2O = 371743,0527 ∆H CaCO3 = 565,2473 ∆H CaCO3 = 8951,7080 ∆H MgCO3 = 92,6022 ∆H MgCO3 = 1383,3940 ∆H NaCl = 4,1303 ∆H NaCl = 62,7102

∆H H2O = 9308,9451 Jumlah : = 382140,8649

Jumlah = 34744,1299

∆H Udara panas + padatan terikut ke H-211 :

∆H CaSO4.H2O = 42,2237

∆H Udara panas : ∆H CaCO3 = 1,0237 ∆H Udara + H2O(UAP) = 6768740,1599 ∆H MgCO3 = 0,1571

∆H NaCl = 0,0071

∆H H2O = 1079186,0017

∆H Udara + H2O UAP) = 5269047,6680

Jumlah = 6348277,0815

Q loss = 73066,3433

Total = 6803484,3898 Total = 6803484,3898

2. HEATER (E-213)

KomponenMasuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

∆H udara bebas dari G-212 : ∆H udara panas ke B-210 :

∆H Udara + H2O( uap) = 19682,5281 ∆H Udara + H2O (uap) = 6768740,1599 Q supply(steam) = 7104271,1914 Q loss = 355213,5596

NERACA PANAS IV - 2

3. VERTICAL SHAFT KILN (B-220)

KomponenMasuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

∆H CaSO4.2H2O dari J-214: ∆H CaSO4.1/2 H2O ke J-230 :

∆H CaSO4.H2O = 371779,8589 ∆H CaSO4.1/2 H2O = 484591,7005 ∆H CaCO3 = 8952,5943 ∆H CaCO3 = 16681,6739 ∆H MgCO3 = 1383,5309 ∆H MgCO3 = 2489,9233

∆H NaCl = 62,7102 ∆H NaCl = 114,0218

Jumlah = 382178,6944 Jumlah = 503877,3195

∆H Udara panas + padatan terikut ke H-221:

∆H CaSO4.1/2 H2O = 53,9308

∆H Udara panas : ∆H CaCO3 = 1,8710 ∆HUdara + H2O(UAP) = 18943136,8156 ∆H MgCO3 = 0,2771

∆H NaCl = 0,0127

∆H H2O gas = 1742988,9395 ∆H Udara + H2O (UAP) = 14646741,3400 Jumlah = 16389786,3675

∆ H Reaksi = 2319308,5100

Q loss = 112343,3130

NERACA PANAS IV - 3

4. COOLING CONVEYOR (J-230)

KomponenMasuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

∆H CaSO4.1/2 H2O dari B-220: ∆H CaSO4.1/2 H2Oke X-310:

∆H CaSO4.1/2 H2O = 484591,7005 ∆H CaSO4.1/2 H2O = 35933,3603 ∆H CaCO3 = 16681,6739 ∆H CaCO3 = 1136,2018 ∆H MgCO3 = 2489,9233 ∆H MgCO3 = 184,2872

∆H NaCl = 114,0218 ∆H NaCl = 8,2590

Jumlah = 503877,3195 Jumlah = 37262,1083

Q terserap = 466670,7293

∆H CaSO4.1/2 H2O dari H-221:

∆H CaSO4.1/2 H2O = 53,3915

∆H CaCO3 = 1,8523

∆H MgCO3 = 0,2743

Jumlah = 55,5181

NERACA PANAS IV - 4

5. GRANULATOR (X-310)

KomponenMasuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

∆H CaSO4.1/2 H2O dari J-230: ∆H CaSO4.2H2O ke C-32O:

∆H CaSO4.1/2 H2O = 35933,3603 ∆H CaSO4.2 H2O = 24773,1554 ∆H CaCO3 = 1136,2018 ∆H CaCO3 = 565,2461 ∆H MgCO3 = 184,2872 ∆H MgCO3 = 92,6020

∆H NaCl = 8,2590 ∆H NaCl = 4,1295

Jumlah = 37262,1083 ∆H H2O = 285,9419

Jumlah = 25721,0750

Q terserap = 662853,0458

∆ H Reaksi = 651312,0125

SPESIFIKASI ALAT V - 1

BAB V

SPESIFIKASI ALAT Kapasitas produksi = 150.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. GUDANG GYPSUM ( F - 110 )

Fungsi : Menampung gypsum dari supplier

Tipe/bentuk : Bangunan empat persegi panjang

Kapasitas : 6188,9559 m3

Dimensi : Panjang : 30,31 meter

Lebar : 20,21 meter

Tinggi : 10,10 meter

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. BELT CONVEYOR-1 ( J - 111 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari gudang (F-110) ke Bucket

elevator (J-112)

Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rools of equal lenght Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt width : 14 in

Trough width : 9 in

Panjang : 38,1 ft

Skirt seal : 2 in

Belt speed : 200 ft/min

Sudut elevasi : 21,8o

Power total : 3,5 hp

SPESIFIKASI ALAT V - 2

Bahan konstruksi : Steel

Jumlah : 1 buah

3. BUCKET ELEVATOR-1 ( J - 112 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari belt conveyor (J-111) ke

BIN (F-113).

Tipe : Centrifugal discharge bucket elevator

Kapasitas maksimum : 27 ton/jam Ukuran bucket : 8" x 5" x 5.5"

Bucket spacing : 14 in

Kecepatan bucket : 167,1 ft/min

Tinggi bucket elevator: 35 ft

Putaran poros : 31,93 rpm

Power : 4 hp

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

4. BIN ( F - 113 )

Fungsi : Menampung sementara bahan sebelum masuk ke slurry

tank (M-120).

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas plat bawah conis.

Kapasitas : 2857 cuft

Diameter : 12,21 ft

Tinggi : 24,41 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Tinggi tutup bawah : 3,52 ft

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

SPESIFIKASI ALAT V - 3

5. SLURRY TANK (M - 120 )

Fungsi : Membuat campuran gypsum 35%.

Tipe : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

* Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)

* Waktu operasi = 1 jam

Kapasitas : 1904,1 ft3

Diameter : 10,7 ft

Tinggi shell : 21,32 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tinggi tutup : 1,51 ft

Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan : Carbon Steel SA 240 Grade S (Type 304)

Jumlah : 1 buah

Dimensi pengaduk :

Tipe : 6 flate blade turbin with 4 baffle

Diameter impeler : 3,60 ft

Lebar blade : 0,71 ft

Panjang balde : 0,88 ft

Lebar baffle : 0,88 ft

Jumlah baffle : 4 buah

Power motor : 127 hp

Jumlah pengaduk : 4 buah

6. POMPA ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan campuran CaSO4.2H2O dari slurry tank

(M-120) ke rotary drum vacuum filter (H-130).

