PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA DENGAN PROSES AKTIVASI STEAM.
PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA DENGAN PROSES AKTIVASI STEAM
PRA RENCANA PABRIK
Oleh :
DIO PRANANTA ROIS NPM : 0931010050
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” SURABAYA – JAWA TIMUR
(2)
(3)
(4)
KATA PENGANTAR iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan YME atas karunia dan rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan dengan baik pra rencana pabrik ini yang berjudul “Pabrik Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Proses Aktivasi Steam”.
Pra rencana ini disusun untuk memenuhi tugas yang diberikan kepada mahasiswa Program Studi Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Kimia.
Sebagai dasar penyusunan pra rencana pabrik ini adalah teori yang diperoleh selama kuliah, data-data dari majalah, internet maupun literatur yang ada. Selanjutnya, dengan tersusunnya pra rencana pabrik ini, saya menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT selaku Kepala Jurusan Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Ibu Ir. Retno Dewati, MT selaku dosen pembimbing.
4. Bapak, Ibu, Saudara tercinta yang telah memberikan dorongan, doa, dan restu serta semangat demi berhasilnya studi kami.
5. Rekan-rekan serta semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu sehingga pra rencana pabrik ini terselesaikan.
(5)
KATA PENGANTAR iv
Saya menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan pra rencana pabrik ini oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun dan bermanfaat bagi kesempurnaan laporan ini akan kami terima dengan senang hati.
Akhir kata, semoga pra rencana pabrik ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.
Surabaya, Mei 2013
(6)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... iii DAFTAR ISI ... v BAB I PENDAHULUAN... I.1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 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 TATA LETAK DAN LOKASI ... IX.1 BAB X SISTEM ORGANISASI ... X.1 BAB XI ANALISA EKONOMI ... XI.1 BAB XII DISKUSI DAN KESIMPULAN... XII.1
(7)
INTISARI
Perencanaan Pabrik Karbon Aktif ini dimaksudkan untuk menambah jumlah produksi Karbon Aktif untuk mencukupi kebutuhan konsumen serta merupakan lapangan pekerjaan.
Rencana lokasi pendirian pabrik ini di daerah Dumai, Riau, Sumatra dengan perencanaan sebagai berikut:
1. Kapasitas produksi : 35.000 ton
2. Bentuk perusahaan : Perseroan Terbatas 3. Sistem dan organisasi : Garis dan Staff 4. Sistem produksi : Continue 5. Waktu operasi : 330 hari/tahun 6. Bahan dasar : tempurung kelapa 7. Jumlah tenaga kerja : 103 orang
Analisa Ekonomi :
Massa konstruksi : 2 tahun
Umur pabrik : 10 tahun
Fixed Capital Investment (FCI) : Rp 68.814.261.588 Working Capital Investment (WCI) : Rp. 40.833.333.333 Total Capital Investment (TCI) : Rp 109.647.594.921 Biaya Bahan Baku : Rp 712.268.070.624
(8)
Biaya Utilitas : Rp 47.230.050.478 Biaya Produksi Total : Rp 82.462.651.874 Hasil Penjualan Produk : Rp 245.000.000.000 Internal Rate of Return : 16,5%
Pay Out Period : 3 tahun,7 bulan
(9)
PENDAHULUAN I-1
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Salah satu komoditi yang paling banyak diusahakan oleh masyarakat adalah kelapa karena manfaatnya cukup besar dalam memenuhi kebutuhan setiap hari.
Sejak dulu Indonesia telah dikenal sebagai salah satu negara penghasil kelapa yang terbanyak setelah Filipina, namun penggunaan kelapa pada umumnya masih sangat terbatas yaitu dagingnya dibuat kopra sebagai bahan baku minyak goreng dan dibuat santan untuk keperluan rumah tangga. Sedangkan pemanfaatan hasil samping yang berubah limbah kelapa seperti tempurung kelapa masih sangat terbatas yaitu untuk industri kerajinan, bahan bakar dan baru sedikit untuk industri karbon aktif.
Pra rencana pabrik karbon aktif ini disusun berdasarkan pertimbangan di atas, dimana realisasinya berdampak positif dalam mengurangi limbah kelapa, meningkatkan nilai ekonomis tempurung kelapa, dan menambah keanekaragamn industri karbon aktif.
I.2 Sejarah
Diperkirakan pemakaian karbon aktif dalam waktu singkat, mudah dalam penggunaan sebagai adsorben telah dikenal orang sejak jaman sebelum masehi, suatu penyelidikan menunjukan bahwa bangsa hindu purba memakai arang murni (Charcoal) sebagai penjernih air.
(10)
PENDAHULUAN I-2 Pada akhirr abad ke-18 Scheel dan Fontana menemukan bahwa arang dapat digunakan sebagai pengadsorbsi gas dan beberapa tahun kemudian Loitus mengemukakan bahwa arang dapat dipakai untuk menghilangkan warna dari berbagai larutan.
Pada tahun 1794, industri-industri gula di Inggris menggunakan karbon aktif pada proses pemucatan dan sebagai filter pada proses pemurnian.
Pada tahun 1812 Figner telah berhasil mengolah karbon aktif dari tulang dan diklasifikasikan sesuai dengan sifat dan kegunaannya yaitu :
Bentuk powder sesuai untuk keperluan adsorbsi dalam fase liquid
Bentuk granular yang sesuai untuk proses adsorbsi dalam fase gas
Dengan perkembangan yang sangat pesat telah dapat dibuktikan bahwa tiap granular tidak hanya efektif untuk proses adsorbsi fase gas tetapi juga efektif untuk fase liquid.
Sejak saat ini penyelidikan dan pengembangan mengenai berbagai macam bahan dasar karbon aktif dilakukan terus. Tahun 1822 Bussy menemukan bahwa karbon aktif dapat dihasilkan dari dalam kalium dengan ditambah panasnya. Menurut Bussy keaktifan dari arang ini dengan adsorbsinya 20-50 kali lebih besar daripada arang tulang. Dengan adanya penemuan mengenai bahan dasar yang bisa dipakai untuk pembuatan karbon aktif maka sampai akhir abad ke-19 beberapa penemuan mengenai proses pembuatan karbon aktif telah dipatenkan.
(11)
PENDAHULUAN I-3
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
I.3 Penggunaan Karbon Aktif
Karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat, penyerap gas, dan sebagainya. Secara garis besar penggunaan karbon aktif dapat dibedakan dalam dua macam :
a. Penggunaan dalam industri pangan 1. Pemurnian minyak
Bahan pemucat yang paling baik untuk menghasilkan warna minyak adalah karbon aktif. Selama proses pemucatan dan penyerapan zat warna karbon aktif juga menyerap gas peroksida yang merupakan perusak oksidatif pada minyak.
2. Pemurnian gula
Pemakaian karbon aktif untuk industri gula dimulai pada tahun 1974 di Inggris selain menghasilkan zat warna , karbon aktif dapat juga menyerang senyawa nitrogen dan iyopilic kolloids sehingga proses penyaringan menjadi lebih sempurna. Busa yang timbul pada proses penguapan akan berkurang serta akan mempercepat proses kristalisasi.
3. Penjernihan air
Pemakaian chlorine sebagai desinfektan pada penjernihan air akan menimbulkan bau dan rasa yang tidak enak. Rasa itu ditimbulkan oleh reaksi chlorine dan mikroorganisme untuk mencegah hal ini maka pada tahapan proses terakhir dipakai karbon aktif.
(12)
PENDAHULUAN I-4 4. Bahan makanan lain
Karbon aktif digunakan dalam bahan makanan yang tidak dapat dimurnikan dengan pengkristalan dan distilasi dengan bahan kimia. karbon aktif memperbaiki warna dan flavor dari makanan seperti gelatin, cika “soap stock” dan lain-lain. Karbon aktif larut atau tidak bereaksi dengan makanan seperti macam-macam perlakuan kimia tetapi bahan asing dari makanan diserap.
b. Penggunaan dalam industri non pangan 1. Industri kimia dan farmasi
Karbon aktif digunakan untuk memurnikan bahan kimia seperti asam sitrat, asam gallat, asam glutamat, monosodium glutamat, picilin, natrium benzoat, dan sebagainya. Karbon aktif tersebut akan menyerap bahan asing dari larutan, karbon aktif diberikan sebelum terjadi pengkristalan sehingga menghasilkan kristal yang baik bentuknya dan murni.
2. Pemurnian pelarut
Pelarut yang sudah digunakan dalam suatu proses akan teradsorbsi bahan asing sehingga pelarut akan diserap oleh karbon aktif, misalnya minyak goreng dan larutan “asing” daging.
