PABRIK DISODIUM PHOSPHAT DIHYDRAT DARI SODA ASH DAN ASAM PHOSPHAT DENGAN PROSES KRISTALISASI.

PABRIK DISODIUM PHOSPHAT DIHYDRAT

DARI SODA ASH DAN ASAM PHOSPHAT

DENGAN PROSES KRISTALISASI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

VIVIN ROHMAD JAYANTRI

063101 0079

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

PABRIK DISODIUM PHOSPHAT DIHYDRAT

DARI SODA ASH DAN ASAM PHOSPHAT

DENGAN PROSES KRISTALISASI

Oleh :

VIVIN ROHMAD JAYANTRI

063101 0079

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

Dosen Pembimbing,

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 Disodium Phosphat Dihydrat Dari Soda Ash Dan Asam Phosphat Dengan Proses Kristalisasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Disodium Phosphat Dihydrat Dari Soda Ash Dan Asam Phosphat Dengan Proses Kristalisasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini kami 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 Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur. 3. Ibu Ir. Luluk Edahwati, MT

selaku dosen pembimbing.

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

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun kami 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 jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , November 2010 Penyusun,

INTISARI

Perencanaan pabrik disodium phosphat dihydrat ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 40.000 ton disodium phosphat dihydrat/tahun dalam bentuk kristal. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Industri disodium phosphat dihydrat di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil, hal ini dapat dilihat dengan kegunaan disodium phosphat dihydrat pada industri kimia dengan produk berbentuk serbuk, pengolahan air boiler, makanan, dan lain sebagainya. Secara singkat, uraian proses dari pabrik disodium phosphat dihydrat sebagai berikut :

Pertama-tama soda ash direaksikan dengan asam phosphat menghasilkan larutan disodium phosphat. Larutan disodium phosphat kemudian di filtrasi, dan dipekatkan sampai kadar 60% untuk kemudian dikristalisasi menjadi disodium phosphat dihydrat. Kristal kemudian dikeringkan dan didinginkan untuk kemudian dihaluskan sampai 100 mesh sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 206 orang

Sistem Operasi : Kontinyu

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 24.551.553.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 13.496.276.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 38.047.829.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 125.514.892.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 10.757.391.000

- Steam = 406.920 lb/hari

- Air pendingin = 291 M3/hari

- Listrik = 9.024 kWh/hari

- Bahan Bakar = 3.408 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 161.955.310.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 190.266.457.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 19%

* Internal Rate of Return : 22,09%

* Rate On Investment : 21,90%

* Pay Out Periode : 4,1 Tahun

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7

Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-7

Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-9

Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-60

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13

Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8 Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9

Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 9 Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10

Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14

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 SELEKSI 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

I.1. Latar Belakang

Sodium phosphat merupakan garam dari unsur sodium dan senyawa asam phosphat. Sodium phosphat terbagi menjadi tiga bagian utama, yaitu : monosodium phosphat (NaH2PO4) , disodium phosphat (Na2HPO4), dan trisodium

phosphat (Na3PO4). Sodium phosphat secara umum digunakan pada industri

makanan , dimana sodium phosphat berfungsi sebagai bahan tambahan agar tidak terjadi proses pemisahan minyak dari makanan. (wikipedia.org)

Disodium phosphat dikenal dengan kata lain sodium phosphat dibasic. Disodium phosphat dihydrat, merupakan salah satu bentuk produk dari disodium phosphat. Produk disodium phosphat dapat dibagi menjadi beberapa produk

berdasarkan molekul H2O kristal yang terikat (hydrat), seperti : disodium

phosphat anhydrat (murni, tanpa H2O kristal), disodium phosphat dihydrat (2 molekul H2O), disodium phosphat heptahydrat (7 molekul H2O), dan disodium phosphat dodecahydrat (12 molekul H2O). (sciencelab)

Industri disodium phosphat dihydrat di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil, hal ini dapat dilihat dengan kegunaan disodium phosphat dihydrat pada industri kimia tekstil sebagai pemucat, pengolahan air boiler, makanan, dan lain sebagainya. Pendirian pabrik disodium phosphat dihydrat di Indonesia mempunyai peluang investasi yang menjanjikan dan mempunyai profitabilitas yang tinggi.

Pendahuluan --- I -

--- 2

I.2. Manfaat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat mengurangi impor disodium phosphat dihydrat, sehingga Indonesia tidak mengimpor disodium phosphat dihydrat. Dengan demikian dapat mendorong pertumbuhan industri-industri kimia, menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran dan yang terakhir diharapkan dapat menumbuhkan serta memperkuat perekonomian di Indonesia. Kebutuhan disodium phosphat dihydrat di Indonesia dipenuhi oleh beberapa negara pengimpor. Beberapa tahun ini, Indonesia masih membutuhkan disodium phosphat dihydrat dari negara-negara penghasil disodium phosphat dihydrat.

I.3. Aspek Ekonomi

Disodium phosphat dihydrat sangat penting dalam industri kimia dimana disodium phosphat dihydrat merupakan bahan tambahan yang mampu mencegah pembentukan endapan pada unit boiler. Data kebutuhan dari BPS Surabaya tahun 1998-2003 terlihat pada table I.1, sehingga kebutuhan pada tahun 2010 dapat ditentukan dengan metode regresi linier.

Tabel I.1. Data impor Sodium di phosphat

Tahun Kebutuhan (ton/th)

1998 11.554.806 1999 11.260.546 2000 12.771.114 2001 12.930.662 2002 23.203.727 2003 22.223.815 Sumber : BPS Surabaya

Digunakan metode Regresi Linier (Peters 4ed : 760), dengan persamaan : y = ab(xx)

Keterangan : a = y (rata-rata harga y : kapasitas) x = rata-rata harga x : (tahun)

b =

 

n x x n y x y x 2 2 i i       

(n = jumlah data) (x = tahun)

Hasil perhitungan ditabelkan sebagai berikut :

n x y xy x2

1 1.998 11.554.806 23086502388 3.992.004

2 1.999 11.260.546 22509831454 3.996.001

3 2.000 12.771.114 25542228000 4.000.000

4 2.001 12.930.662 25874254662 4.004.001

5 2.002 23.203.727 46453861454 4.008.004

6 2.003 22.223.815 44514301445 4.012.009

Jumlah 12.003 93.944.670 187.980.979.403 24.012.019 a = y =

6 93.944.670

= 15.657.445

x = 6 12.003

= 2.001 i

i.y

x

 = 187.980.979.403 (tabel)

y . x

 = 12.003 x 93.944.670 = 1.127.617.874.010

2 x

 = 24.012.019 (tabel)

 

2 x

 = (12.003)2 = 144.072.009

b =





6 12.003 24.012.019 6 874.010 1.127.617. 9.403 187.980.97 2 2 _ 

(n = jumlah data = 6)

b = 2.552.404

Pendahuluan --- I -

--- 4

Kebutuhan pada tahun 2010, maka x = 2010 , sehingga didapat kebutuhan pada

tahun 2010, y = 15.657.445 + 2.552.404 (2010 - 2.001)

= 39.905.282 kg/th  39.906 ton/th Untuk kapasitas pabrik terpasang direncanakan :

Kapasitas produksi terpasang = 40.000 ton/th

Kapasitas produksi harian = 40.000 ton/th / 330 hari/th  120 ton/hari

Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian pabrik disodium phosphat dihydrat di Indonesia, mengingat kebutuhan produk per tahun masih cukup tinggi.