Tipe : Centrifugal Pump

SPESIFIKASI ALAT V - 4

Total Dynamic Head : 79,70 ft lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 11 hp

Jumlah : 1 buah

dimensi pipa : 2 ½ in sch 40

effisiensi pompa : 58%

7. ROTARY DRUM VACUM FILTER ( H - 130 )

Fungsi : Memisahkan cake dan filtrate campuran gypsum 35 %

Tipe : Standart rotary drum vacuum filter

Diameter : 4,24 m

Panjang : 6,78 m

Putaran : 10 rpm

Bahan : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

8. SCREW CONVEYOR-1 ( J - 131 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari vacum filter (H-130) ke rotary

dryer (B-210)

Tipe : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 351,6 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 55 rpm

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : carbon steel

9. ROTARY DRYER ( B - 210 )

Fungsi : Megeringkan bahan dengan bantuan udara panas

SPESIFIKASI ALAT V - 5

Kondisi operasi :

Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi = 100oC ( Kirk othmer,1962 : 439)

Kapasitas : 20744,03 kg /jam

Isolasi : batu isolasi

Tebal isolasi : 12 in

Tebal shell : 3/16 in

Diameter : 5,22 ft

Panjang : 31 ft

Tinggi bahan : 0,13 ft

Sudut rotary : 1,55 o

Power : 115 hp

Bahan konstruksi : steel

Jumlah : 1 buah

10.CYCLONE -1 (H-211)

Fungsi : Memisahkan padatan dari aliran udara panas

Tipe : Cyclone separator

Kapasitas : 38270,24 lb/jam

Ukuran : Bc = 10,97 ft ; Lc = 87,76 ft

Dc = 43,88 ft ; Sc = 5,4853 ft

De = 21,94 ft ; Zc = 87,76 ft

Hc = 21,94 ft ; Jc = 10,97 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

SPESIFIKASI ALAT V - 6

11.BLOWER-1 (G-212)

Fungsi : Untuk menghembuskan udara menuju rotary dryer

Tipe : Centrifugal blower

Kapasitas : 7605 cuft/menit

HP shaft : 35 hp

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

12.HEATER ( E - 222 )

Fungsi : Memanaskan udara sampai 120 oC

Tipe : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger ( Fixed tube)

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu =120C(suhu masuk rotary dryer)

- Waktu proses = continuous

Di gunakan shell dengan ID = 37 in, Baffle space = 5 in,Passes = 1

Dan Untuk Tube side dengan :

~ Number and length = 914, 16'0"

~ OD,BWG,pitch = 3/4 in, 16 BWG,1 in-square

~ Passes = 2

(KERN,1950;Tabel 9-10 hal.841-843)

Faktor kekotoran gabungan minimal 0,003 J.Ft2.oF / BTU ∆P steam maksimal 10 Psi dan ∆P udara maksimal 10 Psi

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tube : OD : ¾ in; 16 BWG

Panjang : 16 ft

Pitch : 1 in square

Jumlah tube : 914

Passes : 2

Shell : ID : 37 in

SPESIFIKASI ALAT V - 7

Luas permukaan shell : 0,3212 ft2 Luas permukaan tube : 0,6230 ft2 Heat exchanger area,A: 2870,7 ft2

13.SCREW CONVEYOR-2 ( J - 214 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari rotary dryer (B-210) ke bucket

elevator (J-215)

Tipe : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 285,83 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 55 rpm

Power : 4 hp

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : carbon steel

14.BUCKET ELEVATOR-2 ( J - 215 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari screw conveyor (J-214) ke

vertical shaft kiln (B-220).

Tipe : Centrifugal discharge bucket elevator

Kapasitas : 18,88 ton/jam

Tinggi Elevasi : 77 ft

Kecepatan Bucket : 157,35 ft/menit

Bucket Spasing : 14 in

Ukuran Bucket : 8" x 5" x 5.5"

Power : 5.0 hp

Jumlah : 1 buah

Putaran poros(head shaft) : 30,071 rpm

SPESIFIKASI ALAT V - 8

15.VERTICAL SHAFT KILN (B-220)

(Penjelasan lebih mendetail ada di perancangan alat utama)

Fungsi : Kalsinasi gypsum menjadi calcium sulfate hemihydrate

Tipe : Standard Shaft Kiln ( Central burner)

Diameter : 3,12 ft

Tinggi : 31,19 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Isolasi : 12 in

Jumlah : 2 buah(1 buah standby running)

Spesifikasi burner :

Fungsi : Menghasilkan gas panas yang akan dipakai dalam kiln

Tipe : General purpose burner

Ukuran : Tinggi burner = 0,83 ft

Panjang burner = 4 ft

Exposed burner = 7 ft

Volume burner = 105 cuft

Tebal refractory brick= 20 in

Tebal isolasi = 5 in

Kapasitas : 10482,8442 kg/jam

Jumlah : 2 buah (1 buah standby running)

16.CYCLONE -2 (H-221)

Fungsi : Memisahkan padatan dari aliran udara panas

Tipe : Cyclone separator

Kapasitas : 29423,2288 lb/j

Ukuran : Bc = 10,98 ft ; Lc = 87,87 ft

Dc = 43,93 ft ; Sc = 5,49 ft De = 21,96 ft ; Zc = 87,87 ft

SPESIFIKASI ALAT V - 9

Hc = 21,97 ft ; Jc = 10.98 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 1/4 in

Tebal tutup bawah : 1/4 in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah : 1 buah

17.BLOWER -2 (G-222)

Fungsi : Untuk menghembuskan udara menuju rotary dryer

Tipe : Centrifugal blower

Kapasitas : 5145,9 cuft/menit

HP shaft : 24 hp

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

18.COOLING CONVEYOR ( J-230)

Fungsi : Memindahkan bahan dari vertical shaft kiln (B-220) ke

X-310 disertai proses pendinginan bahan sampai dengan 35 Co

Tipe : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 242,54 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 55 rpm

Power : 3,5 hp

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : carbon steel

19.GRANULATOR ( X - 310 )

Fungsi : Granulasi Calsium sulfate hemihydrate dengan bantuan

SPESIFIKASI ALAT V - 10

Tipe : Standar garnulator

Kapasitas maksimum : 3,57 m3

Diameter : 1,5 meter

Panjang : 9,1 meter

Putaran drum : 6 rpm

Putaran pengaduk : 5 ¼ rpm

Power : 7,5 KW : 5,6 Hp

Bahan konstruksi : carbon steel

Cooling nozzle : 2 in

Jumlah : 1 buah

20.SCREW CONVEYOR-3 (J - 311)

Fungsi : Memindahkan bahan dari granulator (X-310) ke bucket

elevator (J-312).

Tipe : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 286,41 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 55 rpm

Power : 4 hp

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : carbon steel

21.BUCKET ELEVATOR -3 (J-312 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari screw conveyor (J-311) ke

ball mill (C-320).