3. Memurnikan zat yang akan diserap
Karbon aktif dapat digunakan dalam bentuk zat yang murni, misalkan emas yang sudah dikristalkan dari minyak diproses “cyanida” kemudian dimurnikan dengan karbon aktif yang bertujuan untuk memurnikan vitamin dan hormon.
(13)
PENDAHULUAN I-5
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
4. Katalis
Karbon aktif dapat digunakan sebagai katalis, misalnya dalam pembentukan sulfuril chlorida dan chlorin. Selain itu sering pula digunakan sebagai pembawa katalis lain dan dalam hal ini bertindak sebagai penggerak permulaan.
Kebutuan karbon aktif dari tahun ke tahun semakin meningkat dilihat dari data import Badan Pusat Statistik (BPS). Import dan Eksport karbon aktif dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel kebutuhan Import dan Eksport karbon aktif tiap tahun periode 2007 – 2011 Tahun Impor (ton) Ekspor (ton)
2007 1.080 12.555
2008 1.240 14.340
2009 1.375 15.975
2010 1.580 17.890
2011 1.785 19.880
Disperindag, Surabaya
Dengan berdirinya pabrik karbon aktif ini diharapkan menyerap tenaga kerja sehingga memperluas lapangan perkerjaan dan dapat menunjang pembangunan di masa sekarang dan mendatang.
I.4 Sifat – Sifat Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan karbon aktif adalah tempurung kelapa yang memiliki sifat – sifat sebagai berikut :
Sifat fisik :
(14)
PENDAHULUAN I-6 - Nilai kalor tinggi
- Kandungan karbon relatif tinggi - Kandungan abu sedikit
Sifat kimia :
- Lignin 31,96% - Selulosa 31,96% - Hemiselulosa 29,29% - Air 6,19%
- Abu 0,6%
I.5 Sifat – Sifat Produk
Produk yang dihasilkan oleh pabrik karbon aktif memiliki sifat – sifat fisik sebagai berikut :
- Luas permukaan karbon aktif berkisar antara 1200 – 1300 m2/g - Ukurannya 100 mesh
- Powdered karbon 0,147/mm - Abrasi resistance 99%
(15)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
BAB II
SELEKSI dan URAIAN PROSES
II.1 Proses Pembuatan
Bahan baku pembuatan karbon aktif dapat berasal dari bahan nabati atau hasil ikutannya dan bahan hewani. Contoh bahan baku antara lain sebagai berikut :
- Serbuk gergaji - Tempurung kelapa - Serutan bambu - Ampas tebu - Tongkol jagung - Tulang
- Dan sebagainya
Proses yang berlangsung selama pembuatan karbon aktif pada dasarnya sebagai berikut :
a. Penghilangan air (dehidrasi)
b. Konversi bahan – bahan organik menjadi karbon (karbonisasi) c. Dekomposisi dan perluasan pori – pori
II.1.1 Karbonisasi
Pada proses karbonisasi terjadi peruraian atau pemecahan bahan-bahan organik oleh panas sehingga terbentuk menjadi karbon.
(16)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-2
Pada proses pembuatan arang (karbonisasi) terdiri dari 4 tahap yaitu :
- Pemanasan sampai suhu 200oC, air yang terkandung dalam bahan baku akan menguap
- Pada suhu pemanasan 200-280 oC, bahan baku secara perlahan-lahan akan menjadi arang
- Pada suhu pemanasan antara 280-500 oC, terjadi karbonisasi selulosa, penguraian lignin dan hemiselulosa
- Pada suhu pemanasan 500 oC terjadi pemurnian arang II.1.2 Aktivasi
Aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori-pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul – molekul permulaan. Sehingga arang mengalami perubahan baik sifat fisik maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi.
Metode aktivasi umum yang digunakan dalam pembuatan karbon aktif adalah :
1. Proses aktivasi dengan bahan kimia
(17)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-3
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
II.1.2.1 Proses Aktivasi Dengan Bahan Kimia
Pada jenis ini proses aktivasi dilakukan oleh bahan kimia anorganik yang ditambahkan pada bahan baku untuk menguraikan molekul – molekul organik selama proses karbonisasi atau kalsinasi. Jadi di proses ini aktivasi dilakukan bersamaan dengan karbonisasi.
Sebagai bahan kimia pengaktivasi yang banyak digunakan adalah asam phospat, ZnCl2, K2S, atau CaCl2 yang merupakan zat – zat yang bersifat dehidrator kuat. Diantara bahan – bahan tadi yang terbanyak digunakan adalah ZnCl2.
Prosesnya adalah sebagai berikut :
a. Bahan baku diuraikan
b. Direndam dalam bahan kimia pengaktivasi sambil dipanasi hingga terbentuk pasta
c. Pasta ini diekstrak sehingga berbentuk pallet
d. Kemudian pallet tadi di karbonisasi pada suhu 500-900 oC selama 2-3 jam di dalam retory
e. Karbon aktif yang dihasilkan dicuci dengan larutan HCl 1 N dan air
(18)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-4
Pada beberapa kasus setelah mengalami proses aktivasi secara kimia masih dilakukan aktivasi lanjutan dengan steam untuk memberikan beberapa sifat fisik yang tidak dapat diberikan dengan proses aktivasi kimia.
II.1.2.2 Proses Aktivasi Dengan Gas Atau Steam
Proses ini juga dikenal dengan nama proses distilasi kering (deskrutive
distillation), tahapan – tahapan proses ini sebagai berikut : a. Proses karbonisasi bahan baku
b. Proses aktivasi dengan cara mengoksidasi senyawa – senyawa karbon
Beberapa literature menyebutkan bahwa proses karbonisasi dilakukan pada suhu 500 - 800 oC selama 1 – 3 jam. Setelah karbonisasi selesai perlu dilakukan aktivasi, ada 2 pilihan untuk aktivasi ini yaitu :
1. Udara pada suhu tinggi (900 oC)
2. Steam pada suhu tinggi (800-1000 oC)
Gas – gas pengoksidasi ini menghilangkan sisa hidrokarbon yang tertinggal pada arang sehingga permukaan akan lebih terbuka dan lebih aktif.
Kondisi lain pada proses aktivasi yang akan mempengaruhi daya adsorbsi pada arang adalah temperature dari oksidator yang dipakai pada waktu proses aktivasi. Ada beberapa pendapat yang menyatakan bahwa kondisi yang baik untuk proses aktivasi adalah pada suhu 800-1000 oC dan ada pendapat lain menyatakan bahwa suhu proses aktivasi bergantung pada bahan dasar oksidator yang dipakai
(19)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-5
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
dengan demikian suhu aktivasi bervariasi dari suhu 600-900 oC bahkan sampai 1000 oC.
II.2 Seleksi Proses
Proses pembuatan karbon aktif dengan aktifasi steam terdiri dari beberapa tahap. Ada beberapa macam proses yang sudah dipatenkan, diantara sekian banyak proses yang dipilih adalah proses yang diselidiki oleh Baneerje dkk pada tahun 1974. Seperti fasa industri kimia yang lain, terdapat 3 proses utama pada proses ini yaitu : persiapan bahan baku, proses utama dan proses finishing. Berikut ini adalah blok diagram proses :
Gambar II.1 Blok Diagram Proses Pembuatan Karbon Aktif dengan Aktivasi Steam menggunakan Fluidized Bed Reactor.
TEMPURUNG KELAPA
PENGHACURAN TEMPURUNG
KARBONISASI
AKTIVASI DENGAN STEAM
PENDINGINAN
(20)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-6
II.2.1 Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan adalah tempurung kelapa dari gudang tempurung kelapa diangkut oleh belt conveyor (J-111) menuju cane knive (C-112) untuk dihancurkan menjadi serpihan yang lebih kecil dan diangkut oleh bucket elevator (J-113) menuju silo ( F-114) yang selanjutnya akan dimasukkan ke dalam hammer mill (C-120) untuk dihancurkan menjadi serpihan yang lebih lembut, tempurung kelapa yang lolos ayakan (H-130) akan diangkut dengan screw conveyor (J-131) menuju Rotary kiln (B-210).
II.2.2 Proses Utama
Proses utama tediri dari 2 tahap, yaitu tahap karbonisasi dan tahap aktivasi.
II.2.2.1 Tahap Karbonisasi
Setelah melewati tahap persiapan tempuung kelapa tadi harus dikarbonisasi. Proses karbonisasi tejadi pada alat rotary kiln (B-210). Proses karbonisasi adalah proses pemanasan tempurung kelapa hingga mencapai suhu sekitar 5500C dengan udara dari blower (G-211) pada tekanan atmosfer untuk menghasilkan karbon. Selanjutnya hasil karbon diangkut oleh screw conveyor (J-216) dan bukcet elevator (J-217) menuju silo (F-218) untuk selanjutnya akan dimasukkan ke dalam reaktor (R-220) untuk mengalami proses aktivasi. Sedangkan produk atas yang berupa gas ditampung dalam gas holder (F-218).