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk Bahan Baku :

I.4.A. Soda Ash (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Sodium carbonate

Rumus Molekul : Na2CO3 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 106

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : serbuk 100 mesh

Specific gravity : 2,533

Melting point : 851C (1 atm)

Boiling point : terdekomposisi diatas 851C

Solubility, cold water : 7,1 kg / 100 kg H2O (H2O=0C)

Solubility, hot water : 48,5 kg / 100 kg H2O (H2O=104C)

Komposisi soda ash : (SREE Int. Indonesia)

Komponen % Berat

Na2CO3 99,70%

Impuritis 0,20%

H2O 0,10%

Pendahuluan --- I -

--- 6

I.4.B. Asam Phosphat (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Phosphoric acid

Rumus Molekul : H3PO4 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : tidak berwarna

Bau : berbau phosphor

Bentuk : liquida pekat

Specific gravity : 98

Melting point : 42,35C (1 atm)

Boiling point : terdekomposisi diatas 213C

Solubility, cold water : sangat larut

Solubility, hot water : sangat larut

Komposisi asam phosphat : (PT. Petrokimia Gresik)

Komponen % Berat

H3PO4 65,00%

H2O 35,00%

Produk :

I.4.C. Disodium phosphat dihydrat (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Sodium phosphat dibasic dihydrat

Rumus Molekul : Na2HPO4 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 142 (anhydrat)

: 178 (dihydrat)

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : serbuk 100 mesh

Specific gravity : 1,679

Melting point : 243C (sciencelab)

Boiling point : 245C (sciencelab)

Solubility, cold water (Perry 7ed) : 71 kg/100 kg H2O (H2O=0C) Solubility, cold water (sciencelab) : 100 kg/100 kg H2O (H2O=50C) Solubility, hot water (sciencelab) : 117 kg/100 kg H2O (H2O=80C)

Kadar produk : (Lianyungang KCI Co.Ltd.)

Kadar disodium phosphat = minimal 98%

Pendahuluan --- I -

--- 8

Produk samping :

I.4.D. Carbon dioxide (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Carbonic acid

Rumus Molekul : CO2 (komponen utama)

Rumus Bangun : O=C=O

Berat Molekul : 44

Warna : tidak berwarna

Bau : tidak berbau

Bentuk : gas

Specific gravity : 1,101

Melting point : -56,6C

Boiling point : -78,5C

Solubility, cold water : 179,7 kg/100 kg H2O (H2O=0C)

Solubility, hot water : 90,1 kg/100 kg H2O (H2O=20C)

Kadar produk : (FAO)

II.1. Macam Proses

Secara umum pembuatan disodium phosphat dihydrat dapat dilakukan dengan 2 proses berdasarkan bahan baku yang digunakan , yaitu pembuatan disodium phosphat dihydrat dari batuan phosphat dan dari soda ash untuk kemudian direaksikan dengan asam seperti : asam sulfat atau asam phosphat.

II.1.1. Disodium phosphat dihydrat dari soda ash dengan proses kristalisasi

Sumber : (Keyes : 746)

Pada proses ini, digunakan soda ash (Na2CO3) sedikit berlebih , untuk kemudian direaksikan dengan asam phosphat (60% - 65%) membentuk disodium phosphat dengan suhu reaksi antara 85C - 100C. (Keyes : 747)

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 2

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746)

Na2CO3(S) + H3PO4(L)  Na2HPO4(L) + CO2(G) + H2O(L)

Campuran produk reaksi kemudian dipisahkan pada filter untuk memisahkan impuritis berupa padatan yang kemudian dibuang ke pengolahan limbah padat, sedangkan larutan disodium phosphat yang terpisah kemudian dikristalisasi pada crystallizer sehingga dihasilkan kristal disodium phosphat dodecahydrat Na2HPO4.12H2O. (Keyes : 747)

Campuran kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada filter untuk pemisahan kristal dan mother liquor. Mother liquor yang terpisah direcycle kembali untuk proses selanjutnya, sedangkan kristal disodium phosphat

dodecahydrat kemudian dikeringkan pada dryer dengan suhu dibawah 100C,

untuk menghasilkan kristal disodium phosphat dihydrat dan siap dikemas sebagai produk akhir. (Keyes : 747)

II.1.2. Disodium phosphat dihydrat dari batuan phosphat dengan proses netralisasi

Sumber : (US.Patent 1,961,127)

Pada proses ini, digunakan batuan phosphat (Ca3(PO4)2) dan asam sulfat dengan perbandingan 3 : 1 yang direaksikan pada digester dengan suhu operasi

80C, sehingga membentuk asam phosphat dan asam calcium phosphat. Produk

digester kemudian difiltrasi untuk memisahkan calcium sulfat yang terbentuk, dan kemudian diumpankan pada mixer. (US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Pada mixer, campuran kemudian ditambahkan soda ash untuk bereaksi dengan asam phosphat menghasilkan monosodium phosphat. Produk mixer

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 4

kemudian difiltrasi untuk memisahkan senyawa silikat. Larutan monosodium phosphat kemudian ditambahkan dengan sodium sulfat untuk mengendapkan senyawa calcium, sehingga dihasilkan calcium sulfat. (US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Larutan monosodium phosphat dinetralisasi dengan penambahan soda ash sehingga didapat endapan besi dan aluminium. Larutan monosodium phosphat kemudian dipekatkan pada evaporator sampai dengan kadar 60% secara vacuum

dengan suhu 150F (66C). Larutan monosodium phosphat kemudian

dikristalisasi pada crystallizer, sehingga dihasilkan kristal monosodium phosphat.

(US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Kristal monosodium phosphat kemudian dinetralisasi pada neutrallizer dengan penambahan larutan encer soda ash (Na2CO3) dan sedikit larutan encer soda caustic (NaOH), sehingga dihasilkan produk disodium phosphat dodecahydrat. Produk disodium phosphat dodecahydrat kemudian dikeringkan dengan dryer sehingga sebagian air akan terlepas pada kristal dan membentuk produk disodium phosphat dihydrat. (US.Patent 1,961,127 : 3-4)

II.2. Seleksi Proses

Macam Proses Parameter

Kristalisasi Netralisasi

Bahan Baku Utama Na2CO3 , H3PO4 Ca3(PO4)2 , H2SO4

Bahan pembantu - NaOH, Na2SO4,

Na2CO3

Suhu operasi 85-100C 80C

Instalasi Peralatan Sederhana Kompleks

Yields produk 90-95% 93-95%

Dari uraian cara pembuatan disodium phosphat dihydrat yang telah dijelaskan di atas, maka proses yang paling efisien dan efektif adalah pembuatan disodium phosphat dihydrat dari soda ash dengan proses kristalisasi. Keuntungan dari proses ini adalah :

1. Bahan baku tersedia di Indonesia dengan cadangan melimpah. 2. Bahan baku pembantu lebih sedikit dibandingkan proses lainnya. 3. Alat utama lebih sederhana dibandingkan proses lainnya.

4. Yields dan kemurnian produk yang diperoleh cukup tinggi.

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 6

II.3. Uraian Proses

Pada pra rencana pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Proses Kode Unit : 200

3. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan disodium phosphat dihydrat dengan proses kristalisasi adalah sebagai berikut :

Pertama-tama soda ash 99,7% dari supplier SREE Int. Indonesia ditampung pada silo F-110 dengan bantuan belt conveyor J-111. Soda ash kemudian diumpankan ke mixer M-112 untuk proses pengenceran berdasarkan persen berat soda ash dengan penambahan air proses dari utilitas sampai dengan kadar Na2CO3 42% (Keyes : 747). Larutan soda ash kemudian diumpankan ke reaktor-1 R-210 untuk direaksikan dengan asam phosphat 65% dari tangki F-120. Pada reaktor terjadi reaksi antara soda ash dengan asam phosphat membentuk disodium phosphat dengan suhu 85C. (Keyes : 747)

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746)

Na2CO3(S) + H3PO4(L)  Na2HPO4(L) + CO2(G) + H2O(L) Produk atas reaktor berupa gas CO2 kemudian ditekan dengan compressor G-212 sampai tekanan 24,8 atm untuk kemudian ditampung dalam bentuk liquid pada tangki F-310 sebagai produk samping gas CO2. Produk bawah berupa larutan disodium phosphat kemudian difiltrasi pada filter press H-220 untuk proses pemisahan impuritis berupa limbah padat dengan filtrat. (Keyes : 747)

Filtrat larutan disodium phosphat kemudian dipekatkan pada evaporator V-230, sehingga didapat larutan disodium phosphat jenuh. Larutan disodium phosphat jenuh, kemudian dikristalisasi pada crystallizer S-240 sehingga didapat kristal disodium phosphat dihydrat (Na2HPO4.2H2O). (Keyes : 747)

Campuran kristal dan mother liquor, kemudian dipisahkan pada centrifuge H-250, dimana mother liquor berupa air dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan kristal basah berupa kristal disodium phosphat dihydrat diumpankan pada rotary dryer B-260 dengan screw conveyor J-251.