Tipe : Centrifugal discharge bucket elevator

Kapasitas : 18,94 ton/jam

Tinggi Elevasi : 52 ft

Kecepatan Bucket : 157,83 ft/menit

SPESIFIKASI ALAT V - 11

Ukuran Bucket : 8" x 5" x 5.5"

Power : 4 hp

Jumlah : 1 buah

Putaran poros(head shaft) : 30,16 rpm

Bahan : Carbon Steel

22. BALL MILL ( C-320 )

Fungsi : Memperkecil ukuran sampai menjadi 100 mesh

Tipe : Marcy ball mill

Diameter Mill : 7 ft

Panjang Mill : 5 ft

Bahan Mill : Carbon steel

Diameter Ball : 0,51 in

Bahan ball : steel ball

Kecepatan putar : 24 rpm

Power : 130 Hp

Kapasitas : 455 ton/hari

Jumlah : 1 buah

23. SCREEN (H- 321)

Fungsi : Menyeragamkan bahan yang telah dihaluskan

Tipe : High Speed Vibrating Screen

Kecepatan vibrasi : 3600 vibrasi / menit

Ukuran : 97 x 120 in

Power : 4 Hp

Kapasitas : 535 ton/hari

Jumlah : 1 buah

24. BUCKET ELEVATOR -4 (J-322 )

Fungsi : Memindahkan bahan oversize dari screen (H-321) ke

SPESIFIKASI ALAT V - 12

Tipe : Centrifugal discharge bucket elevator

Kapasitas : 3,324 ton/jam

Tinggi Elevasi : 25 ft

Kecepatan Bucket : 53,7 ft/menit

Bucket Spasing : 12 in

Ukuran Bucket : 6" x 4" x 4.5"

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

Putaran poros(head shaft) : 10,27 rpm

Bahan : Carbon Steel

25. BELT CONVEYOR-2 ( J - 323 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari bucket elevator (J-322) ke

ball mill (C-320)

Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rools of equal lenght Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt width : 14 in

Trough width : 9 in

Panjang : 38,1 ft

Skirt seal : 2 in

Belt speed : 200 ft/min

Sudut elevasi : 21,8o

Power total : 3,5 hp

Alat pembantu : Hopper Chute (pengumpan)

Bahan konstruksi : Steel

Jumlah : 1 buah

26. SILO CEMENT RETARDER (F-410)

Fungsi : Menampung produk bahan(cement retarderr)

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas plat dan tutup bawah

SPESIFIKASI ALAT V - 13

Kapasitas : 8129,02 cuft

Diameter : 17,3 ft

Tinggi : 34,6 ft

Tebal shell : 1/3 in

Tebal tutup atas : 1/3 in Tebal tutup bawah : 1/3 in Tinggi tutup bawah : 5 ft

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 1

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

VI.1. Keterangan Alat

Nama : Vertical Shaft Kiln

Fungsi : Kalsinasi gypsum menjadi calcium sulfate hemihydrates

Tipe : Standard Shaft Kiln ( Central Burner)

VI.2. Dasar Pemilihan

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi yaitu gas-solid, dan kapasitas produksi, maka kiln untuk reaksi dalam fase gas-solid dapat dibedakan jenisnya yaitu :

1. Kiln fase gas-solid dengan menggunakan katalis 2. Kiln fase gas-solid dengan tanpa menggunakan katalis

Dalam kiln ini dilakukan kalsinasi gypsum pada suhu 160oC dengan tekanan 1 atm tanpa bantuan katalis. Untuk fase gas-solid tanpa menggunakan katalis dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Kiln (Shaft atau Rotary) 2. Fluidized Bed Reactor 3. Spray Reactor

4. Dan lain-lainya. (Perry 7th,1997)

Berdasarkan fase bahan yang bereaksi, volume serta ukuran partikel dari bahan baku gypsum, maka dipilh kiln jenis dengan tipe Shaft untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan perencanaan produk calcium sulfate.

Dalam kiln ini terbagi menjadi 3 zona utama dan 2 zona tambahan seperti pada sketsa sistematis dari shaft kiln dibawah ini :

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 2

Zona utama terdiri dari Pre-heating zone, Calcining zone, dan Cooling zone,

sedangkan zona lainnya adalah Storage zone dan Super-heating zone yang

merupakan daerah disekitar burner.(Perry 7th,1997)

Prisip kerja :

Pertama gypsum dimasukkan dari bagian atas shaft kiln melalui storage

zone dan udara panas dialirkan secara counter-current ( berlawanan arah)

dihembuskan dari bagian bawah melalui burner sehingga terjadi proses kalsinasi

gypsum dengan suhu operasi 160oC. produk bawah berupa calcium sulfate

kemudian dimasukkan ke cooling zone menuju ke cooling conveyor. Produk atas berupa udara panas dan padatan terikut dimasukkan pada cyclone dimana terjadi proses pemisahan gas dengan padatan terikut.

VI.3. Kondisi Operasi

Tekanan operasi : 1 atm (Atmospheric pressure)

Suhu operasi : 160oC ( Kirk Othmer,1962: vol.4 - 441)

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 3

VI.4. Dasar Perencanaan Penentuan volume kiln :

Feed masuk terdiri dari :

1. Gypsum (dried)

1. Gypsum (dried)

Bahan masuk :

Komponen Berat (Kg) Fraksi berat

ρ (gr/cc) [ perry 7 ed;T.2-1]

CaSO4.2H2O 18215,5737 96% 2,32

CaCO3 570,9563 3,02% 2,711

MgCO3 91,6853 0,49% 3,037

NaCl 4,0096 0,02% 2,163

18882,2248 100,00%

ρcampuran = =…lb/cuft (Foust,1960 : 671)

(1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

ρcampuran =

= 145,64lb/cuft

Rate massa = 18882,2248 kg/jam

= 41627,7529 lb/jam

Rate volumetrik = (41627,7529/145,64) x [(lb/jam)/(lb/cuft)]

= 285,8297 cuft/jam

Volume kiln dihitung berdasarkan volumetrik solid karena diharapkan solid dapat bereaksi seluruhnya dan disediakan ruang kosong bagi udara panas untuk mencegah kelebihan tekanan pada kiln.

43 , 62 1





fraksi_komponenberat

 43 , 62 2,163 0,0002 3,037 0,0049 2,711 0,0302 2,320 0,9647 1 x    

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 4

Perhitungan :

A. Perhitungan diameter dan Tinggi

D = ( Perry ed.5, 1973)

Dimana : Mc = rate solid, lb/jam G = rate flue gas,lb/jam.ft2

; 200-10000 lb/jam.ft2. Diambil G = 2900 lb/jam ft2

Maka ,Diameter kiln : D = = 4.2751 ft = 5 ft

Dari tabel 4.10 (Ulrich:1984) diperoleh H/D = 6-30 Ditetapkan H/D = 6 maka tinggi kiln,H = 6 x 5 = 30 ft

B. Penentuan waktu tinggal

θ = (Perry 5th ed.:1973)

Dimana : θ = waktu tinggal, menit L = tinggi kiln, ft

D = Diameter kiln, ft S = Slope , 0-8 cm/m

diambil slope = 5 cm/m = 0,05 ft/ft (Perry 5th ed.:1973) N = Kecepatan putaran, rpm

G = kecepatan flue gas, lb/jam.ft2 B = Konstanta material

F = Feed rate, lb/jam.ft2

B = 5 x (Dρ)-0,5 (Perry 5th ed.,1984) Dimana : B = konstanta material Dρ = Diameter partikel rata-rata, mikrometer

Diameter partikel 100 mesh = 149 mikrometer G

Mc

4 

2900 4

41627,7529 

F xBxLxG xD

SxN

xL 0,6 23

, 0

49 ,

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 5

Maka: B = 4 x (149)-0,5 = 0,3277

F = lb/jam ft2

Karena N = 0 dan θ dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi = 9.8 m/s2 = 32 ft/s2

Maka : θ= = 25,9 menit

Sehingga, diambil waktu tinggal = 0.5 jam

Volume solid = 285,8297 cuft/jam

= 285,8297 cuft/jam x 0,5 jam = 142,91 cuft

asumsi solid mengisi = 30% volume solid maka volume kiln :

volume kiln = 476,38 cuft

= 13,49 m3

VI.5. Perencanaan Shell, Head

Hitung ulang dimensi kiln : Volume Kiln = 476,4 cuft

Asumsi dimension ratio : H/D = 6 – 30 ( Ulrich,1984 : T.4-10) Volume Kiln = ¼ л D2 H