(21)
SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-7
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
II.2.2.2 Tahap Aktivasi
Pada reaktor (R-220) terjadi proses aktivasi karbon , rekator yang digunakan adalah fluidized bed reaktor. Proses aktivasi ini dilakukan dengan bantuan steam pada suhu 9000C kemudian karbon aktif dibawa oleh screw conveyor (J-221) ke rotary cooler (E-310) untuk diturunkan suhunya. Produk dari rotary cooler akan diangkut oleh screw conveyor 312) dan bucket elevator (J-314) menuju bin produk (F-315).
II.2.3 Proses Finishing
Karbon aktif yang merupakan produk utama setelah dingin, kemudian ditampung dalam bin. Selanjutnya produk karbon aktif kering siap untuk packing.
(22)
NERACA MASSA III-1
BAB III
NERACA MASSA
Kapasitas Produksi : 35.000 ton / tahun Waktu Operasi : 330 hari / tahun Basis Perhitungan : 1 jam
Produksi Karbon Aktif : 35.000 x 1 : 4419,1919 kg / jam 24 330
1.NERACA MASSA VIBRATING SCREEN (H-130)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari hammer mill : Recycle ke hammer mill :
Lignin = 7185,6337 Lignin = 718,5634
Selulosa = 7185,6337 Selulosa = 718,5634
Hemiselulosa = 6585,3320 Hemiselulosa = 658,5332
Air = 1391,7107 Air = 139,1711
Abu = 134,8993 Abu = 13,4899
2248,3209
Ke rotary kiln :
Lignin = 6467,0703
Selulosa = 6467,0703
Hemiselulosa = 5926,7988
Air = 1252,5396
Abu = 121,4093
20234,8884
(23)
NERACA MASSA III-2
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
2.NERACA MASSA ROTARY KILN (B-210)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Vibrating screen : Ke Cyclone :
Lignin = 6467,0703 Air = 5261,0710
Selulosa = 6467,0703 Gas : =
Hemiselulosa = 5926,7988 CO2 = 1946,0904
Air = 1252,5396 CO = 1593,4975
Abu = 121,4093 CH4 = 686,4686
H2 = 467,4259
C2H6 = 131,5328
C2H4 = 77,8537
Abu = 5,1951
Ter = 3237,5821
13406,7172
Ke Screw Conveyor :
Carbon = 4868,1742
Air = 210,3417
Zat Volatile = 1235,3399
Abu = 514,3154
6828,1713
(24)
NERACA MASSA III-3
3. NERACA MASSA CYCLONE (H-213)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Rotary Kiln :
Ke Gas Holder :
Air = 5261,0710 Air = 5261,0710
CO2 = 1946,0904 CO2 = 1946,0904 CO = 1593,4975 CO = 1593,4975
CH4 = 686,4686 CH4 = 686,4686
H2 = 467,4259 H2 = 467,4259 C2H6 = 131,5328 C2H6 = 131,5328 C2H4 = 77,8537 C2H4 = 77,8537
Abu = 5,1951 Ter = 3237,5821
= 3237,5821 = 13401,5221
Ke Screw Conveyor :
Abu = 5,1951
Total = 13406,7172 Total = 13406,7172
4. NERACA MASSA SCREW CONVEYOR (J-212)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Cyclone : Ke Reaktor :
Abu = 5,1951 Carbon = 4868,1742
Dari Rotary Kiln : Air = 210,3417
Carbon = 4868,1742 Zat Volatile = 1235,3399
Air = 210,3417 Abu = 519,5105
Zat Volatile = 1235,3399
Abu = 514,3154
6828,1713
(25)
NERACA MASSA III-4
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
5. NERACA MASSA REAKTOR (R-220)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari screw conveyor :
Ke Cyclone :
Carbon = 4868,1742 Carbon = 23,8541
Air = 210,3417 Air = 1075,5358
Zat Volatile = 1235,3399 Zat Volatile = 12,3534
Abu = 519,5105 Abu = 5,1951
6833,3664 C sisa = 0,9736
Dari steam : CO = 5565,9459
H2O = 4651,5405 H2 = 397,5676
7081,4255
Ke screw conveyor :
Carbon = 2361,5513
Air = 208,2382
Zat Volatile = 1222,9865
Abu = 514,3154
C sisa = 96,3898
4403,4814
(26)
NERACA MASSA III-5
6. NERACA MASSA CYCLONE (H-222)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Reaktor : Ke Udara :
Carbon = 23,8541
Air = 1075,5358 Air = 1075,5358
Zat Volatile = 12,3534 Zat Volatile = 12,3534
Abu = 5,1951 CO = 5565,9459
C sisa = 0,9736 H2 = 397,5676
CO = 5565,9459 7051,4027
H2 = 397,5676
Ke Screw Conveyor :
Carbon = 23,8541
Abu = 5,1951
C sisa = 0,9736
30,0228
Total = 7081,4255 Total = 7081,4255
7. NERACA MASSA SCREW CONVEYOR (J-221)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Cyclone : Ke Rotary Cooler :
Carbon = 23,8541 Carbon = 2385,4054
Abu = 5,1951 Air = 208,2382
C sisa = 0,9736 Zat Volatile = 1222,9865
30,0228 Abu = 519,5105
Dari Reaktor : C sisa = 97,3635
Carbon = 2361,5513
Air = 208,2382
Zat Volatile = 1222,9865
Abu = 514,3154
C sisa = 96,3898
4403,4814
(27)
NERACA MASSA III-6
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
8. NERACA MASSA ROTARY COOLER (E-310)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Screw Conveyor :
Ke Cyclone:
Carbon = 2385,4054 Carbon = 23,8541
Air = 208,2382 Air = 2,0824
Zat Volatile = 1222,9865 Zat Volatile = 12,2299
Abu = 519,5105 Abu = 5,1951
C sisa = 97,3635 C sisa = 0,9736
44,3350
Ke Screw Conveyor :
Carbon = 2361,5513
Air = 206,1559
Zat Volatile = 1210,7567
Abu = 514,3154
C sisa = 96,3898
4389,1691
Total = 4433,5042 Total = 4433,5042
9. NERACA MASSA CYCLONE (H-313)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Rotary Cooler : Ke Udara :
Carbon = 23,8541 Air = 2,0824
Air = 2,0824 Zat Volatile = 12,2299
Zat Volatile = 12,2299 14,3122
Abu = 5,1951
C sisa = 0,9736 Ke Screw Conveyor :
Carbon = 23,8541
Abu = 5,1951
C sisa = 0,9736
30,0228
(28)
NERACA MASSA III-7
10.NERACA MASSA SCREW CONVEYOR (J-312)
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Dari Cyclone : Ke Bin Produk :
Carbon = 23,8541 Carbon = 2385,4054
Abu = 5,1951 Air = 206,1559
C sisa = 0,9736 Zat Volatile = 1210,7567
30,0228 Abu = 519,5105
C sisa = 97,3635
Dari Rotary Cooler :
Carbon = 2361,5513
Air = 206,1559
Zat Volatile = 1210,7567
Abu = 514,3154
C sisa = 96,3898
4389,1691
(29)
NERACA PANAS IV-1
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
BAB IV
NERACA PANAS
Kapasitas Produksi : 35.000 ton / tahun Waktu Operasi : 330 hari / tahun Basis Perhitungan : 1 jam
Produksi Karbon Aktif : 35.000 x 1 : 4419,1919 kg / jam 24 330
1. NERACA PANAS ROTARY KILN (B-210)
Panas Masuk (kkal/jam) Panas Keluar (kkal/jam)
Dari Vibrating Screen : Ke Cyclone :
∆H Lignin = 66934,1778 ∆H H2O = 2234138,1891
∆H Hemiselulosa = 106682,3785 ∆H CO2 = 472604,5331
∆H Selulosa = 15520,96878 ∆H CO = 360105,5031