Pada rotary dryer B-260, terjadi proses pengeringan kristal dengan bantuan udara panas secara berlawanan arah. Proses pengeringan berlangsung dengan suhu 100C (berdasarkan titik didih air). Produk kristal disodium phosphat dihydrat kemudian diumpankan pada cooling conveyor E-270 untuk proses pendinginan sampai suhu kamar (32C), sedangkan udara panas dan padatan terikut keluar dari dryer kemudian dipisahkan pada cyclone H-261, dimana udara panas dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan padatan terikut diumpankan ke cooling conveyor E-270 bersamaan dengan produk bawah rotary dryer.

Kristal disodium phosphat dihydrat, kemudian diumpankan ke ball mill C-280 dengan bucket elevator J-271 untuk proses penghalusan. Pada ball mill, kristal dihaluskan sampai ukuran 100 mesh dan kemudian disaring pada screen H-281. Kristal yang tidak lolos ayak kemudian direcycle ke ball mill dengan belt conveyor J-282, sedangkan kristal disodium phosphat dihydrat 100 mesh , kemudian ditampung pada silo F-320 sebagai produk akhir kristal disodium phosphat dihydrat.

II - 1

---

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam Proses

Secara umum pembuatan disodium phosphat dihydrat dapat dilakukan dengan 2 proses berdasarkan bahan baku yang digunakan , yaitu pembuatan disodium phosphat dihydrat dari batuan phosphat dan dari soda ash untuk kemudian direaksikan dengan asam seperti : asam sulfat atau asam phosphat.

II.1.1. Disodium phosphat dihydrat dari soda ash dengan proses kristalisasi

Sumber : (Keyes : 746)

Pada proses ini, digunakan soda ash (Na2CO3) sedikit berlebih , untuk kemudian direaksikan dengan asam phosphat (60% - 65%) membentuk disodium phosphat dengan suhu reaksi antara 85C - 100C. (Keyes : 747)

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746)

Na2CO3(S) + H3PO4(L)  Na2HPO4(L) + CO2(G) + H2O(L)

Campuran produk reaksi kemudian dipisahkan pada filter untuk memisahkan impuritis berupa padatan yang kemudian dibuang ke pengolahan limbah padat, sedangkan larutan disodium phosphat yang terpisah kemudian dikristalisasi pada crystallizer sehingga dihasilkan kristal disodium phosphat dodecahydrat Na2HPO4.12H2O. (Keyes : 747)

Campuran kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada filter untuk pemisahan kristal dan mother liquor. Mother liquor yang terpisah direcycle kembali untuk proses selanjutnya, sedangkan kristal disodium phosphat

dodecahydrat kemudian dikeringkan pada dryer dengan suhu dibawah 100C,

untuk menghasilkan kristal disodium phosphat dihydrat dan siap dikemas sebagai produk akhir. (Keyes : 747)

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 3

II.1.2. Disodium phosphat dihydrat dari batuan phosphat dengan proses netralisasi

Sumber : (US.Patent 1,961,127)

Pada proses ini, digunakan batuan phosphat (Ca3(PO4)2) dan asam sulfat dengan perbandingan 3 : 1 yang direaksikan pada digester dengan suhu operasi

80C, sehingga membentuk asam phosphat dan asam calcium phosphat. Produk

digester kemudian difiltrasi untuk memisahkan calcium sulfat yang terbentuk, dan kemudian diumpankan pada mixer. (US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Pada mixer, campuran kemudian ditambahkan soda ash untuk bereaksi dengan asam phosphat menghasilkan monosodium phosphat. Produk mixer

kemudian difiltrasi untuk memisahkan senyawa silikat. Larutan monosodium phosphat kemudian ditambahkan dengan sodium sulfat untuk mengendapkan senyawa calcium, sehingga dihasilkan calcium sulfat. (US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Larutan monosodium phosphat dinetralisasi dengan penambahan soda ash sehingga didapat endapan besi dan aluminium. Larutan monosodium phosphat kemudian dipekatkan pada evaporator sampai dengan kadar 60% secara vacuum

dengan suhu 150F (66C). Larutan monosodium phosphat kemudian

dikristalisasi pada crystallizer, sehingga dihasilkan kristal monosodium phosphat.

(US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Kristal monosodium phosphat kemudian dinetralisasi pada neutrallizer dengan penambahan larutan encer soda ash (Na2CO3) dan sedikit larutan encer soda caustic (NaOH), sehingga dihasilkan produk disodium phosphat dodecahydrat. Produk disodium phosphat dodecahydrat kemudian dikeringkan dengan dryer sehingga sebagian air akan terlepas pada kristal dan membentuk produk disodium phosphat dihydrat. (US.Patent 1,961,127 : 3-4)

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 5

II.2. Seleksi Proses

Macam Proses Parameter

Kristalisasi Netralisasi

Bahan Baku Utama Na2CO3 , H3PO4 Ca3(PO4)2 , H2SO4

Bahan pembantu - NaOH, Na2SO4,

Na2CO3

Suhu operasi 85-100C 80C

Instalasi Peralatan Sederhana Kompleks

Yields produk 90-95% 93-95%

Dari uraian cara pembuatan disodium phosphat dihydrat yang telah dijelaskan di atas, maka proses yang paling efisien dan efektif adalah pembuatan disodium phosphat dihydrat dari soda ash dengan proses kristalisasi. Keuntungan dari proses ini adalah :

1. Bahan baku tersedia di Indonesia dengan cadangan melimpah. 2. Bahan baku pembantu lebih sedikit dibandingkan proses lainnya. 3. Alat utama lebih sederhana dibandingkan proses lainnya.

4. Yields dan kemurnian produk yang diperoleh cukup tinggi.

II.3. Uraian Proses

Pada pra rencana pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Proses Kode Unit : 200

3. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan disodium phosphat dihydrat dengan proses kristalisasi adalah sebagai berikut :

Pertama-tama soda ash 99,7% dari supplier SREE Int. Indonesia ditampung pada silo F-110 dengan bantuan belt conveyor J-111. Soda ash kemudian diumpankan ke mixer M-112 untuk proses pengenceran berdasarkan persen berat soda ash dengan penambahan air proses dari utilitas sampai dengan kadar Na2CO3 42% (Keyes : 747). Larutan soda ash kemudian diumpankan ke reaktor-1 R-210 untuk direaksikan dengan asam phosphat 65% dari tangki F-120. Pada reaktor terjadi reaksi antara soda ash dengan asam phosphat membentuk disodium phosphat dengan suhu 85C. (Keyes : 747)

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746)

Na2CO3(S) + H3PO4(L)  Na2HPO4(L) + CO2(G) + H2O(L) Produk atas reaktor berupa gas CO2 kemudian ditekan dengan compressor G-212 sampai tekanan 24,8 atm untuk kemudian ditampung dalam bentuk liquid pada tangki F-310 sebagai produk samping gas CO2. Produk bawah berupa larutan disodium phosphat kemudian difiltrasi pada filter press H-220 untuk proses pemisahan impuritis berupa limbah padat dengan filtrat. (Keyes : 747)

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 7

Filtrat larutan disodium phosphat kemudian dipekatkan pada evaporator V-230, sehingga didapat larutan disodium phosphat jenuh. Larutan disodium phosphat jenuh, kemudian dikristalisasi pada crystallizer S-240 sehingga didapat kristal disodium phosphat dihydrat (Na2HPO4.2H2O). (Keyes : 747)

Campuran kristal dan mother liquor, kemudian dipisahkan pada centrifuge H-250, dimana mother liquor berupa air dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan kristal basah berupa kristal disodium phosphat dihydrat diumpankan pada rotary dryer B-260 dengan screw conveyor J-251.