Diambil H/D = 6 H = 6 x D Maka :

476,4 = ¼ л D2 ( 6 D) 476,4 = 4,71 D3

D3 = 476,47/4,71 =101,145 cuft

D = 4,66 ft = 1,42 meter ( memenuhi : diameter kiln maksimum 5 meter) ( Ulrich,1984 : T.4-10)

H/D = 10  H = 6 x 4,66 ft = 27,95 ft = 8,52 meter

961.6613 5 7854 , 0 2248 , 18882 4 _ 2 2    x xD Feed Rate 30 32 2 6613 , 961 2900 30 3277 , 0 6 , 0

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 6



2 0,45 0,4 8,38/2,33



1 4 , 0 45 , 0 2 ) 17 , 32 / 32 ( 6 , 145 33 ,

12 _{x x x}

B x e

x x

x x

P   

VI.5.1.Penentuan Tebal Minimum shell

Vertical shaft kiln memakai shell dari carbon steel SA 283 grade C dengan stress

allowable = 12650 psi (Brownell & Young,1959:T.13-1).

Untuk las dipakai double welded but joint dengan effisiensi 80%, faktor korosi : C = 1/8

ρ = 145,64 lb/cuft

Perhitungan tekanan design pada kiln :

dimana :

PB = Tekanan vertikal pada dasar, psi

ρB = Bulk density bahan, lb/cuft

μ' = Koefisien gesek = 0,35 – 0,55 (Mc. Cabe, 1956 : 299)

diambil = 0,45

k' = Ratio tekanan normal = 0,35 – 0,6 (Mc. Cabe, 1956 : pers. 26-17) diambil = 0,4

k' = 1 - sin α 1 + sin α

0,4 = 1 - sin α → α = 25 1 + sin α

ZT = Tinggi total material dalm tangki, ft

asumsi tinggi bahan = 30 % dari tinggi kiln : 8,38 ft (Ulrich,1984:T.4-10) r = Jari-jari tangki, ft = D / 2 = 2,33 ft

maka didapat nilai

= 680,865 lb/ft2 = 4,7282 psi

Tekanan lateral : PL = k' x PB

= 0,4 x 4,7282

= 1,8913 psi



k Z r



B B T e x k gc g r

P 2. . . /

' ' ' ' 1 . . 2 ) / ( . _   _  

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 7

Pdesign = PB + PL

= 4,782+ 1,8913

= 6,6195 psi

Untuk faktor keamanan 10 %, digunakan tekanan = 110% x 6,6195

=7,2815 psi

Perhitungan tebal shell:

(Brownell, 1959 : pers.13-1)

Dipakai double welded but joint, e = 80%

= 0,1451 in≈ 3/16 in

Tebal tutup :

Tebal tutup bawah disamakan dengan tebal tutup atas dan disesuaikan dengan tebal shell, tekanan operasi adalah 1 atm. Tebal tutup = 3/16 in.

VI.5.2. Area Kiln ms = ρs . Vs . As

dimana : ms = Rate feed = 18882,2248 kg/jam

= 5,25 kg/dt

= 41628,1777 lb/jam

= 11,5643 lb/s

ρs = Densitas solid, lb/cuft

Vs = Kecepatan solid = 0,05 m/dt (Ulrich,1984 : 143)

As = Drum area, ft2

= 44.9675 m2 C P e f r P ts d d    ) 6 . 0 .( . . Vs s ms As .   05 , 0 3328 , 2 2451 , 5 x As 1250 , 0 ) 6 . 0 ( 2815 , 7 8 , 0 12650 12 33 , 2 2815 , 7    x x x ts 2 D 

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 8

= 17,0496ft2 = 1,584 m2

A rata-rata =

= 23,27 m2

Area perpindahan panas pada kiln :

Q = U x A x ∆T keterangan ;

Q : Panas ;J/dt

U : Koefisien perpindahan panas : 70 J/m2.dt.K (Ulrich,1984 :T-4-10)

A : Area rata-rata : 24,1311 m2

∆T : LMTD; Kelvin

LMTD :

suhu bahan masuk : 100 oC : 212 oF

suhu bahan keluar : 160 oC : 320 oF

suhu udara masuk : 190 oC : 374 oF

suhu udara keluar : 175,2 oC : 347,36 oF

∆t1 : 54 oF

∆t2 : 135,36 oF

LMTD : = 88,5355 oF = 31,4086 oC = 304,5586 Kelvin

maka didapat Q : 505237,824 J/dt

Kebutuhan panas untuk reaksi :

∆HR = 2319308,51 kkal/jam (neraca panas)

= 2697355,797 J/dt

Karena panas yang beroperasi pada kiln lebih beasr dari panas yang dibutuhkan untuk reaksi maka dimensi kiln memenuhi syarat.

4 66 ,

4 2

x At 

2 584 , 1 9675 , 44  2 1 1 2 ln t t t t    

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 9

Isolasi :

Batu isolasi dipakai setebal 12 in

3

Diameter luar kiln = 6,7197 + 2 (

16

/ 12 )

= 6,7510 ft

Maka diameter kiln terisolasi = 2 X 12

6,7510 + (

12

)

= 8,7510 ft

Spesifikasi Kiln :

Nama : Vertical shaft kiln

Fungsi : Kalsinasi gypsum menjadi calcium sulfate hemihydrate

Tipe : Standard Shaft Kiln ( Central burner)

Diameter : 4,66 ft

Tinggi : 27,95 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

( Brownell& Young,1959:253)

Isolasi : 12 in

Jumlah : 2 buah(1 buah standby running)

VI.5.3. Burner

Dengan melihat jenis dan sifat bahan baku serta proses yang terjadi pada Vertical shaft kiln maka dipilih burner dengan spesifikasi sebagai berikut : ( Perry 7 th,1997)

Fungsi : Menghasilkan gas panas yang akan dipakai dalam kiln

Type : General purpose burner

Kondisi operasi : suhu udara masuk burner = 30 oC = 86 oF suhu gas masuk kiln = 190 oC = 374 oF

PERANCANGAN ALAT UTAMA VI - 10

Spesifikasi burner :

Fungsi : Menghasilkan gas panas yang akan dipakai dalam kiln

Type : General purpose burner

Ukuran : Tinggi burner = 0,83 ft

Panjang burner = 4 ft

Exposed burner = 7 ft

Volume burner = 105 cuft

Tebal refractory brick = 20 in

Tebal isolasi = 5 in

Kapasitas : 10482,8442 kg/jam

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 1

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrument sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Dengan perlengkapan instrument maka variasi proses seperti tekanan, suhu, laju alir akan dapat diukur dan dikontrol sehingga sesuai dengan kondisi proses optimum yang dikehendaki.