∆H Abu = 220,3579343 ∆H CH4 = 449330,6632
∆H H2O(l) = 4196,5958 ∆H H2 = 1436540,2243
∆H1 = 193554,4788 ∆H C2H6 = 3323,3746
∆H C2H4 = 1806,5125
Q Supplay = 8293541,5663 ∆H Ter = 1851070,7527
∆H Abu = 1089,1006
∆H2 = 6810008,8531
Ke Screw Conveyor :
∆H C = 780346,8125
∆H H2O = 52881,03291
∆H Zat Volatile = 363838,4944
∆H Abu = 65343,7740
∆H3 = 1262410,1137
Q loss = 414677,0783
(30)
NERACA PANAS IV-2
2. NERACA PANAS REAKTOR (R-220)
Panas Masuk (kkal/jam) Panas Keluar (kkal/jam) Dari Steam ( Q Supplay ) : Ke Cyclone :
∆H H2O = 651240459,9 ∆H C = 8568,6840
Dari Screw Conveyor : ∆H H2O = 3096,8731
∆H C = 780346,8125 ∆H Csisa = 349,7422
∆H H2O = 52881,03291 ∆H CO = 1461897,7724
∆H Zat
Volatile = 363838,4944 ∆H H2 = 1406388,7110
∆H Abu = 65343,7740 ∆H Zat Volatile = 6757,0006
∆H1 = 1262410,1137 ∆H Abu = 1225,7851
∆H2 = 2888284,5684
∆Hr = 6238212,7497 Ke Screw Conveyor :
∆H C = 734242,3739
Q Supplay = 651240459,9469 ∆H H2O = 92007,06323
∆H Csisa = 29969,07649
∆H Zat Volatile = 600333,5157
∆H Abu = 108906,2899
∆H3 = 1565458,3193
Q Loss = 654287339,9226
(31)
NERACA PANAS IV-3
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
3. NERACA PANAS ROTARY COOLER (E-310)
Panas Masuk (kkal/jam) Panas Keluar (kkal/jam)
Dari Screw Conveyor : Ke Cyclone :
∆H C = 742811,0579 ∆H H2O = 137,0659
∆H H2O = 92007,06323 ∆H C = 768,0582
∆H Csisa = 30318,8187 ∆H Csisa = 31,3493
∆H Zat Volatile = 600333,5157 ∆H Zat Volatile = 960,0534
∆H Abu = 110132,0750 ∆H Abu = 175,9222
∆H1 = 1575602,5305 ∆H2 = 2072,4489
Ke Screw Conveyor :
∆H H2O = 1382,9398
∆H C = 6604,4472
∆H Csisa = 267,5806
∆H Zat Volatile = 10188,5174
∆H Abu = 1866,9650
∆H3 = 20310,4499
Q Loss = 1553219,6317
(32)
SPESIFIKASI PERALATAN V-1
BAB V
SPESIFIKASI ALAT
1. TEMPURUNG KELAPA STOCK PILE (F-110)
Spesifikasi alat :
Kapasitas : 4754 m3
Bentuk : Empat persegi panjang
Ukuran : Panjang : 21,19 m
Lebar : 21,19 m
Tinggi : 10,59 m
Bahan Konstruksi : Beton
Jumlah : 1 buah
2. BELT CONVEYOR (J-111)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Gudang (F-110) menuju Cane Knive (C-112) Type : Troughed belt on 45 o idlers withrolls of equal length
Kapasitas Maksimum
: 32 ton/jam
Belt Width : 14 in - Trough width :
(33)
SPESIFIKASI PERALATAN V-2
- Skirt Steal : 2 In Belt Speed : 30,625 ft/min
Panjang : 51 ft
Sudut Elevasi : 11,3o
Power : 4 Hp
Jumlah : 1 buah
3. CANE KNIVE (C-112)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Untuk memecah tempurung kelapa menjadi serpihan yang kecil - kecil.
Type : Cane knive
Bahan Konstruksi : Carbon steel
Putaran : 480 rpm
Pitch : 2 inchi
Clearence : 12 inchi
Power : 27 Hp
Jumlah : 1 Buah
4. BUCKET ELEVATOR (J-113)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Cane Knive (C-112) menuju Silo (F-114) Type : Continious Discharge Bucket Elevator
(34)
SPESIFIKASI PERALATAN V-3
Kapasitas maksimum : 23 ton/jam
Ukuran : 8 in x 5 in x 5 1/2 in
Bucket Spacing : 14 in
Tinggi Elevator : 20 ft
Ukuran Feed
(maksimum) : 1 in
Bucket Speed : 9,807 ft/min Putaran Head shaft : 18,743 rpm
Lebar Belt : 9 in
Power Total : 2,25 Hp
Jumlah : 1 buah
5. SILO (F-114)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menampung sementara tempurung kelapa
Type : Silinder dengan tutup bawah berbentuk conical dengan posisi vertikal
Volume : 319,7867 cuft
Diameter : 3,95 ft
Tinggi : 11,85 ft
Tebal shell : 0,1875 in
Tebal tutup
bawah : 0,25 in
Tinggi
conical : 1,475 ft
Bahan
(35)
SPESIFIKASI PERALATAN V-4
Jumlah : 1 buah
6. HAMMER MILL (C-120)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menghancurkan bahan dari silo (F - 114)
Type : Reversible hammer crusher
Kapasitas Maksimum : 40 ton/jam
Model : 505
Ukuran Rotor : 30 in x 30 in
Maksimum Ukuran
Feed : 2 1/2 in
Maksimum Speed : 1200 rpm
Power : 100 Hp
Jumlah : 1 buah
7. VIBRATING SCREEN ( H-130 )
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memisahkan tempurung kelapa yang halus dan kasar dari Hammer Mill (C-120)
Type : Vibrated screen
Kapasitas : 22483,2093 kg/jam
(36)
SPESIFIKASI PERALATAN V-5
Diameter Weir : 0,0043 in
Luas Screen : 62005 in2
Jumlah : 1 buah
8. SCREW CONVEYOR (J-131)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari vibrating screen (H-130) menuju rotary kiln (B-210)
Type : Plain spout or chutes
Kapasitas : 799,4667 cuft/jam
Panjang : 30 ft
Diameter : 14 in
Kecepatan
putaran : 13 rpm
Power : 2,35 Hp
Jumlah : 1 buah
9. BUCKET ELEVATOR (J-132)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Mengangkut recycle dari Vibrating Screen (H-130) ke Hammer Mill (C-120)
Type : Continious discharge bucket elevator
(37)
SPESIFIKASI PERALATAN V-6
Ukuran : 6 in x 4 in x 4 1/2 in
Bucket spacing : 12 ft
Tinggi elevator : 8 in
Ukuran feed
( maksimum) : 0,75
Bucket speed : 15,75 ft/min
Putaran head shaft : 3,5117 rpm
Lebar belt : 7 in
Power total : 1,625 Hp
Jumlah : 1 buah
10.ROTARY KILN (B-210)
Fungsi : untuk karbonisasi tempurung kelapa
Diameter dalam : 17,201 ft
Panjang shell : 36,841 ft
Putaran : 2,0348 rpm
Kemiringan : 1 o
Waktu tinggal : 0,5 jam
Jumlah flight : 34,402 buah
Tinggi flight : 2 ft
Tebal flight : 0,375 in
Bahan : carbon steel
Power : 448 Hp
(38)
SPESIFIKASI PERALATAN V-7
Jumlah : 1 buah
11.CYCLONE (H-213)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Untuk memisahkan debu yang terikut keluar Kapasitas : 984,5589 lb/jam
Dc : 72 In
Bc : Dc / 4 : 18 in
Dc : Dc / 2 : 36 in
Hc : Dc / 2 : 36 in
Lc : 2 . Dc : 144 in
Sc : Dc / 8 : 9 in
Zc : 2 . Dc : 144 in
Jc : Dc / 4 : 18 in
Jumlah : 1 buah
12.FILTER (H-214)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menyaring debu - debu yang terikut gas Type : dry throw away filter
(39)
SPESIFIKASI PERALATAN V-8
Kapasitas : 12132,0474 cuft/min Ukuran filter : 24 in x 24 in
Bahan filter : Fiber glass
Jumlah : 12 Filter
13.BLOWER (G-211)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menghembuskan gas dari cyclone (H-213) ke filter (H-214)
Type : Centrifugal Blower