Pada rotary dryer B-260, terjadi proses pengeringan kristal dengan bantuan udara panas secara berlawanan arah. Proses pengeringan berlangsung dengan suhu 100C (berdasarkan titik didih air). Produk kristal disodium phosphat dihydrat kemudian diumpankan pada cooling conveyor E-270 untuk proses pendinginan sampai suhu kamar (32C), sedangkan udara panas dan padatan terikut keluar dari dryer kemudian dipisahkan pada cyclone H-261, dimana udara panas dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan padatan terikut diumpankan ke cooling conveyor E-270 bersamaan dengan produk bawah rotary dryer.

Kristal disodium phosphat dihydrat, kemudian diumpankan ke ball mill C-280 dengan bucket elevator J-271 untuk proses penghalusan. Pada ball mill, kristal dihaluskan sampai ukuran 100 mesh dan kemudian disaring pada screen H-281. Kristal yang tidak lolos ayak kemudian direcycle ke ball mill dengan belt conveyor J-282, sedangkan kristal disodium phosphat dihydrat 100 mesh , kemudian ditampung pada silo F-320 sebagai produk akhir kristal disodium phosphat dihydrat.

Kapasitas produksi = 40.000 ton/tahun

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

Satuan massa = kilogram / jam

1. TANGKI PENGENCER ( M - 112 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Na2CO3 dr F-110 * Lar. Na2CO3 ke R-210

Na2CO3 3074,7480 Na2CO3 3074,7480

Impuritis 6,1680 Impuritis 6,1680

H2O 3,0840 H2O 4239,9126

3084,0000 7320,8286

* Air proses dr utilitas

H2O 4236,8286

7320,8286 7320,8286

2. REAKTOR ( R - 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Lar. Na2CO3 dr M-112 * Produk bawah ke H-220

Na2CO3 3074,7480 Na2HPO4 4119,0021

Impuritis 6,1680 H3PO4 28,4269

H2O 4239,9126 Impuritis 6,1680

7320,8286 H2O 6308,0265

* H3PO4 dr F-120 10461,6235

H3PO4 2871,1185 * Gas CO2 ke F-310

H2O 1545,9869 CO2 1276,3105

4417,1054

Pendahuluan --- III -

--- 2

3. FILTER PRESS ( H - 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Produk bawah dr R-210 * Filtrat ke V-230

Na2HPO4 4119,0021 Na2HPO4 4036,6221

H3PO4 28,4269 H3PO4 27,8584

Impuritis 6,1680 H2O 6181,8660

H2O 6308,0265 10246,3465

10461,6235 * Limbah padat

Na2HPO4 82,3800

H3PO4 0,5685

Impuritis 6,1680

H2O 126,1605

215,2770

10461,6235 10461,6235

4. EVAPORATOR ( V - 230 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Lar.Na2HPO4 dr H-220 * Lar.Na2HPO4 ke S-240

Na2HPO4 4036,6221 Na2HPO4 4036,6221

H3PO4 27,8584 H3PO4 27,8584

H2O 6181,8660 H2O 2663,2230

10246,3465 6727,7035

* Uap air

H2O 3518,6430

5. CRYSTALLIZER ( S - 240 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Lar.NaH2PO4 dr V-230 * Campuran ke H-250

Na2HPO4 4036,6221 Na2HPO4.2H2O 5035,8194

H3PO4 27,8584 Na2HPO4 80,7324

H2O 2663,2230 H3PO4 27,8584

6727,7035 H2O 1583,2933

6727,7035

6727,7035 6727,7035

6. CENTRIFUGE ( H - 250 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr S-240 * Kristal basah ke B-260

Na2HPO4.2H2O 5035,8194 Na2HPO4.2H2O 5035,8194

Na2HPO4(L) 80,7324 Na2HPO4 4,0366

H3PO4 27,8584 H3PO4 1,3929

H2O 1583,2933 H2O 79,1647

6727,7035 5120,4136

* Limbah cair

Na2HPO4 76,6958

H3PO4 26,4655

H2O 1504,1286

1607,2899

Pendahuluan --- III -

--- 4

7. ROTARY DRYER ( B - 260 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Kristal basah dr H-250 * Kristal kering ke E-270

Na2HPO4.2H2O 5035,8194 Na2HPO4.2H2O 4985,4612

Na2HPO4 4,0366 Na2HPO4 3,9962

H3PO4 1,3929 H3PO4 1,3929

H2O 79,1647 H2O 9,9989

5120,4136 5000,8492

* Campuran ke H-261

Na2HPO4.2H2O 50,3582

Na2HPO4 0,0404

H2O 69,1658

119,5644

5120,4136 5120,4136

8. CYCLONE ( H - 261 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr B-260 * Kristal kering ke E-270

Na2HPO4.2H2O 50,3582 Na2HPO4.2H2O 49,8546

Na2HPO4 0,0404 Na2HPO4 0,0400

H2O 69,1658 49,8946

119,5644 * Limbah gas

Na2HPO4.2H2O 0,5036

Na2HPO4 0,0004

H2O 69,1658

69,6698

9. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Kristal dr B-260 * Kristal ke C-280

Na2HPO4.2H2O 4985,4612 Na2HPO4.2H2O 5035,3158

Na2HPO4 3,9962 Na2HPO4 4,0362

H3PO4 1,3929 H3PO4 1,3929

H2O 9,9989 H2O 9,9989

5000,8492 5050,7438

* Kristal dr H-261

Na2HPO4.2H2O 49,8546

Na2HPO4 0,0400

49,8946

5050,7438 5050,7438

10. BALL MILL ( C - 280 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Kristal Na2HPO4 dr E-270 * Kristal Na2HPO4 ke H-281

Na2HPO4.2H2O 5035,3158 Na2HPO4.2H2O 5287,0816

Na2HPO4 4,0362 Na2HPO4 4,2380

H3PO4 1,3929 H3PO4 1,4625

H2O 9,9989 H2O 10,4988

5050,7438 5303,2809

* Recycle dr H-281

Na2HPO4.2H2O 251,7658

Na2HPO4 0,2018

H3PO4 0,0696

H2O 0,4999

252,5371

Pendahuluan --- III -

--- 6

11. SCREEN ( H - 281 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Kristal Na2HPO4 dr C-280 * Kristal Na2HPO4 ke F-320

Na2HPO4.2H2O 5287,0816 Na2HPO4.2H2O 5035,3158

Na2HPO4 4,2380 Na2HPO4 4,0362

H3PO4 1,4625 H3PO4 1,3929

H2O 10,4988 H2O 9,9989

5303,2809 5050,7438

* Recycle ke C-280

Na2HPO4.2H2O 251,7658

Na2HPO4 0,2018

H3PO4 0,0696

H2O 0,4999

252,5371

Kapasitas produksi = 40.000 ton/tahun

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

Satuan massa = kilogram / jam

Satuan panas = kilokalori / jam

1. REAKTOR - 1 ( R - 210 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Lar. Na2CO3 dr M-112 * Produk bawah ke H-220

Na2CO3 4191,5260 Na2HPO4 150720,8916

Impuritis 6,3575 H3PO4 1009,5480

H2O 9473,8492 Impuritis 77,0245

13671,7327 H2O 170176,5776

* H3PO4 dr F-120 321984,0417

H3PO4 8496,1880 * Gas CO2 ke F-310

H2O 3454,4235 CO2 19560,9379

11950,6115

HReaksi 697061,8091 * Q serap 381139,1737

Neraca Panas --- IV -

--- 2

2. EVAPORATOR ( V - 230 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Lar.Na2HPO4 dr H-220 * Lar.Na2HPO4 ke S-240

Na2HPO4 147706,6920 Na2HPO4 184633,3650

H3PO4 989,3640 H3PO4 1236,7050

H2O 166773,0072 H2O 89968,1522

315469,0632 275838,2222

* Uap air

H2O 2022956,1717

* Q steam 2087710,8744 * Q loss 104385,5437

2403179,9376 2403179,9376

3. CRYSTALLIZER ( S - 240 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Lar.NaH2PO4 dr V-230 * Campuran ke H-250

Na2HPO4 184633,3650 Na2HPO4.2H2O 26418,3226

H3PO4 1236,7050 Na2HPO4 344,6854

H2O 89968,1522 H3PO4 115,4258

275838,2222 H2O 4953,9523

31832,3861

* Q Crystallization 23198,7840 * Q serap 267204,6201

4. ROTARY DRYER ( B - 260 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Kristal basah dr H-250 * Kristal kering ke E-270