Harga-harga variabel proses ini dapat dikendalikan baik secara manual maupun secara otomatis. Secara manual biasanya dilakukan dengan memberi instrumen petunjuk atau pencatat saja apabila terjadi penyimpangan suatu peubah, maka untuk mengembalikan suatu peubah tersebut pada kondisi yang diinginkan harus dilakukan secara manual. Sedangkan untuk pengontrolan secara otomatis merupakan suatu sistem pengendalian yang sudah di set pada kondisi tertentu, apabila terjadi penyimpangan maka secara otomatis instrumen itu akan mengembalikan peubah yang dikendalikan pada kondisi setting. Selain itu untuk peubah-peubah proses yang kritis harus dilengkapi dengan peralatan yang khusus, misalnya alarm otomatis sebagai peringatan kepada operator akan kondisi yang kritis dan berbahaya.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat instrumentasi maka :

a. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

b. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang aman. c. Membantu keselamatan kerja.

d. Mengurangi tenaga kerja yang berlebihan sehingga lebih efisien. e. Menekan biaya operasi dan perawatan.

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 2

f. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui dan ditindak-lanjuti dengan cepat dan tepat.

Oleh karena itu dalam perencanaan pendirian pabrik ini, pengoperasian peralatan proses labih cenderung menggunakan alat kontrol otomatis. Namun demikian tenaga kerja masih sangat diperlukan dalam pengawasan proses.

VII.1.1. Pemilihan Instrumentasi

Untuk dapat menentukan jenis instrumentasi yang perlu digunakan pada suatu peralatan, terlebih dahulu perlu ditinjau kondisi operasi. Jadi harus diketahui input apa saja yang tak dapat dikontrol serta output dari alat kontrol yang diinginkan. Pemakaian instrumentasi harus menguntungkan baik ditinjau dari segi proses maupun segi ekonomi.

Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan instrumen adalah :

 Level instrumen

 Range yang perlu untuk pengukuran

 Dibutuhkan ketelitian

 Bahan konstruksi sets pengatur pemasangan instrumen pada kondisi proses

 Mudah dalam pengawasan dan pengaturan

 Mudah dalam perawatan dan perbaikan

 Mudah dalam mendapatkan suku cadang

 Harga peralatan relatif murah dengan kualitas yang memadai

Beberapa bagian instrumen yang diperlukan di dalam proses secara otomatis adalah :

1. Elemen pengontrol

Adalah elemen yang menunjukkan adanya perubahan harga dari variabel yang dirasa oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur untuk mengatur sumber tenaga sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 3

2. Elemen pengontrol akhir

Adalah elemen yang dapat merubah variabel manipulative sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam range yang diinginkan.

3. Primary element

Adalah elemen yang dapat merasakan perubahan dari harga variabel yang diukur.

4. Elemen pengukur

Adalah elemen yang menerima output dari elemen primary dan melakukan pengukuran, termasuk peralatan petunjuk atau indikator serta peralatan pencatat atau recorder.

Tipe – tipe pengontrolan meliputi: 1. Indikator : sebagai alat petunjuk 2. Recorder : sebagai alat pencatat 3. Controller : sebagai alat pengontrol

VII.1.2. Macam-macam Instrumentasi 1. Pengatur suhu

a. T.I. ( Temperatur Indikator) Fungsi : Penunjuk suhu b. T.C. (Temperatur Controller)

Fungsi : Mengendalikan suhu agar dapat dipertahankan pada harga yang telah ditentukan.

2. Pengatur tekanan

a. P.I. ( Pressure Indikator) Fungsi : Penunjuk tekanan b. P.C.( Pressure Controller)

Fungsi : Mengatur tekanan agar dapat dipertahankan pada harga yang diperlukan.

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 4

3. Pengatur aliran

a. F.C. ( Flow Controller )

Fungsi : mengendalikan rate aliran b. F.R.C. ( Flow Recorder & Controller )

Fungsi : mencatat dan mengatur rate aliran. 4. Pengatur tinggi bahan

a. L.I. ( Level Indikator )

Fungsi : penunjuk tinggi bahan dalam reaktor atau tangki penampung.

b. L.C. ( Level Controller )

Fungsi : pengatur tinggi bahan dalam peralatan agar bertahan pada ketinggian yang telah ditentukan dan dapat dikenal juga dengan (WC = weight controller).

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik Cement Retarder :

Instrumentasi yang dipasang No. Kode

Alat Nama Alat WC PI TI LC PC FC TC

1. F-113 BIN 1

2. M-120 SLURRY TANK 1 1

3. H-130 R.D.VACUM FILTER 1

4. G-212 BLOWER-1 1

5. E-213 HEATER 1

6. G-222 BLOWER-2 1

7. B-210 ROTARY DRYER 1

8. B-220 VERTICAL SHAFT KILN 1 1

9. J-230 COOLING CONVEYOR 1

10. X-310 GRANULATOR 1

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 5

VII. 2. Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja adalah hal yang paling utama yang harus mendapat perhatian yang besar, karena bila masalah ini diabaikan akan mengakibatkan terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan. Dengan memperhatikan keselamatan kerja yang baik dan teratur, secara psikologis juga akan membuat para pekerja aman dan tenang sehingga dapat berkonsentrasi pada pekerjaannya, dengan demikian produktivitas juga akan meningkat.

Usaha dalam menjaga keselamatan kerja tidak hanya bertujuan menjaga keselamatan pekerja atau sumber daya manusia lain dalam lingkungan pabrik, tetapi juga untuk menjaga peralatan yang ada dalam pabrik. Terpeliharanya peralatan dengan baik, dapat menyebabkan penggunaan alat dalam jangka waktu lebih lama.

Secara umum ada 3 macam bahaya yang bisa terjadi dalam pabrik, sehingga harus diperhatikan dalam perencanaan, yaitu:

a. Bahaya kebakaran

Bahaya kebakaran merupakan hal yang sangat membutuhkan perhatian. Oleh karena itu diperlukan pengamanan yang sebaik – baiknya, terutama pada proses produksi.

Beberapa hal yang dapat menyebabkan kebakaran antara lain :

- Adanya nyala terbuka ( open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop dan lain-lain.

- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya. Beberapa cara mencegah terjadinya kebakaran antara lain:

- Penempatan bahan – bahan yang mudah terbakar di tempat yang tertutup dan jauh dari sumber api.

- Larangan merokok di lingkungan pabrik, kecuali pada tempat – tempat yang telah disediakan.

- Pemasangan pipa air yang melingkari seluruh lokasi pabrik ( Water Hydrant ).

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 6

- Pemasangan kabel listrik yang diatur rapi dan jauh dari panas.

- Pemasangan alat pemadam kebakaran di setiap tempat yang paling rawan.

b. Bahaya mekanik

Bahaya mekanik biasanya disebabkan oleh pengerjaan konstruksi yang tidak memenuhi syarat yang berlaku. Sebagai contoh untuk peralatan pabrik seperti baja atau pada tangki harus disediakan seleksi bahan konstruksi, juga penyediaan alat – alat kontrol yang kesemuanya itu bertujuan untuk menghindari terjadinya bahaya ledakan. Konstruksi bangunan harus diperhatikan kekuatannya. Hal lain yang perlu diperhatikan yaitu perawatan secara periodik terhadap seluruh peralatan dan instalasi pabrik.

c. Bahaya terhadap kesehatan

Tabel VII.2. Fasilitas-fasilitas yang dapat menunjang keselamatan kerja para karyawan.

No. Alat pelindung Yang perlu dilindungi 1.

2.

3.

4.

5.