Bahan : Commersial steel
Rate Volumetrik : 12122,1501 cuft/min
Adiabatic Head : 10000 ft.lb/lbm gas
Effisiensi motor : 80 %
Power : 125 Hp
Jumlah : 1 buah
14.GAS HOLDER (F-218)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Tangki Penyimpanan Gas
Kapasitas : 4361,57837 lt = 4,362 m3 Bentuk : Silinder
(40)
SPESIFIKASI PERALATAN V-9
Diameter : 0,4284791 M
Tebal : 0,1875 In
Bahan : Carbon steel
Jumlah : 1 buah
15.BLOWER (G-216)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menghembuskan udara Panas menuju Rotary Kiln (B-210) Type : Centrifugal blower
Bahan : Commercial steel
Rate Volumetrik : 30381,2082 cuft/min
Adiabatic Head : 12000 ft.lb/lbm gas
Effisiensi motor : 80%
Power : 313 Hp
Jumlah : 1 buah
16.SCREW CONVEYOR (J-212)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Rotary Kiln (B-210) dan Cyclone (H-213) menuju Bucket Elevator (J-215)
Type : Plain spout or chutes
Kapasitas : 401,7327 cuft/jam
(41)
SPESIFIKASI PERALATAN V-10
Panjang : 30 ft
Diameter : 12 in
Kecepatan
putaran : 19 rpm
Power : 0,7133 Hp
Jumlah : 1 Buah
17.BUCKET ELEVATOR (J-215)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Screw Conceyor (J-212) ke Silo (F-217)
Type : Continious discharge bucket elevator Kapasitas maksimum : 14 ton/jam
Ukuran : 6 in x 4 in x 4 1/2 in
Bucket spacing : 12 in
Tinggi elevator : 30 ft
Ukuran feed
( maksimum) : 0,75 in
Bucket speed : 24,107 ft/min Putaran head shaft : 5,375 rpm
Lebar belt : 7 in
Power total : 2 hp
(42)
SPESIFIKASI PERALATAN V-11
18.SILO (F-217)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menampung sementara tempurung kelapa
Type : Silinder dengan tutup bawah berbentukconical dengan posisi vertikal Volume : 160,693 Cuft
Diameter : 11,372 ft
Tinggi : 34,117 ft
Tebal shell : 0,162 in
Tebal tutup bawah : 0,188 in
Tinggi conical : 16,559 ft
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell :253 ) Jumlah : 3 Buah
19.CYCLONE (H-222)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Untuk memisahkan debu yang terikut keluar Kapasitas : 199,6076 lb/jam
Dc : 48 In
Bc : Dc / 4 : 12 in
Dc : Dc / 2 : 24 in
Hc : Dc / 2 : 24 in
(43)
SPESIFIKASI PERALATAN V-12
Sc : Dc / 8 : 6 in
Zc : 2 . Dc : 96 in
Jc : Dc / 4 : 12 in
Jumlah : 3 buah
20.SCREW CONVEYOR (J-221)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Reaktor (R-220) ke Rotary Cooler (E-310) Type : Plain spout or chutes
Kapasitas : 260,6451 cuft/jam
Panjang : 30 ft
Diameter : 10 in
Kecepatan putaran : 19 rpm
Power : 0,4628 Hp
Jumlah : 1 Buah
21.ROTARY COOLER (E-310)
Spesifikasi alat :
Fungsi : untuk mendinginkan bahan setelah dari Reaktor (R-220)
(44)
SPESIFIKASI PERALATAN V-13
Diameter dalam : 15 Ft
Panjang shell : 25,119 Ft
Putaran : 1,5389 rpm
Kemiringan : 1o
Waktu tinggal : 4,7303 jam
Jumlah flight : 45,487 buah
Tinggi flight : 2 ft
Tebal flight : 0,375 in
Bahan : carbon steel
Power : 90 hp
Jumlah : 1 buah
22.CYCLONE (H-313)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Untuk memisahkan debu yang terikut keluar
Kapasitas : 1,5853 lb/jam
Dc : 12 in
Bc : Dc / 4 : 3 in
Dc : Dc / 2 : 6 in
Hc : Dc / 2 : 6 in
(45)
SPESIFIKASI PERALATAN V-14
Sc : Dc / 8 : 1,5 in
Zc : 2 . Dc : 24 in
Jc : Dc / 4 : 3 in
Jumlah : 1 buah
23.SCREW CONVEYOR (J-312)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Rotary Cooler (E-310) menuju Bucket Elevator (J-314)
Type : Plain spout or chutes
Kapasitas : 259,8037 cuft/jam
Panjang : 30 ft
Diameter : 10 in
Kecepatan putaran : 19 rpm
Power : 0,4613 hp
Jumlah : 1 buah
24.BLOWER (G-311)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menghembuskan udara panas menuju E-310 Type : Centrifugal blower
Bahan : Commercial steel
(46)
SPESIFIKASI PERALATAN V-15
Rate Volumetrik : 24142,3771 cuft/min
Adiabatic Head : 15000 ft.lb/lbm gas
Effisiensi motor : 80%
Power : 182 hp
Jumlah : 1 buah
25.BUCKET ELEVATOR (J-314)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Memindahkan bahan dari Screw Conveyor (J-312) menuju Bin (F-315)
Type : Continious discharge bucket elevator Kapasitas maksimum : 14 ton/jam
Ukuran : 6 in x 4 in x 4 1/2 in
Bucket spacing : 12 in
Tinggi elevator : 15 ft
Ukuran feed
( maksimum) : 0,75 in
Bucket speed : 40,179 ft/min Putaran head shaft : 7,6786 rpm
Lebar belt : 7 in
Power total : 2 hp
(47)
SPESIFIKASI PERALATAN V-16
26.BIN (F-315)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menampung sementara karbon aktif
Type : Silinder dengan tutup bawah berbentuk conical dengan posisi vertikal Volume : 103,921 Cuft
Diameter : 7,355 ft
Tinggi : 22,064 ft
Tebal shell : 0,155 in
Tebal tutup bawah : 0,187 in
Tinggi conical : 3,177 ft
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell :253 )
Jumlah : 1 Buah
27.KARBON AKTIF STOCK PILE (F-316)
Spesifikasi alat :
Fungsi : Menampung produk karbon aktif
Kapasitas : 2207,0267 m3
Bentuk : Empat persegi panjang
Ukuran : Panjang : 16,4 m
Lebar : 16,4 m
Tinggi : 8,2 m
Bahan Konstruksi : Beton
(48)
(49)
VI.A. Keterangan Alat
Nama Alat :Reaktor Fluidized Bed ( R - 220 )
Fungsi : Untuk mengaktifasi carbon menjadi karbon aktif
Type : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk dished dan bawah berbentuk conis dilengkapi sparger
Bahan : Stainless Steel Jumlah Alat :3 buah
VI. B. Prinsip Kerja
Fluidisasi adalah suatu cara untuk mengontakkan butiran padat dengan fluida, baik cairan maupun gas. Bila laju alir rendah maka butiran padat tetap diam karena fluida hanya mengalir melalui ruang antara partikel tanpa menyebabkan partikel
REAKTOR FLUIDIZED BED BAB VI
(50)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 2
akan tersuspensi. Sedangkan pada laju alir tinggi butiran akan tersuspensi. Reaktor fluidized bed ini dipakai untuk mengaktivasi karbon dengan menggunkan steam untuk menghasilkan karbon aktif, dimana karbon dalam fase solid sedangkan steam pada fase gas. Reaktor fluidized bed ini berupa silinder tegak dengan tutup atas berbentuk sparger.