Na2HPO4.2H2O 26418,3226 Na2HPO4.2H2O 280223,0415

Na2HPO4 17,2767 Na2HPO4 183,1590

H3PO4 5,8058 H3PO4 62,2050

H2O 247,7010 H2O 337,7829

26689,1061 280806,1884

* Udara panas * Campuran ke H-261

Udara 1403190,5859 Na2HPO4.2H2O 2831,4150

Na2HPO4 1,9485

H2O 39765,7225

Udara 1106474,4176

1149073,5036

1429879,6920 1429879,6920

5. HEATER ( E - 253 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Udara bebas dr G-262 * Udara panas ke B-260

Udara 73462,5611 Udara 1403190,5859

* Q supply 1399713,7103 * Q loss 69985,6855

Neraca Panas --- IV -

--- 4

6. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Kristal dr B-260 * Kristal ke C-280

Na2HPO4.2H2O 280223,0415 Na2HPO4.2H2O 26415,6146

Na2HPO4 183,1590 Na2HPO4 17,2767

H3PO4 62,2050 H3PO4 5,8058

H2O 337,7829 H2O 31,2858

280806,1884 26469,9829

* Kristal dr H-261

Na2HPO4.2H2O 2802,4005

Na2HPO4 1,9485 * Q serap 257140,5545

2804,3490

Kapasitas produksi = 40.000 ton/tahun

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

Satuan massa = kilogram / jam

Satuan panas = kilokalori / jam

1. SILO SODA ASH ( F - 110 )

Fungsi : Menampung soda ash dari supplier.

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

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

- Suhu = suhu kamar

- Waktu penyimpanan = 7 hari proses

Spesifikasi :

Volume : 4620 cuft = 131 m3

Diameter : 13 ft

Tinggi : 39 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in

Tebal tutup bawah : 3/8 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)

Jumlah : 2 buah

inlet

Spesifikasi Alat --- V -

--- 2

2. BELT CONVEYOR - 1 ( J - 111 )

Fungsi : memindahkan bahan dari truk ke F-110

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (3,1 / 32) x 100 ft/mnt = 9,7 ft/min

Panjang : 117 ft

Sudut elevasi : 30,9 o

Power : 6 Hp

Jumlah : 1 buah

3. TANGKI PENGENCER ( M - 112 )

Fungsi : Mengencerkan soda ash dengan air proses.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis dilengkapi pengaduk

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)

* Waktu tinggal = 60 menit (US.Patent : 2,888,321)

Masuk

Keluar

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 5 ft

Tinggi Shell : 10 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Tebal tutup (dished) : 3/16 in

Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller.

Diameter impeler : 1,667 ft

Panjang blade : 0,417 ft

Lebar blade : 0,334 ft

Power motor : 12 hp

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)

Jumlah tangki : 1 buah

4. POMPA - 1 ( L - 113 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari M-112 ke R-210

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 24,00 gpm

Total DynamicHead : 36,20 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Spesifikasi Alat --- V -

--- 4

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

5. TANGKI ASAM PHOSPHAT 65% ( F - 120 )

Fungsi : menampung asam phosphat dari supplier

Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

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

- Suhu = 30C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 11550 cuft = 327 M3

Diameter : 25 ft

Tinggi : 25 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)

Jumlah : 2 buah

6. POMPA - 2 ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-120 ke R-210

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Masuk

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 13,70 gpm

Total DynamicHead : 19,56 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Bahan konstruksi : Stainless Steel

Jumlah : 1 buah

7. REAKTOR ( R - 210 ) Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan soda ash dengan asam phosphat membentuk disodium phosphat.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 6 ft

Tinggi Shell : 12 ft

Tebal Shell : ¼ in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in

Tinggi Tutup atas : 0,81 ft

Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in

Tinggi Tutup bawah : 0,70 ft

Spesifikasi Alat --- V -

--- 6

Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller.

Diameter impeler : 2,000 ft

Panjang blade : 0,500 ft

Lebar blade : 0,400 ft

Power motor : 17 hp

Sistem Pendingin

Diameter jaket : 6,05 ft

Tinggi jaket : 10 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Tebal Jaket : 3/16 in

Jumlah reaktor : 2 buah (1 buah stand-by running)

8. POMPA - 3 ( L - 211 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari R-210 ke H-220

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 36,80 gpm

Total DynamicHead : 69,86 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 2,0 hp = 1,5 kW

Bahan konstruksi : Commercial Steel

9. COMPRESSOR ( G - 212 )

Fungsi : memberi tekanan pada bahan

Type : Sliding-vane Rotary Compressor

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 423 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas

Effisiensi motor : 80%

Power : 112 hp

Jumlah : 1 buah

10. FILTER PRESS ( H - 220 )

Fungsi : memisahkan filtrat dan cake

Spesifikasi Alat --- V -

--- 8

Spesifikasi :

Kapasitas : 295 cuft

Ukuran : 30 in x 30 in

Tebal frame : 2 ½ in

Jumlah frame : 32 buah

Panjang Filter press : 13 ft

Tekanan : 40 psi (Foust, hal. 671)

Bahan konstruksi : Rubber – covered cast iron

Jumlah alat : 2 buah (1 standby running)

11. POMPA - 4 ( L - 221 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-220 ke V-230

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 36,00 gpm

Total DynamicHead : 48,39 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

12. EVAPORATOR ( V - 230 )

Fungsi : Memekatkan larutan aluminium sulfat

Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria ) Dasar Pemilihan : sesuai untuk proses pemekatan larutan.

Spesifikasi :

Bagian Shell :

Diameter evaporator = 12,7 ft Tinggi shell = 25,4 ft Tebal shell = ¼ in

Tebal tutup = ¼ in

Tube Calandria :

Ukuran = 4 in sch. 40 standard IPS

OD = 4,500 in ID = 4,026 in Panjang Tube = 4 ft

Jumlah Tube = 1438 buah

Bahan konstruksi = Carbon steel SA – 203 Grade C ( 2 ½ Ni )

Jumlah evaporator = 1 buah

13. POMPA - 5 ( L - 231 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari V-230 ke S-240

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 18,90 gpm

Total DynamicHead : 11,91 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Spesifikasi Alat --- V -

--- 10

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

14. CRYSTALLIZER ( S - 240 )

Fungsi : Kristalisasi larutan aluminium sulfat dengan pendinginan.

Type : Swenson-Walker Crystallizer

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk kristalisasi dengan pendinginan

Spesifikasi :

Kapasitas : 236 cuft

Diameter : 6,1 ft

Panjang : 20,4 ft

Luas Cooling Area : 178 ft2/ft3

Power : 3 hp

Jumlah : 2 buah (1 buah standby running)

15. CENTRIFUGE ( H - 250 )

Fungsi : Memisahkan natrium sulfat dan larutan sodium

dichromate

Type : Disk-Bowls Centrifuge (automatic continuous disch. cake)

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)

- Suhu = 32C (suhu bahan)

- Waktu proses= continuous

Spesifikasi :

Bahan : Carbon Steel

Kapasitas maksimum : 50 gpm

Diameter Bowl : 13 in

Speed : 7500 rpm

Centrifugal Force : 10400 lbf/ft2

Power Motor : 6 Hp

Jumlah : 1 buah (automatic continuous discharge cake)

16. SCREW CONVEYOR ( J - 251 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-250 ke B-260

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 109 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 16 rpm

Power : 1,5 hp

INLET

OUTLET Tampak

Depan

Spesifikasi Alat --- V -

--- 12

17. ROTARY DRYER ( B - 260 )

Fungsi : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas

Dasar pemilihan : sesuai untuk pengeringan padatan

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

- Suhu = 90C (berdasarkan titik leleh kristal) - Waktu proses= Waktu melewati (time of passes)

Spesifikasi :

Kapasitas : 5120,4136 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Diameter : 1,7 m