Masker dan sarung tangan

Topi pengaman

Sepatu pengaman

Alat Pelindung Mata

Alat Pelindung Telinga

Petugas yang bekerja pada bagian alat proses dan produk

Petugas yang bekerja pada bagian alat proses

Petugas yang bekerja pada bagian alat proses dan produk

Petugas yang bekerja pada bagian alat proses

Petugas yang bekerja pada bagian alat proses

Dari segi perencanaan, usaha-usaha yang dilakukan untuk mencegah atau memperkecil bahaya di atas, sebagai berikut :

1. Sistem pemadam kebakaran disesuaikan dengan sirkulasi arus proses, sehingga bila terjadi kebakaran api bisa dilokalisasi dengan cepat.

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 7

2. Jaringan listrik pada daerah proses diberi isolasi khusus yang tahan panas. Pada peralatan yang tinggi diberi hubungan antara tanah dengan penangkalan petir yang memenuhi syarat.

3. Perpipaan diatas tanah sedikitnya dipasang 2 m, sedangkan perpipaan dibawah tanah diatur sedemikian sehingga tidak mengganggu lalu lalang pekerja.

4. Permukaan tanah diberi isolasi secukupnya, demikin pula pada bagian yang bergerak dari mesin – mesin diberi rangka penutup.

5. Penerangan pada seluruh pabrik harus memadai dan pada keadaan darurat, misalnya terjadi kebakaran, sistem penerangan harus tetap bekerja.

6. Pada daerah – daerah proses yang berbahaya dipasang papan peringatan yang mudah terlihat dan dibaca oleh para pekerja, sesuai dengan standart yang ditentukan oleh dinas keselamatan kerja departemen tenaga kerja. 7. Disediakan poliklinik yang mempunyai sarana yang cukup memadai

pertolongan darurat. Meskipun dari segi perencanaan kemungkinan terjadinya bahaya dibuat sekecil mungkin, namun faktor manusiawi dan kesehatan para pekerja sangat berperan dalam keselamatan kerja. Karenanya perlu dipersiapkan program latihan untuk menghadapi bahaya. Dengan latihan periodik tentunya kesadaran karyawan akan selalu ditingkatkan.

UTILITAS VIII - 1

BAB VIII UTILITAS

Pada pabrik Cement retarder ini diadakan suatu unit pembantu, yaitu unit utilitas, sebagai unit yang berfungsi untuk menyediakan bahan maupun tenaga pembantu sehingga membantu kelancaran operasi dari pabrik. Utilitas yang terdapat dalam pabrik Cement retarder meliputi beberapa unit yaitu :

1. Unit Penyediaan Air

2. Unit Penyediaan Steam

3. Unit Pengolahan Air ( Water Treatment ) 4. Unit Penyediaan Listrik

5. Unit Penyediaan Bahan Bakar

VIII.1. Unit Penyediaan Air

Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing-masing keperluan di dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.

Air sungai sebelum masuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan lebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat-sekat kayu agar kotoran tersebut

terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung (reservoir). Dari

tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan (dalam unit water treatment). Untuk menghemat pemakaian air, maka diadakan sirkulasi. Air dalam pabrik ini dipakai untuk :

1. Air sanitasi 2. Air proses 3. Air pendingin 4. Air Umpan Boiler

UTILITAS VIII - 2

VIII.1.1. Air Sanitasi

Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi dan sebagainya.

Tabel VIII.1. Standart Baku Mutu Air Bersih berdasarkan KepMenKes No.492 Tahun 2010.

Parameter Satuan S.K. Gubernur

Suhu oC Suhu air normal (25-30oC)

Kekeruhan Skala NTU

Warna Unit Pt-Co

pH 6 - 8,5

Alkalinitas ppm CaCO3

CO2 bebas ppm CO2

DO ppm O2 > = 4

Nitrit ppm NO2 Nihil

Ammonia ppm NH3 – N 0,5

Tembaga ppm Cu 1

Fosfat ppm PO4

Sulfida ppm H2S Nihil

Besi ppm Fe 5

Krom heksafalen ppm Cr 0,05

Mangan ppm Mn 0,5

Seng ppm Zn 5

Timbal ppm Pb 0,1

COD ppm O2 10

Detergen ppm MBAS 0,5

Sumber : Menteri Kesehatan Republik Indonesia ,2010

Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :

- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 liter/hari per orang

= 15 liter/hari per orang x 136 orang ≈ 2,10 m3/hari

UTILITAS VIII - 3

- Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = 10 m3/hari

- Cadangan/lain-lainnya = 10 m3/hari +

Total kebutuhan air sanitasi = 24,10 m3/hari

VIII.1.2. Air Proses

Tabel VIII.2. Kebutuhan air proses untuk pabrik.

No Nama Alat

Kode

Alat Air ( kg / jam ) Air ( lb / jam )

1 Slurry Tank M-120 37235,7803 82104,8955

2 Rotary Drum Vacum Filter H-130 9437,0598 20808,7168

3 Granulator X-310 2916,6069 6431,1184

Total Kebutuhan air proses 49589,4470 109344,7307

Total kebutuhan air proses = 49589,4470 kg/jam = 1190146,7284 kg/hari = 49589,4470 liter/jam

Jadi total kebutuhan air proses = 49,5894 m3/jam = 1190,1467 m3/hari

VIII.1.3. Air Pendingin

Tabel VIII.3. Kebutuhan air pendingin untuk pabrik.

No Nama Alat Kode Alat Air ( kg / jam )

1. Cooling Conveyor J-230 31111,3819

Total kebutuhan air pendingin = 31111,3820 kg/jam = 746673,1669 kg/hari = 31111,3820 liter/jam = 31,1114 m3/jam

UTILITAS VIII - 4

Dianggap kehilangan air pada waktu sirkulasi adalah 10% dari total air pendingin. Sehingga, sirkulasi air pendingin adalah 90%.

Air yang disirkulasi = 90% ×746,6732 m3/hari

= 672,0059 m3/hari.

Air yang ditambahkan sebagai make up water = 10% × 746,6732 = 74,6673 m3/hari

Total kebutuhan air (disirkulasi) sebesar :

= 746,6732 + 74,6673 = 821,3405 m3/hari

821,3405 X 264,17

=

24 X 60

= 150,6761 gpm

COOLING TOWER (P-283)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.

Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas = 746,6732 m3/hari = 746673,1669 lt/hari

T air masuk pada cooling tower = T1 = 45 oC = 113 oF T air keluar cooling tower = T2 = 30 oC = 86 oF Perbedaan suhu = 45 oC – 30 oC = 15 oC

Diambil kondisi 70% relative humidity 250C.

T wet bulb = Twb = 680F

Temperature approach = T2-Twb

= 86 - 68 = 180F Temperature range = T1-T2

= 113 - 86 = 270F

Dengan dasar perhitungan dari (Perry 5th,1973), diperoleh : - Tinggi cooling tower = 35 ft

- Jumlah deck = 12 buah

- Lebar cooling tower = 12 ft

UTILITAS VIII - 5 xCWxCH Cx GpmxW L 12

 (Perry 5th,1973)

Keterangan :

L = Panjang cooling tower, ft

W = Wind convection factor.