Rate massa = kg/jam = lb/jam
ρ campuran =
Rate Volume = cuft/jam
Tekanan steam = psia
Suhu steam = R
BM steam = 18 kg/mol
ρ steam = 76
1 =
Rate steam = kg/jam = lb/jam
Rate Volumetrik =
= cuft/jam
Total rate volumet= +
= cuft/jam
Direncanakan waktu proses 0,5 jam dengan 3 reaktor
maka volume = cuft/jamx 0,5 jam
= cuft
Asumsi bahan mengisi volume tangki (faktor keamanan )
maka volume tangki = x ( / 80 )
= cuft 10930,0753 10254,879 675,1961 6831,297 25320 37,5 = 1125 9078,1 10255 10255 x 492 1659,7 x 5465,038 10930,0753 1659,7 1,1296 4651,5 100 675,1961 359 18 1,1296 11485 25320 37,5 5465 80%
(51)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 3
Menentukan ukuran tangki dan ketebalan
H/D = 2 [Ulrich : T 4-18] Volume = π/4 . D2 . H
= π/4 . D2 . 2D
D = 10 ft = in
H = 20 ft = in
Menentukan Tebal Minimum Shell :
Tebal shell berdasarkan ASME code untuk Cylindrical tank :
ts = P x r + C ( Brownell, Pers. 13-1, hal.254)
Dimana :
ts : Tebal shell P : Tekanan Tangki r : Jari-jari Tangki C : faktor Corosi
E : faktor pengelasan digunakan double welded E : 1
f : stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C maka f : psi (brownell, tabel 13-1)
P design : 16 psia
R = 0,5 D = 60 in
tmin : x
x 1 - 1 x 16
tmin = in, digunakan tmin = 3 in 8 0,221
12650
16,17 12650
fE - 0,6 P
120 240
60 Asumsi dimensi ratio :
0,125 +
6831,3
(52)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 4
Tebal standart tutup atas :
th = ( Brownell, Pers. 13-12)
Dimana :
th : Tebal dished minimum, in P : Tekanan Tangki , psi
rc : Crown radius , in (Brownell, tabel 5-7) C : faktor Corosi , in (digunakan 1/8 in ) E : faktor pengelasan digunakan double welded
E : 1
f : stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C maka f : psi (Brownell, tabel 13-1)
Untuk D = 60 in Dari Brownell tabel 5.7 didapat rc = in
th : x 16 x
x 1 - 0 x 16
th = in , digunakan th = 3 in
8
h = rc - rc2 - D2 1 ft
4
V Dished = 1,1 x h2 3rc - h
= 1,1 x 2 x 3 x 10 - 1 )
= cuft
0,885 12650
+ C
12650
0,885 x P x rc fE - 0,1 P
+ 0,125 114
=
57,253
114
(53)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 5
Penentuan dimensi tutup atas, dished :
Dimana :
ID = ID shell = in
a = ID = 60 in
2
Untuk D= in dengan th = 3 in Dari Brownell,Tabel 5-7 8
Didapat :
icr(rc) = insidecrownrad= in = 2 in
AB = ID - icr = 60 - 2 = 58 in
2
BC = D - icr = - 2 = in
AC = (BC2) - (AB2) = in
b = D - (BC2) - (AB2) = 17 in
sf = straight flange = dipilih 2 in
t = tebal dished = in
120
0,25 102,9077 120
120 118,25
7 1/4 OA
t b
icr
sf
ID
a
r
c
(54)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 6
OA = t + b + sf = + 17 + 2
= in
Penentuan tinggi shell :
Volume tangki = cuft
Volume shell = Volume tangki - (Total Volume tutup )
= - 57
= cuft
Tinggi shell = = = ft
3 4 Perhitungan sistem sparger :
Rate steam = kg/ja= lb/jam
BM bahan = 18 kg/mol
ρcampuran pada P = psia = T = R
Udara std = R
ρ = 76 x
1
= lb/cuft [Himelblau Hal 249]
Rate Volumetrik = lb/jam
lb/cuft
= cuft/jam = cuft/min
Berdasarkan Perry 4ed, fig 14 -2 halaman 498, dengan asumsi turbulen diameter optimum
= 5 in
Digunakan pipa ukuran 5 in sch 40
100 1,12963 0,25 18 x 10254,87918 1,1296 151,3 9078,1 x 86,3 492 1659,67 359 6831,3 10255 1125 π/4 . D2
1659,7 492 19,34227 4651,5 6831,3 6774
(55)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 7
Dari Foust App C-6a, didapatkan :
OD = 6 in
ID = 5 in = ft
A = ft2
Kecepatan aliran, V = cuft/min 1
ft2 60
= ft/sec
Dengan =μ cp = lb/ft.sec
Nre =
Dengan Nre > 2100 untuk menentukan diameter sparger digunakan pers 6,5 dari trayball hal 41 : dp = x Nre-0,05
Dengan := Diameter sparger ; ft
dp = x = ft = mm
= mm = ft
Untuk pemasangan sejajar atau segaris pada pipa, jarak intervace ( C ) dianjurkan minimal menggunakan jarak 3 dp maka :
C = x 3 = ft
Diameter shell = 10 ft
Panjang pipa direncanakan 0,75 diameter shell = 0,8 x 10
= 8 ft
posisi sparger direncanakan disusun bercabang 20 Maka banyaknya lubang =
= 7,5 x 20 = lubang
= 0,139 0,139 3,532 0,0141 9,5E-06 0,03477 > 4314,3 0,03477 C Digunakan ukuran diameter 3,5324
panjang pipa x cabang 2101 0,01159 0,0233 1163855,50 μ 0,4506
D x V x ρ
151,3019
18,14171
x
0,0233 0,4974 0,01159
0,01159
(56)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 8
Jumlah lubang tiap cabang =
= = lubang tiap cabang
Nozzle Produk Atas
ρ campuran = 38 lb/cuft
Rate bahan = = lb/jam
Volumetrik Bahan = = cuft/jam
= cuft/min= cuft/sec
Berdasarkan Perry 4ed, fig 14 -2 halaman 498, dengan asumsi turbulen diameter optimum = 2,8 in
Digunakan pipa ukuran 3 in sch 40 Dari Foust App C-6a, didapatkan :
OD = 4 in
ID = 3 in = ft
A = ft2
Nozzle Produk Bawah ρ campuran = 38 lb/cuft
Rate bahan = = lb/jam
Volumetrik Bahan = = cuft/jam
= cuft/min = cuft/sec
Berdasarkan Perry 4ed, fig 14 -2 halaman 498, dengan asumsi turbulen diameter
optimum = 2 in
cabang
15611,85
9708,003
0,1156
9708,003 6,9386
37,5 15611,85
0,0719 0,2557
0,0513
37,5 20
215,714 jumlah lubang
4403,5 7081,4
4314,3
416,3161
4,3147
(57)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 9
Digunakan pipa ukuran 3 in sch 40 Dari Foust App C-6a, didapatkan :
OD = 4 in
ID = 3 in = ft
A = ft2
Nozzle Inlet Steam
ρ campuran = lb/cuft
Rate bahan = = lb/jam
Volumetrik Bahan = = cuft/jam
= cuft/min= cuft/sec
Berdasarkan Perry 4ed, fig 14 -2 halaman 498, dengan asumsi turbulen diameter optimum = 4,9 in
Digunakan pipa ukuran5 in sch 40 Dari Foust App C-6a, didapatkan :
OD = 6 in
ID = 5 in = ft
A = ft2
Nozzle Inlet Feed
ρ campuran = lb/cuft
Rate bahan = = 15064,98 lb/jam
2,5217 4651,5 10254,88
151,3019
9078,1121
37,5 6833,4
0,4506 0,139
10254,88 0,0513
0,2557
1,129627 1,1296
(58)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 10
Volumetrik Bahan = = cuft/jam
= cuft/min= cuft/sec
Berdasarkan Perry 4ed, fig 14 -2 halaman 498, dengan asumsi turbulen diameter optimum = 2,6 in
Digunakan pipa ukuran 3 in sch 40 Dari Foust App C-6a, didapatkan :
OD = 4 in
ID = 3 in = ft
A = ft2
Nozzle Kaca Penglihat
Lubang penglihat keadaan dalam rekator dengan diameter 2 in sch 40 Nozzle Manhole
Digunakan manhole dengan diameter 24 in sch 40 Nozzle Termometer, Pressure Gauge, Instrumentasi Digunakan nozzle dengan diameter 2 in sch 40
Nozzle Pemanas
Digunakan nozzle dengan diameter 2 in sch 40
Reinforcement Nozzle
Nozzle pada tutup atas dan bawah thead = in ODshell = 10 x 12 + 2 x
= in
Reinforcement Nozzle Manhole Feed : 24 in sch 40
Tebal reinforcement :T = P x D (Hesse, Per 10 -30 )
1,8 x f
T = 16,2 x
1,8 x
0,375 0,2557
0,1116
120,75 12650 15064,98
37,5
401,7327
6,6955
120,75
0,375 0,0153
(59)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 11
T =
Untuk reiforcement, A = 2 D - 2 x T
= 2 x 10 - 2 x
= 18 x
= ft2
Isolasi :
Batu isolasi dipakai 4 in ( Perry 7ed : 12. 42 ) Diameter dalam reaktor = 10 ft
Diameter luar reaktor = ft
Maka diameter reaktor terisolasi = 10 + 2
= ft
Spesifikasi :
1. Reaktor ( R-220)
Nama alat : Reaktor Fluidized bed ( R-220)
Fungsi : Untuk mengaktivasi karbon menjadi karbon aktif Type : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk dished dan
: tutup bawah berbentuk conis dan dilengkapi dengan sparger.