Panjang : 11 m

Tebal isolasi : 4 in

Tebal shell : 3/16 in

Tinggi bahan : 0,836 ft

Sudut rotary : 1

Time of passes : 15 menit

Jumlah flight : 30 buah

Power : 32 hp

Jumlah : 1 buah

18. CYCLONE ( H - 261 )

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara

Type : Van Tongeren Cyclone

Spesifikasi :

Kapasitas : 1236,82 cuft/dt

Diameter partikel : 0,000025ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal Tutup atas : 3/16 in

Tebal Tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

19. BLOWER ( G - 262 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke B-260

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 2993 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas

Effisiensi motor : 80%

Hc Gas

in

De Sc

Lc

Dc

Zc

Jc Dust Out

Gas Out

Bc = 1/4 Dc De = 1/2 Dc Hc = 1/2 Dc Lc = 2 Dc Sc = 1/8 Dc Zc = 2 Dc Jc = 1/4 Dc

Perry 6ed ; Figure. 20-106

Tampak Samping

Masuk

Keluar

Masuk

Spesifikasi Alat --- V -

--- 14

Power : 59 hp

Jumlah : 2 buah (multi-stage)

20. HEATER ( E - 263 )

Fungsi : Memanaskan udara dari 30C menjadi 120C

Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)

- Suhu = 120C (berdasarkan dryer)

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 914

Passes = 2

Shell : ID = 37,0 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel

Heat Exchanger Area , A = 2870,7 ft2 = 267 m2

21. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 32C

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 107 cuft/jam

Panjang : 70 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 16 rpm

Power : 3,0 hp Jumlah : 1 buah

22. BUCKET ELEVATOR ( J - 271 )

Fungsi : memindahkan kristal dari E-270 ke C-280

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Tampak

Depan Tampak Samping

Urea prill

Air pendingin Masuk

Air pendingin Keluar Jaket pendingin

Spesifikasi Alat --- V -

--- 16

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket Spacing = 12 in

Jumlah bucket = 38 buah

Tinggi Elevator = 66 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (5,1 / 14) x 225 ft/mnt = 82 ft/menit

Putaran Head Shaft = (5,1 / 14) x 43 rpm = 16 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 4 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

23. BALL MILL ( C - 280 )

Fungsi : Menghaluskan solid sampai 100 mesh

Type : Ball Mill Grinding System, Air-Lift Type

Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai bahan dan kapasitas.

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

Suhu operasi = Suhu kamar

Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Sieve number : No. 100

Ukuran ball mill : 7 ft x 5 ft

Mill Speed : 22 ½ rpm

Power : 135 hp

Bola Baja : - Ball charge : 3,10 ton

- Ukuran bola baja : 5” , 3 ½ “ , 2 ½ “

- Jumlah bola 5” : 849 buah

- Jumlah bola 3½“ : 2475 buah

- Jumlah bola 2½“ : 6792 buah

Jumlah ball mill : 1 buah

24. SCREEN ( H - 281 )

Fungsi : Menyaring produk dari C-112.

Type : Vibrating Screen

Dasar pemilihan : sesuai dengan ukuran, kapasitas dan jenis bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas : 3,2 ton/jam

Speed : 50 vibration/dt

Power : 3 Hp (Peter’s 4ed;p.567)

Ty Equivalent design : 100 mesh

Sieve No. : 100

Sieve design : standard 149 micron

Sieve opening : 0,149 mm

Ukuran kawat : 0,110 mm

Effisiensi : 99,73 %

Spesifikasi Alat --- V -

--- 18

25. BELT CONVEYOR - 2 ( J - 282 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-281 ke C-280

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,3 / 32) x 100 ft/mnt = 1,0 ft/min

Panjang : 32 ft

Sudut elevasi : 21,8 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

26. TANGKI GAS CO2 ( F - 310 )

Fungsi : menampung gas CO2 dalam bentuk liquid (liquifying)

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 24,8 atm (Universal Storage)

- Suhu = 30C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Masuk

Keluar



Masuk

Spesifikasi :

Volume : 13755 cuft = 390 m3

Tekanan : 24,8 atm gauge

Diameter : 19 ft

Panjang : 57 ft

Tebal shell : 4 in

Tebal tutup : 4 ½ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 276)

Jumlah : 4 buah

27. SILO DISODIUM PHOSPHAT DIHYDRAT ( F - 320 )

Fungsi : Menampung bauksit untuk 24 jam proses.

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

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

- Suhu = suhu kamar

- Waktu penyimpanan = 24 jam proses

Spesifikasi :

Volume : 11235 cuft = 318 m3

Diameter : 17 ft

Tinggi : 51 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)

Jumlah : 2 buah

inlet

VII - 1

---BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

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

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

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah

ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama. 3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :

1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan, dan radiasi.

2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan laju, seperti pada kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.

3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisika dan kimia, seperti densitas, kandungan air.

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah : - Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi.

- Akurasi hasil pengukuran. - Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---3

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah : - Melakukan pengukuran.

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan. - Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Sensing / Primary Element / Sensor.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada

variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element

merubah energi yang dirasakan dari media yang sedang dikontrol menjadi sinyal yang bisa dibaca (misalnya dengan tekanan fluida).

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data

analog menjadi digital), digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal

yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus

diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk

menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk

mengoreksi harga variabel manipulasi.

Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya : 1. Flow Control ( F C )

Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat. 2. Flow Ratio Control ( F R C )

Mengontrol ratio aliran yang bercabang.

3. Level Control ( L C )

Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki

4. Weight Control ( W C )

Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari tangki 5. Pressure Control ( P C )

Mengontrol tekanan pada suatu aliran / alat 6. Temperature Control ( T C )

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---5

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik

NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI

1. SILO SODA ASH ( F - 110 ) ( WC )

2. TANGKI PENGENCER ( M - 112 ) ( FC , LC )

3. POMPA - 1 ( L - 113 ) ( LC )

4. TANGKI ASAM PHOSPHAT 65% ( F - 120 ) ( LI )

5. POMPA - 2 ( L - 121 ) ( FC )

6. REAKTOR ( R - 210 ) ( TC ; PI ; LC )

7. POMPA - 3 ( L - 211 ) ( LC )

8. COMPRESSOR ( G - 212 ) ( PC )

9. FILTER PRESS ( H - 220 ) ( FC )

10. POMPA - 4 ( L - 221 ) ( FC )

11. EVAPORATOR ( V - 230 ) ( TC ; PI ; LC )

12. POMPA - 5 ( L - 231 ) ( LC )

13. CRYSTALLIZER ( S - 240 ) ( TC )

14. BLOWER ( G - 262 ) ( FC )

15. HEATER ( E - 263 ) ( TC )

16. COOLING CONVEYOR ( E - 270 ) ( TC )

17. TANGKI GAS CO ( F - 310 ) ( PI )

VII.2. Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :

- Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.

- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik banyak sekali jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah maupun tipe proses yang dikerjakan.

Secara umum bahaya-bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori , yaitu : 1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimia. 3. Bahaya terhadap zat-zat kimia.

Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya dan pada pabrik ini pada khususnya.

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---7

VII.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab kebakaran.

- 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.

B. Pencegahan.

- Menempatkan unit utilitas dan unit pembangkitan cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.

- Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.

- Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

- Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran

C. Alat pencegah kebakaran.

- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

- Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

- Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida. - Untuk bahan baku yang mengandung racun, maka perlu digunakan kantong-kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah-daerah strategis pada pabrik ini.

Tabel VII.2. Jenis dan Jumlah Fire-Extinguisher.

NO. TEMPAT JENIS BERAT

SERBUK

JARAK

SEMPROT JUMLAH

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Pos Keamanan Kantor Daerah Proses Gudang Bengkel Unit Pembangkitan Laboratorium YA-10L YA-20L YA-20L YA-10L YA-10L YA-20L YA-20L 3.5 Kg 6.0 Kg 8.0 Kg 4.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8 m 8 m 7 m 8 m 7 m 7 m 7 m 3 2 4 2 2 2 2

VII.2.2. Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahan dapat digunakan sebagai berikut :

A. Vessel.

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahannya :

- Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---9

pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering). - Memperhatikan teknik pengelasan.

- Memakai level gauge yang otomatis.