C = Konsentrasi air/ft2 cooling. CW = wet bulb correction factor. Diperoleh :(Perry 5th ,1973)

W = 1

CW = 0,95

C = 2

CH = 1,25

Maka dapat diperoleh :

150,6761 x 1

L =

2 x 12 x 0,95 x 1,25

= 5,2869 ft

2 3380 , 75 2 6761 , 150 ft iAir konsentras uhanAir totalKebut butuhkan

LuasYangDi   

Diambil % standart tower performance 100% dari (Perry 6th,1984) didapat :

04 , 0 .gftTowerarea  s

Hp_fan

Maka power untuk fan = 0,04 × 75,3380

= 3,0135 Hp

Dipakai power = 3 Hp. Spesifikasi :

Nama : Cooling Tower

Tipe : Cross Flow Induced Draft Cooling Tower

Tinggi : 35 ft

Panjang : 5,2869 ft

Jumlah deck : 12 buah

UTILITAS VIII - 6

Jumlah : 1 buah

VIII.1.4. Air Umpan Boiler (boiler feed water)

Air ini dipergunakan untuk menghasilkan steam didalam boiler. Air boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, karena kelangsungan operasi sangat tergantung pada kondisi air umpannya.

Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :

a. Bebas dari zat penyebab korosi seperti asam dan gas-gas terlarut.

b. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan air yang

tinggi dan biasanya berupa garam-garam karbonat dan silika.

c. Bebas dari zat peyebab timbulnya buih ( busa ) seperti zat-zat

organik, anorganik dan minyak.

d. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin.

Kebutuhan air untuk umpan Boiler = 33518,7992 lb / jam

= 15,3002 m3 / jam

= 367,2058 m3 / hari

VIII.2. Unit Penyedia Steam

Untuk keperluan pamanasan diperlukan steam. Adapun keperluan steam untuk pabrik ini adalah :

No Nama Alat Kode alat Steam ( kg / jam )

1 Heater Rotary dryer (E-213) 10874,4393

Total kebutuhan steam = 10874,4393 kg/jam = 23973,789 lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 % lebih besar dari kebutuhan steam total : = 1,2 x 23973,789 lb/jam = 28768,5466 lb/jam.

Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan :

Tekanan = 792,02 kPa = 114,8429 psia

UTILITAS VIII - 7

Menghitung kebutuhan bahan bakar : ms ( h - hf )

mf =

eb . F

x 100% ( Severn, W.H,1977:142)

Keterangan :

mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb / jam.

ms = massa steam yang dihasilkan, lb / jam

hv = enthalpy uap yang dihasilkan, Btu / lb.

hf = enthalpy liquida masuk, Btu / lb.

eb = effisiensi boiler = 60 - 85% ditetapkan eb = 70%

F = nilai kalor bahan bakar, Btu / lb

Boiler dipakai untuk menghasilkan steam jenuh bertekanan 792,02 kPa dan pada suhu 200 oC

h = 1199,1200 Btu / lb Steam table ( Smith&Vannes 5th,1974)

hf = 366,33 Btu / lb Steam table (Smith&Vannes 5th,1974)

eb = 70 ( diambil effisiensi tengah )

F = nilai kalor bahan bakar

Digunakan bahan bakar minyak residu ( fuel ) oil grade 4

( Hougen,1984:519)

r = 59,14 lb / cuft

F = 18800 Btu / lb

ms ( h - hf ) mf =

eb . F

x 100%

28768,5466 x ( 1199,12 - 366,33 ) x 100%

=

366,33 x 18800

= 3,4787 lb/jam

UTILITAS VIII - 8

Power Boiler :

ms ( h - hf ) (Severn, W.H,1974:140) hp =

970,3 x 34.5 dimana :

Angka-angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/jam dari air pada 212oF menjadi uap kering pada 212oF pada tekanan 1 atm untuk kondisi demikian diperlukan enthalpy penguapan sebesar 970,3 Btu / lb.

28768,5466 [ 1199,12 - 366,33 ]

Daya =

970 x 34,5

= 716 HP

Penentuan Heating Surface Boiler :

Untuk 1 hp boiler = 10 ft2 heating surface. (Severn, W.H,1974:126)

Total heating surface = 10 x 715,696 = 7156,9552 ft2 Kapasitas Boiler :

ms ( h - hf ) Q =

1000

(Severn, W.H,1974)

28768,5466 [ 1199,12 - 366,33 ]

=

1000

= 23958,1580 Btu/jam

Faktor evaporasi :

h - hf Faktor Evaporasi =

970,3

(Severn, W.H,1974)

= 1199,12 - 366,33

970,3 = 0,8583

UTILITAS VIII - 9

Jumlah steam yang dibutuhkan

Air yang dibutuhkan =

0,8583

= 28768,5466

0,8583

= 33518,7992 lb / jam

= 15201,2695 kg / jam

Densitas air = 993,5314 kg / m3 (Badger,1955:App.9)

15201,2695 kg / jam

Volume air =

993,5314 kg / m3

= 15,3002 m3 / jam

Spesifikasi :

Nama alat : Boiler

Tekanan steam : 792,02 kPa

Suhu steam : 200oC

Tipe : Fire tube boiler, medium low pressure

Heating Surface : 7156,9552ft2

Kapasitas boiler : 23958,1580 Btu / jam

Rate steam : 28768,5466 lb / jam

Effisiensi :70%

Power : 715,7 HP

Bahan bakar : Fuel Oil Grade 4

Rate bahan bakar : 3,4787 lb / jam

Jumlah : 2 buah

VIII.3. Unit Pengolahan Air (Water Treatment)

Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, kerusakan pada struktur bahan pada menara pendingin, serta membentuk buih. Untuk

UTILITAS VIII - 10

mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.

Proses Pengolahan Air Sungai :

Air sungai dipompakan ke bak penampung yang terlebih dahulu dilakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat makro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam tangki koagulasi dan flokulasi. Selanjutnya air sungai dipompa ke tangki pengendapan. Pada tangki pengendapan ini kotoran-kotoran akan mengendap membentuk flok-flok yang sebelumnya pada tangki koagulasi diberikan koagulan Al2(SO4)3.18 H2O dan pada tangki flokulasi diberikan flokulan PAC .

Air bersih kemudian ditampung pada bak air jernih yang selanjutnya dilewatkan sand filter untuk menyaring kotoran yang masih terikat oleh air. Air yang keluar ditampung ke bak penampung air bersih. Air yang sudah ditampung dipompakan ke bak penampung air sanitasi dengan penambahan kaporit untuk membebaskan dari kuman. Serta dipompakan ke tanki kation – anion exchanger untuk demineralizer sebagai air umpan boiler. Maka air selanjutnya dapat dimanfaatkan sesuai kebutuhan.

Dari perincian di atas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik :

- Air proses = 1190,1467 m3 / hari

- Air pendingin = 821,3405 m3 / hari

- Air sanitasi = 24,10 m3 / hari

- Air umpan boiler = 367,2058 m3 / hari

Total = 2402,7930 m3 / hari

Total air yang harus disupply dari water treatment = 2402,7930m3/hari

Kehilangan akibat jalur pipa dalam perjalanan, untuk faktor keamanan maka direncanakan kebutuhan air sungai 10% lebih besar :

Densitas air pada 300C = 993,5314 kg/m3

= 1,1 x kebutuhan normal = 1,1 x 2402,7930 = 2643,0723 m3/hari

= 110,1280 m3/jam

UTILITAS VIII - 11

VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air 1. Bak Penampung Air Sungai (A-210)

Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih.

Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Perhitungan :

Rate volumetrik : 110,1280 m3/jam

Ditentukan : Waktu tinggal = 4 jam

Volume air total = 440,5120 m3

Dimisalkan : Panjang = 2 X m

Lebar = 3 X m

Tinggi = 5 X m

Volume bak penampung (direncanakan 85% terisi air) :

= 440,5120 / 85% = 518,2495 m3

Volume bak penampung = p x l x t

518,2495 = 2 X x 3 X x 5X

518,2495 = 30 X3

X = 2,5851

Panjang = 2 X m = 2 x 2,5851 = 5,17 m

Lebar = 3 X m = 3 x 2,5851 = 7,76 m

Tinggi = 5 X m = 5 x 2,5851 = 12,93 m

Check volume :

Volume bak = p x l x t

= 5,17 x 7,76 x 12,93

= 518,25 m3 = 518,25 m3 (memenuhi) Spesifikasi :

Fungsi : menampung air sungai sebelum diproses menjadi air

bersih

Kapasitas : 518,2495m3

Bentuk : persegi panjang

Ukuran : Panjang = 5,17 m

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Cement Retarder XII - 1

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

XII.1. Diskusi

Perencanaan Pabrik Cement Retarder diharapkan produksinya dapat mencukupi kebutuhan dalam negeri yang pemakaiannya dari tahun ke tahun meningkat, berhasilnya suatu industri tidak hanya terletak pada proses dan peralatan yang modern atau produk yang berkualitas baik, melainkan terletak pada sistem dan cara penanganan yang tepat. Untuk mengetahui sampai dimana kelayakan Pra Rencana Pabrik Cement Retarder, maka perlu ditinjau beberapa hal, antara lain bahan baku, proses produksi, faktor lokasi, manajemen perusahaan dan ekonomi.

XII.1.1 Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan adalah Batuan gypsum yang diperoleh dari supplier di daerah deposit batuan gypsum di Tuban - Jawa Timur, dan sekitarnya dalam bentuk serbuk jadi masalah bahan baku dapat dipenuhi dari dalam negeri.

XII.1.2. Proses Produksi

Proses Pembuatan Cement Retarder tidak terlalu rumit sehingga pengendalian prosesnya tidak banyak kendala.

XII.1.2. Faktor Lokasi

Faktor lokasi pabrik juga memegang peranan penting terhadap berhasilnya suatu industri. Dengan pertimbangan tersedianya sarana dan prasarana yang memadai, serta letak pabrik yang strategis baik dilihat dari lokasi penyediaan bahan baku, lokasi pabrik maupun lokasi pemasarannya, maka kawasan Kabupaten Tuban, Jawa Timur direncanakan sebagai lokasi pendirian pabrik ini.

XII.1.3. Bentuk Perusahaan

Bentuk Perseroan Terbatas dipilih sebagai bentuk perusahaan dengan dasar pertimbangan fleksibilitas pada kelangsungan jangka panjang pabrik ini. Sedangkan struktur organisasi berupa garis dan staff untuk memberi ketegasan tugas dan wewenang masing – masing karyawan.

XII.1.4. Faktor Ekonomi

Untuk mengetahui kelayakan pabrik ini dari segi ekonomi telah dilakukan perhitungan dengan metode Discounted Cash Flow, karena cara ini lebih akurat serta mendekati kebenaran dengan cara memproyeksikan nilai modal dalam nilai sekarang (present value), dengan memperhatikan perubahan variable ekonomi antara lain inflasi dan bunga bank. Dari perhitungan analisa ekonomi yang telah dilakukan didapat nilai Internal Rate of Return (IRR), Rate On Equity (ROE), Pay Out Periode (POP) dan Break Even Point (BEP).

XII.2. KESIMPULAN

Berdasarkan uraian pada bab – bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Perencanaan Operasi : 24 jam / hari

2. Proses yang digunakan : 330 hari per tahun

3. Kapasitas Produksi : 150.000 ton per tahun

4. Bahan Baku

- Gypsum (CaSO4.2H2O) : 20050,0355 kg / jam

5. Kebutuhan Utilitas

- Bahan bakar : 49027,2401 liter / hari ( diesel oil)

1759,8466 liter/hari (Fuel oil)

- Air : 2643,0723 m3 / hari

- Listrik : 620,8895 kWh

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Cement Retarder XII - 3

- Alum : 1950,3765 liter/jam

- Desinfektan : 4,82 kg/hari

6. Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

7. Struktur Organisasi : Garis dan Staf

8. Jumlah Tenaga Kerja : 136 Orang

9. Umur Pabrik : 10 tahun

10.Masa Konstruksi : 2 Tahun

11.Lokasi Pabrik : Kabupaten Tuban, Jawa Timur

12.Analisa Ekonomi

- Modal Tetap (FCI) : Rp. 195,310,907,035.17

- Modal Kerja (WCI) : Rp. 5,191,897,738.69

- Modal Total (TCI) : Rp. 200,502,238,715.54

- Internal Rate of Return (IRR) : 26,77%

- Rate On Equity (ROE) : 39,63%

- Pay Out Periode (POP) : 3,59 tahun

- Break Event Point (BEP) : 39,52%

Dari uraian diatas, dapat dilihat bahwa baik dipandang dari segi teknik maupun ekonomis pabrik Cement Retarder ini dapat untuk didirikan.

Engineering” ,Inted , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Biro Pusat Statistik , “Export – Import SektorIndustri”

Brownell,L., E. Young, 1959,“Process Equipment Design”, John Wiley & Sons

Inc. ,N.Y.

Foust, A.S.,1960,”Principles of Unit Operations”,2ed,John Wiley & Sons, N.Y.

Geankoplis, C.J. , 1983 , ”Transport Processes and Unit Operations” , 2ed , Allyn and Bacon Inc. , Boston.

Hesse,H.C. , 1962 , “Proses Equipment Design” , 8thprnt , Van Nostrand Reinhold Company Inc. , New Jersey

Himmelblau, D.M. , 1989 , “Basic Principles and Calculations in Chemical

Engineering” , 5 ed , Prentice-Hall International , Singapore

Hougen, O.A. , Watson, K.M. , 1954, “ Chemical Process Principles “ , part 1 ,

2nd ed. , John Wiley & Sons Inc,New York

Keputusan Menteri Kesehatan no. 492, 2010, “Standart Baku Mutu Air Bersih” Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Inted ,

McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

Ludwig, 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

Plants” ,Vol 1-2 , 2nded , Gulf Publishing Co., Houston, Texas.

McGraw-Hill Book Company Inc. , Tokyo

Perry, Chilton , 1973 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 5ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Perry, Chilton , 1984 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 6ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Perry, Chilton , 1999 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 7ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Petter ,M.S, Timmerhaus,K.D., 1959 , “Plant Design and Economi for

Chemical Engineering” , 4thed., McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Sugiharto, 1987 , “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah” , cetakanpertama

Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Ulrich, G.D. , 1984 , “A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Underwood A.L., 1980 , “Quantitative Analysis” , 4 ed , Prentice Hall Inc,

London.

Van Ness, H.C.,Smith J.M., 1987 , “Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics” , 5 ed , McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Wesley W.E., 1989 , “Industrial Water Pollution Control” , 2 ed,

McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Internet :

http://alibaba.com

http://matche.com