- Penyediaan man-hole dan hand-hole ( bila memungkinkan ) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger.

Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena kebocoran-kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

- Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah

terjadinya thermal expansion.

- Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan. - Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri-sendiri.

- Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut.

Disamping itu juga rate aliran harus benar-benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.

C. Peralatan yang bergerak.

Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati-hati, maka akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan dengan :

- Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa. - Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang gerak.

D. Perpipaan.

Selain ditinjau dari segi ekonomisnya , perpipaan juga harus ditinjau dari segi keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti terbentur, tersandung dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal-hal yang tidak diinginkan seperti kebocoran-kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk menghindari hal-hal tersebut, maka dapat dilakukan cara :

- Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besarhendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.

- Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai bahan konstruksi dari steel.

- Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---11

perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing

atau pondasi yang bergerak.

- Pemberian warna pada masing-masing pipa yang bersangkutan akan dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.

E. Listrik.

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :

- Alat-alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

- Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat disamping starter. - Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator

tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

- Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses. - Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.

- Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman.

F. Isolasi.

Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu dilakukan :

- Pemakaian isolasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti reaktor, exchanger, kolom distilasi dan lain-lain. Sehingga tidak mengganggu konsentrasi pekerjaan.

- Pemasangan isolasi pada kabel instrumen, kawat listrik dan perpipaan yang berada pada daerah yang panas , hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan Pabrik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah :

- Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar (mercu suar).

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---13

VII.2.3. Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan-bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya.

Cara lainnya adalah memberikan tanda-tanda atau gambar-gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat-alat yang berbahaya, sehingga semua orang yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal-hal tersebut diatas, usaha-usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal-hal seperti:

1. Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.

2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang alasnya mengandung logam.

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang-barang dari atas.

4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung tangan yang harus dikenakan.

Dalam sebuah pabrik, utilitas merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :

1. Unit Pengolahan Air

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi dan air pengisi boiler.

2. Unit Pembangkitan Steam

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan steam pada proses

evaporasi, pemanasan dan supply pembangkitan tenaga listrik. 3. Unit Pembangkitan Tenaga Listrik

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat-alat , bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya.

4. Unit Bahan Bakar

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan bahan bakar bagi alat-alat,

generator , boiler, dan sebagainya. 5. Unit Pengolahan Limbah

Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair, padat, maupun gas dari proses pabrik.

Utilitas --- VIII ~

---2

Sistem Pengolahan Air

Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Didalam pabrik ini , dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolah air buangan pabrik sebelum dibuang ke badan penerima air.

Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus mengalami proses pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat befungsi dengan optimum , aman dan efisien.

Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing-masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :

1. Sebagai air pengisi boiler (air umpan boiler) 2. Sebagai air sanitasi

3. Sebagai air pendingin 4. Sebagai air proses

VIII.1. Unit Penyediaan Steam

Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam,

yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.

Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh (saturated steam) pada

tekanan 4,5 atm pada suhu = 148C dengan hv = 653,1 kkal/kg  1178,9 Btu/lb

Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi produk adalah :

No. Nama Alat Kode Alat Steam (kg/jam) Steam (lb/jam)

1 EVAPORATOR ( V - 230 ) 3197 7049

2 HEATER ( E - 263 ) 2143 4725

11774

Total kebutuhan steam = 11774 lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 % dari kebutuhan steam total :

= 1,2 x kebutuhan normal (11774 lb/jam) = 14129 lb/jam Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar :

ms (hv - hf)

mf =  x 100 (Severn W.H : 142)

eb . F

dimana : mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam. ms = massa steam yang dihasilkan, lb/jam. hv = entalpi uap yang dihasilkan, Btu/lb. hf = entalpi liquid masuk, Btu/lb.

eb = efisiensi boiler = 92% (Severn W.H : 143) F = nilai kalor bahan bakar, Btu/lb.

hv = 1178,9 Btu/lb (suhu steam) [Steam Table]

hf = 970,3 Btu/lb (suhu air=100C) [Steam Table] F = nilai kalor bahan bakar

digunakan Petroleum Oil 33API (0,22% sulfur) (Perry 7ed, T.27-6) dari Perry 7ed, Fig.27-3 , didapat : relative density,  = 0,86 gr/cc

Utilitas --- VIII ~

---4

 = 0,86 gr/cc = 54 lb/cuft = 7,2 lb/gal maka Heating Value bahan bakar =

2 , 7 137273

= 19066 Btu/lb ms (hv - hf)

mf =  x 100 (Severn, W.H : 142)

eb . F

14129 (1178,9 – 970,3)

mf =  x 100 = 169 lb/jam

(92).(19066 )

Kapasitas boiler :

ms (hv - hf)

Q =  (Severn, W.H : 171)

1000

(14129) (1178,9 – 970,3)

=  = 2948 kBtu/jam.

1000

Penentuan boiler horse power :

Untuk penentuan Boiler Horse Power , digunakan persamaan : ms (hv - hf)

hp =  (Severn, W.H : 140)

(970,3).(34,5)

Nilai 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/jam dari air pada 212F (100C) menjadi uap kering pada 212F pada tekanan 1 atm , untuk kondisi demikian diperlukan entalpi penguapan sebesar 970,3 Btu/lb.

(14129) (1178,9 – 970,3)

hp =  = 89 hp

(970,3) (34,5)

Penentuan heating surface boiler :

1 hp boiler horse power dibutuhkan 10 ft2 heating surface. (Severn, W.H : 140) Total heating surface = 89 x 10 = 890 ft2

Contoh perhitungan harga alat ( Ulrich ) : Nama Alat : SILO SODA ASH

Fungsi : menampung soda ash dari supplier Type : atmospheric pile

Dasar pemilihan : sesuai untuk bahan

dengan memplotkan volume tangki pada fig.5-61 (Ulrich), didapat : Harga tahun 1982 : $ 1000

Harga tahun 2010 : $ 1000 x 315 418,2

= $ 1328

Berikut ini adalah daftar harga peralatan yang digunakan dalam proses dan utilitas Tabel D.2. Daftar harga peralatan proses

NO KODE NAMA ALAT Harga/Unit

US($) Unit

Harga US($)

1 ( F - 110 ) SILO SODA ASH 1328 2 2656

2 ( J - 111 ) BELT CONVEYOR - 1 5457 1 5457

3 ( M - 112 ) TANGKI PENGENCER 8829 1 8829

4 ( L - 113 ) POMPA - 1 4116 1 4116

5 ( F - 120 ) TANGKI ASAM PHOSPHAT 65% 7355 2 14710

6 ( L - 121 ) POMPA - 2 4116 1 4116

7 ( R - 210 ) REAKTOR 106208 2 212416

8 ( L - 211 ) POMPA - 3 4116 1 4116

9 ( G - 212 ) COMPRESSOR 6638 1 6638

10 ( H - 220 ) FILTER PRESS 9294 2 18588

11 ( L - 221 ) POMPA - 4 4116 1 4116

12 ( V - 230 ) EVAPORATOR 14604 1 14604

13 ( L - 231 ) POMPA - 5 4116 1 4116

14 ( S - 240 ) CRYSTALLIZER 11152 2 22304

15 ( H - 250 ) CENTRIFUGE 8099 1 8099

16 ( J - 251 ) SCREW CONVEYOR 5112 1 5112

17 ( B - 260 ) ROTARY DRYER 29208 1 29208

18 ( H - 261 ) CYCLONE 797 1 797

19 ( G - 262 ) BLOWER 5152 2 10304

20 ( E - 263 ) HEATER 5444 1 5444

21 ( E - 270 ) COOLING CONVEYOR 6970 1 6970

22 ( J - 271 ) BUCKET ELEVATOR 5377 1 5377

23 ( C - 280 ) BALL MILL 10289 1 10289

25 ( J – 282 ) BELT CONVEYOR - 2 4713 1 4713

26 ( F – 310 ) TANGKI GAS CO 13210 4 52840

27 ( F – 320 ) SILO DISODIUM PHOSPHAT

DIHYDRAT 1328 2 2656

Total Harga Peralatan Proses = ... 469.322 Tabel D.3. Daftar harga peralatan utilitas

NO KODE NAMA ALAT Harga/Unit

US($) Unit

Harga US($)

1 Unit BOILER SET 9460 1 9460

2 Unit GENERATOR SET 1494 2 2988

3 Unit TANGKI BAHAN BAKAR 1328 1 1328

4 Unit COOLING TOWER SET 1129 1 1129

5 Unit WATER TREATMENT PLANT :

(Floculation, Sedimentation, Filtration ,

Chlorination) 58415 1 58415

6 Unit DEMINERALIZER PLANT 23366 1 23366

7 Unit WASTE TREATMENT PLANT 14604 1 14604

Total Harga Peralatan Utilitas = ... 111.290 Harga peralatan total = $ 469.322 + $ 111.290 = $ 580.612

= Rp. 5.806.120.000 (asumsi 1 $ = Rp. 10.000)

D.2. Gaji Karyawan Tabel D.4. Gaji Karyawan

No. J A B A T A N Jumlah Gaji (Rp. / Orang)

Jumlah ( Rupiah ) 1 Direktur Utama 1 15.000.000 15.000.000 2 Sekretaris Direktur 3 4.500.000 13.500.000 3 Direktur Teknik dan Proses 1 12.000.000 12.000.000 4 Direktur Administrasi & Keuangan 1 12.000.000 12.000.000

5 Staff Ahli 4 7.500.000 30.000.000

6 Kepala Bagian Teknik 1 6.000.000 6.000.000 7 Kepala Bagian Produksi 1 6.000.000 6.000.000 8 Kepala Bagian Umum 1 6.000.000 6.000.000 9 Kepala Bagian Pemasaran 1 6.000.000 6.000.000 10 Kepala Bagian Keuangan 1 6.000.000 6.000.000 11 Kasi Pemeliharaan & Perbaikan 1 4.500.000 4.500.000 12 Kasi Utilitas dan Energi 1 4.500.000 4.500.000

13 Kasi Riset & Pengembangan 1 4.500.000 4.500.000 14 Kasi Produksi & Proses 1 4.500.000 4.500.000 15 Kasi Personalia & Kesejahteraan 1 4.500.000 4.500.000 16 Kasi Keamanan 1 4.500.000 4.500.000 17 Kasi Administrasi 1 4.500.000 4.500.000 18 Kasi Pemasaran & Penjualan 1 4.500.000 4.500.000 19 Kasi Gudang 1 4.500.000 4.500.000 20 Kasi Anggaran 1 4.500.000 4.500.000 21 Kasi Pembelian 1 4.500.000 4.500.000 22 Karyawan Bagian Proses (kepala)

(Shift)

4 2.250.000 9.000.000 23 Karyawan Bagian Proses (regu)

(Shift)

52 1.500.000 78.000.000 24 Karyawan Bagian Laboratorium 6 1.500.000 9.000.000 25 Karyawan Bagian Utilitas & Energi

(Shift)

28 1.500.000 42.000.000 26 Karyawan Bagian Personalia 3 1.500.000 4.500.000 27 Karyawan Bagian Pemasaran 3 1.500.000 4.500.000 28 Karyawan Bagian Administrasi 3 1.500.000 4.500.000 29 Karyawan Bagian Pembelian 3 1.500.000 4.500.000 30 Karyawan Bagian Pemeliharaan 4 1.500.000 6.000.000 31 Karyawan Bagian Gudang 8 1.500.000 12.000.000 32 Karyawan Bagian Keamanan (Shift) 36 1.125.000 40.500.000 33 Karyawan Bagian Kebersihan 8 750.000 6.000.000

34 Supir 6 900.000 5.400.000

35 Pesuruh 8 750.000 6.000.000

36 Dokter 2 3.000.000 6.000.000

37 Perawat 6 1.350.000 8.100.000

Jumlah 206 408.000.000

Gaji Karyawan per Bulan Rp. 408.000.000 Gaji Karyawan per Tahun ( 13 bulan ) Rp. 5.304.000.000 (Tunjangan Hari Raya = gaji 1 bulan penuh)

D.3. Biaya Utilitas Air sanitasi

Kebutuhan air sanitasi = 40 M3/hari Harga air sanitasi (diolah sendiri) Rp. 300 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 365 hari

Biaya air sanitasi per tahun Rp. 4.380.000 Air Umpan Boiler

Kebutuhan air umpan boiler = 185 M3/hari Harga air umpan (diolah sendiri) Rp. 600 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari

Biaya air umpan boiler per tahun Rp. 36.630.000 Air Pendingin

Kebutuhan air pendingin = 291 M3/hari Harga air pendingin (diolah sendiri) Rp. 400 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari

Biaya air pendingin per tahun Rp. 38.412.000 Tawas (koagulan)

Kebutuhan Tawas = 4.436 tahun Harga tawas per kg Rp. 1.200 per kg

Biaya tawas per tahun Rp. 5.323.000 Chlorine liquid (disinfectan)

Kebutuhan chlorine liquid = 3.300 tahun Harga chlorine per kg Rp. 2.850 per kg

Biaya chlorine per tahun Rp. 9.405.000 Resin Kation - Anion

Kebutuhan resin kation-anion = 5,6 kg/hari Harga resin kation-anion Rp. 3.600 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari

Biaya resin per tahun Rp. 6.653.000 Bahan Bakar (Diesel oil 33oAPI)

Kebutuhan bahan bakar = 142 lt/jam (1 hari 24 jam proses) = 3.408 lt/hari Harga bahan bakar Rp. 8.000 per lt Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari

Listrik (PLN)

Biaya Beban per kVA per bulan Rp. 30.000 kVA/bln Biaya Beban per tahun Rp. 360.000

Kebutuhan listrik alat proses = 330 kWh Kebutuhan listrik penerangan = 46 kWh Harga pemakaian per kWh Rp. 550 per kWh Biaya listrik alat proses per tahun Rp. 1.437.480.000 (330 hari) Biaya listrik penerangan per tahun Rp. 221.628.000 (365 hari)

Biaya listrik total per tahun Rp. 1.659.468.000 Total biaya utilitas per tahun Rp. 10.757.391.000 D.4. Bahan Baku dan Produk

D.4.a. Bahan Baku Soda ash

Kebutuhan bahan = 3.084,0000 kg/jam Harga beli per kg Rp. 1.200 per kg

Biaya pembelian per tahun Rp. 29.310.336.000 Asam phosphat

Kebutuhan bahan = 4.417,1054 kg/jam Harga beli per kg Rp. 2.750 per kg

Biaya pembelian per tahun Rp. 96.204.556.000 Total biaya bahan baku per tahun Rp. 125.514.892.000 D.4.b. Produk

Disodium phosphat dihydrat

Produk yang dihasilkan = 5.050,7438 kg/jam = 40.001.891 kg/th Harga jual per kg Rp. 3.800 per kg

Hasil penjualan per tahun Rp. 152.007.185.800 Carbon dioxide

Produk yang dihasilkan = 1.276,3105 kg/jam = 10.108.379 kg/th Harga jual per kg Rp. 2.600 per kg

Hasil penjualan per tahun Rp. 26.281.785.400 Total harga jual produk per tahun Rp. 178.288.971.200

Biaya Pengemasan Produk Disodium phosphat dihydrat

Produk yang dihasilkan = 40.001.891 kg/th (Kemasan produk = paper bag 50 kg)

Kebutuhan paper bag (kantong sak) = 800.038 bag/th Harga 1 buah paper bag Rp. 1.200

Biaya pengemasan produk per tahun Rp. 960.046.000 Carbon dioxide

Produk yang dihasilkan 10.108.379 kg/th Densitas produk = 1,101 kg/lt Volume produk = 9.181.090 lt/th (Kemasan produk = drum 200 lt)

Kebutuhan drum per tahun = 45.906 drum/th Harga 1 buah drum Rp. 240.000

Biaya pengemasan produk per tahun Rp. 11.017.440.000 Biaya pengemasan total per tahun Rp. 11.977.486.000 Biaya pendukung (10% pengemasan) Rp. 1.197.749.000 Total biaya pengemasan per tahun Rp. 13.175.235.000