Bahan Konstruksi : Carbon stell, SA - 283 Grade C Dasar Pemilihan : Fase zat yang bereaksi ( gas - solid )
Kondisi Operasi : Suhu Operasi oC
: Tekanan O 15 psia
Waktu tinggal : 1 jam
Jumlah : 3 buah
10,0723
0,0858 0,08575
0,3333 0,0858
900 1,5435
10,739
(60)
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
VI - 12
Dimensi Shell :
Tinggi total tangki : ft
Tinggi shell : ft
Diameter shell, inside : ft
Tebal shell : ft
Dimensi Tutup :
Tebal tutup atas : ft
Tinggi tutup atas :
2. Nozzle :
Nozzle inlet feed :
Nozzle produk atas :
Nozzle inlet steam :
Nozzle produk bawah :
Nozzle kaca penglihat :
Nozzle termometer, pressure gauge, ins:
Nozzle pemanas : 2 in sch 40
100
5 in sch40
2 in sch 40 3 in sch 40 3 in sch 40 86,3
104,2
2 in sch 40 3 in sch 40 3/8
3/8 1,4
(61)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 1
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
VII.1. Instrumentasi
Dalam perancangan suatu pabrik instrumentasi memegang peranan penting. Dengan adanya system instrumen tersebut, maka bagian-bagian yang penting.
Instrumentasi selain dipergunakan untuk mengetahui kondisi operasi juga untuk mengatur harga-harga variabel proses baik secara manual ataupun secara kontrol autmatic. Penggunaan alat-alat kontrol otomatis dan semi otomatis serta beberapa alat kontrol manual dalam proses industri kimia sangat diperlukan untuk kecermatan operasi menuju keberhasilan suatu produksi dan aman bagi pabrik tersebut dapat diharapkan :
1. Dengan cepat dapat diketahui terjadinya sesuatu yang tidak diinginkan.
2. Membantu mempermudah pengoperasian alat.
3. Lebih menjamin keselamatan kerja dan efisiensi kerja.
Beberapa bagian instrumen yang diperlukan didalam proses secara otomatis adalah :
(62)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 2
A. Alat Perasa (Sensing Element/ Primary Element)
Adalah elemen yang merasa (menunjukkan adanya perubahan dari harga peubah yang diukur.
B. Alat Pengukur (Element Pengukur)
Adalah elemen yang menerima keluaran (output) dari elemen primer yang melakukan pegukuran, termasuk disini adalah peralatan penunjuk (indicator) maupun peralatan pencatat (recorder)
C. Alat Pengendali (Element Pengendali)
Adalah elemen yang menunjukkan perubahan harga peubah yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur, untuk mengatur sumber tenaga sesuai dengan peubah-peubah yang terjadi. Tenaga tersebut dapat berupa tenaga mekanis maupun listrik.
D. Element Pengontrol Akhir
Adalah elemen yang dapat merubah variabel manipulatif sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam range yang diinginkan.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan instrumen adalah :
a. Level instrumennya
b. Range yang perlu untuk pengukuran c. Dibutuhkan ketelitian
(63)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 3
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
d. Bahan konstruksi serta pengatur pemasangan instrumen pada kondisi proses
e. Faktor ekonomi juga diperhatikan
Dengan adanya instrumentasi diharapkan proses akan bekerja sesuai dengan yang diharapkan.
Instrumen yang umum digunakan dalam perancangan suatu pabrik adalah :
1. Alat pengontrol tekanan
Penunjuk tekanan / pressure indicator (PI) Pengendali tekanan / pressure controller (PC) 2. Alat pengontol suhu
Pengendali suhu / temperature controller (TC) Penunjuk suhu / temperature indicator (TI) 3. Alat pengontrol tinggi permukaan fluida
Pengendalian ketinggian / level controller (LC) Penunjuk ketinggian / level indicator (LI) 4. Alat pengontrol aliran fluida
Pencatat dan pengendali kecepatan / flow recorder controller (FRC) Pengendali kecepatan aliran / flow controller (FC)
Penunjuk kecepatan aliran / flow indicator (FI) 5. Weight Indikator
(64)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 4
Nama-nama alat dan bagian peralatan yang dikontrol dapat dilihat pada table berikut :
No. Nama Alat Kode Alat Kode Pengontrol
1. 2. 3. 4. 5.
Rotary Kiln Blower Reaktor Rotary Cooler Bin Produk
B-210 G-211 R-220 E-310 F-315
TC FC TC, PC TC WI
VII.2. Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja atau safety adalah suatu masalah yang paling utama yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik untuk mencegah timbulnya bahaya. Oleh karena itu perlu dibentuk suatu sistem keselamatan kerja yang berfungsi :
Mencegah dan mengurangi kecelakaan kerja
Mengamankan instalasi, alat-alat produksi dan bahan-bahan produksi dari kemungkinan kecelakaan kerja
Menciptakan lingkungan kerja yang aman dan nyaman, sehingga akan meningkatkan pola aktivitas kerja para karyawan.
(65)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 5
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
Secara umum bahaya yang mungkin timbul dalam suatu pabrik dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :
1. Bahaya ledakan dan kebakaran
2. Bahaya kecelakaan karena mekanik
3. Bahaya terhadap kesehatan
Untuk menghindari bahaya-bahaya tersebut berikut ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :
A. Bahaya Kebakaran dan Ledakan
1. Penyebab kebakaran
a. Adanya nyala tebuka (open flame) yang berasal dari unit utilitas, workshop, dan lain-lain
b. Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena aliran listrik
2. Pencegahan
a. Menempatkan kantor, workshop, laboratorium, unit utilitas dan power plant di daerah yang cukup jauh dari unit proses
b. Antara unit satu dengan unit lainnya supaya dipisahkan dengan jalur/jalan
(66)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 6
d. Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi yang mudah dijangkau apabila terjadi kebakaran
3. Alat Pencegah Kesehatan
a. Instalasi permanen seperti fire hydrant system sprinkle yang otomatis
b. Pemasangan portable extinguisher, yang diletakkan di tempat yang mudah terjangkau
B. Bahaya Karena Mekanik
Beberapa kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada Pabrik Olein dan cara pencegahannya dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Vessel dan Tangki
a. Bahan konstruksi vessel / tangki harus diseleksi dengan seksama dan memperhatikan masalah fabrikasi yang menyangkut penjelasan
b. Dilengkapi dengan instrument pengontrol sesuai dengan yang dibutuhkan
2. Pemasangan dan Peralatan
a. Adanya jarak yang cukup antara peralatan untuk memperoleh kebebasan bergerak
(67)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 7
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA
b. Tangki bahan bakar jaraknya harus cukup jauh dari hal-hal yang dapat menimbulkan bahaya kebakaran
c. Untuk alat-alat yang bergerak dipasang penghalang / pelindung yang cukup
d. Diusahakan pengontrolan secara rutin terhadap peralatan seluruh pabrik, sehingga bila terjadi kelainan-kelainan pada alat dapat diketahui lebih awal
3. Perpipaan
a. Jalur perpipaan sebaiknya diletakkan diatas tanah atau tepatnya diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 3,5 m bila di luar gedung untuk tidak menghalangi kendaraan lewat.
b. Perpipaan untuk air, minyak bakar dan udara panas / steam diberi cat dengan warna tertentu atau warna berlainan dengan sekitarya untuk memudahkan perbedaan zat apa yang ada di dalam pipa.
4. Listrik
Kebakaran sering terjadi pula akibat kurang baikknya perencanaan instalasi listrik dan kecerobohan operator yang bekerja.
(68)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 8
a. Alat-alat listrik di bawah tanah sebaiknya diberi tanda dengan cat warna dan penutup
b. Daerah-daerah yang mempunyai tegangan tinggi agar diberi tanda bahaya dan diletakkan pada daerah yang jarang dilalui orang
c. Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat operasi disamping starter
d. Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak mengalami kesullitan dalam bekerja
C. Bahaya Terhadap Kesehatan
Bahaya yang timbul dari bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan tidak sepenuhnya diketahui oleh para pekerja. Berikut adalah cara pencegahan yang dapat dilakukan antara lain adalah :
1. Para pekerja diwajibkan menggunakan pelindung, baik pakaian, sarung tangan, sepatu dan pelindung muka bila berada di ruang proses
2. Ruang proses mempunyai ventilasi yang cukup
3. Adanya peringatan tertulis disekitar area proses akan bahaya-bahaya yang mungkin terjadi agar para pekerja lebih waspada
Diharapkan dengan adanya pencegahan-pencegahan terhadap bahaya tersebut, keselamatan kerja dan aktivitas kerja yang besar akan tercapai.
(69)
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 9
(70)
Pada pabrik karbon aktif ini mempunyai unit pembantu, yaitu unit utilitas yang berfungsi untuk menyediakan bahan maupun tenaga pembantu sehingga dapat membantu kelancaran operasi pabrik.
Utilitas yang terdapat dalam pabrik karbon aktif ini meliputi beberapa unit yaitu : 1. Unit Penyediaan Steam
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan steam pada proses alat - alat yang membutuhkan pemanasan.
2. Unit Penyediaan Air 3. Unit Penyediaan Listrik 4. Unit Penyediaan Bahan Bakar
VIII.1. Unit Penyediaan Steam
Unit penyedia steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam, yaitu digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.
Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tabel 1125 psia pada suhu = 0C dengan hv = 1615,8 btu/lb
Jumlah steam yang dibutuhkan dalam pabrik ini : No Nama Alat
1 R - 220
Total kebutuhan steam = 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 = lb/jam
BAB VIII UTILITAS
1000
Kode Alat Steam ( kg/jam ) Steam (lb/jam)
Reaktor Fluidized bed 4651,5405 10254,7862
10254,7862 10254,7862
(71)
UTILITAS VIII -2
Menghitung kebutuhan bahan bakar :
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 = 85% - 92% ditetapkan eb = 92% F = nilai kalor bahan bakar, Btu / lb
Boiler dipakai untuk menghasilkan steam jenuh bertekanan kPa
dan pada suhu oC
hv = Btu / lb
hf = Btu / lb
eb = ( diambil effisiensi maksimum )
F = nilai kalor bahan bakar
Digunakan petroleum Fuels Oil 33" API (0,22% sulfur ) (Perry 7ed, T.27 - 6)
dan Perry 7ed, fig 27-3, didapat : relative density, ρ = gr/cc = 7,2 lb/gal
Heating value = Btu/gal;
x ( - ) x 100%
x
= lb/jam
= lb/hari
F =
hal. 142 (Severn, W.H.1974)
mf = ms ( h - hf ) x 100%
eb . F
= 12305,7434 1615,80
92% 19065,69444
452,8597 10868,632 mf =
ms ( h - hf )
x 100%
hal. 142(Severn, W.H.1977)
eb . F
1125,00 1000
1615,8000 Steam table ( Smith&Vannes 5 ed.1974)
970,3 Steam table (Smith&Vannes 5 ed.1974)
92%
0,86 137273
137273
= 19066 btu/lb
7,2
(72)
UTILITAS VIII -3
Power Boiler :
x dimana :
Angka-angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/j dari air pada 212oF menjadi uap kering pada 212oF pada tekanan 1 atm untuk kondisi demikian diperlukan enthalpy penguapan sebesar 970,3 Btu / lb.
[ - ]
x 34,5
= HP
Penentuan Heating Surface Boiler :
Untuk 1 hp boiler = 10 ft2 heating surface . hal 126( Severn.W.H.1974 )
Total heating surface = 10 x = ft2
Kapasitas Boiler :
(Severn, W.H.1974)
[ - ]
= Btu/jam
Kebutuhan air untuk pembuatan steam
Air yang dibutuhkan diambil 20% berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk lb/jam
faktor keamanan.
Produksi steam =
Kebutuhan air = 1,2 x = lb/hari
= lb/jam
1615,80 970,30
970,3 24
354405,4094
23,7290 237,2897
Q = ms ( h - hf ) 1000
= 12305,7434 1615,80
7943,3574
12305,7434
12305,7434 14766,8921
970,30 1000
Daya = 12305,7434
Hp = ms ( h - hf ) hal. 140 (Severn, W.H.1974)
(73)
UTILITAS VIII -4
Densitas air = lb/cuft
0 lb/cuft
= cuft/hari
= m3
/hari
Dianggap kehilangan air kondensat 20% maka air yang ditambahkan sebagai make up
water adalah 1,2 x = m3/hari
Spesifikasi :
Nama alat : Boiler
Tekanan steam : 1125 psia
Suhu steam : 1000 oC
Tipe : Water tube boiler
Heating Surface : ft2
Kapasitas boiler : Btu / jam
Rate steam : lb / jam
Effisiensi : 92%
Power : 24 HP
Bahan bakar : Diesel oil 330 API
Rate bahan bakar : lb / jam
Jumlah : 1 buah
VIII.2. Unit Penyediaan Air
ratan tertentu yang disesuaikan dengan masing-masing keperluan di dalam pabrik. Penye diaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.
Air sungai sebelum masuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan terlebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang bersifat ma kro dengan jalan memasang sekat-sekat kayu agar kotoran-kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung (reservoir). Dari tangki penampung kemu
62,4300 5676,8446
160,7682
Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persya
160,7682 192,9218997
237,2897 7943,3574 12305,7434
452,8597
Volume air = 354405,4094
(74)
UTILITAS VIII -5
dian dilakukan pengolahan dalam unit water treatment plant dan untuk menghemat pema kaian air maka dilakukan sirkulasi. Air di dalam pabrik ini dipakai untuk :
1. Air sanitasi.
2. Air umpan boiler.
VIII.2.1. Air Sanitasi
Air sanitasi untuk keperluan minum,masak,cuci,mandi, dan lain-lain. Pada umum-nya air sanitasi harus memenuhi syarat kualitas yang terdiri dari :
a. Syarat fisik.
Suhu dibawah suhu udara, warna jernih ( tidak berwarna ), tidak berasa, tidak berbau, kekeruhan maksimal 1 mg SiO2 / liter.
b. Syarat kimia
Tidak mengandung zat-zat organik maupun anorganik yang terlarut dalam air dan tidak mengandung racun.
(75)
UTILITAS VIII -6
Berdasarkan S.K Gubernur Jatim No.413/1987, baku mutu air :
ppm CaCo3 ppm CO2 ppm O2 ppm NO2 ppm NH3- N
Coliform group Jumlah/100ml 10000
Colifrom Jumlah/100ml 2000
Timbal ppm Pb 0,1
Krom keksafalen ppm Cr 0,05
Mangan ppm Mn 0,5
10
COD ppm O2 10
Detergen ppm MBAS 0,5
Seng ppm Zn 5
1
Fosfat ppm PO4
Nitrit Nihil
Amonia 0,5
BOD ppm O2
Unit Pt - Co
Sulfida ppm H2S Nihil
Besi ppm Fe 5
Tembaga ppm Cu
CO2 bebas
DO > = 4
SS ppm
pH 6 - 8,5
Alkalinitas
Kekeruhan Skala NTU
Warna
Suhu 0C Suhu air normal ( 25 - 30oC )
(76)
UTILITAS VIII -7
Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :
- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 m3 / hari
= 15 liter/hari per orang x 103 = m3 / hari
- Keperluan laboratorium = m3 / hari
- Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = m3 / hari
- Cadangan dan lain-lain = m3 / hari +
Total kebutuhan air sanitasi = m3 / hari
VIII.2.3. 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 bi asanya berupa garam-garam karbonat dan silika.
c. Bebas dari zat peyebab timbulnya buih ( busa ) seperti zat-zat organik, anorganik
Silika 60- 100
Besi 0,007
Tembaga 0,5
Oksigen 0,007
Kesadahan(hardness) 0
Kekeruhan 175
Minyak 7
Rasidual fosfat 140
1,5 20 20 10 51,5
Keterangan ppm
Total padatan 3500
Alkalinitas 700
(77)
UTILITAS VIII -8
dan minyak.
d. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin.
Kebutuhan air untuk umpan Boiler = m3/hari
VIII.3. Unit Pengolahan Air ( Water Treatment )
Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan-kontaminan yang me rupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, kerusakan pada struk tur penahan pada menara pendingin,serta membentuk buih. Untuk mengatasi masalah ini ma ka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan. Adapun pengola han yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Proses Pengolahan Air Sungai :
Air sungai dipompakan ke bak penampung yg terlebih dahulu yang sebelumnya di lakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat makro tidak ikut masuk dalam bak koagulasi. Selanjutnya air sungai dipompakan ke koagulasi tank de ngan penambahan koagulan Al2(SO4)3 yang bertujuan untuk menguraikan partikel-partikel kotor yang terkandung pada air sungai. Kemudian air sungai tersebut mengalir ke flokulasi tank dimana di lakukan penambahan PAC yang bertujuan untuk menggumpalkan partikel yang telah terurai pada koagulasi tank menjadi gumpalan (flok). Setelah proses tersebut menuju ke clarifier ini sehingga pemisahan antara air bersih dan juga flok yang terbentuk pada proses flokulasi. Kemudian air bersih di tampung sementara pada bak penampung air.
Air bersih selanjutnya dipompakan melewati sand filter untuk dilakukan penyari-ngan kotoran yang masih terikat oleh air. Air yg keluar ditampung ke bak penampung air. Air yang sudah ditampung dipompakan ke bak penampung air sanitasi dengan penambahan kaporit untuk membebaskan dari kuman. Selanjutnya air dapat di manfaatkan sesuai kebu tuhan. Dari perincian di atas, dapat di simpulkan kebutuhan air dalam pabrik adalah :
- Air umpan boiler = m3 / hari
- Air sanitasi = m3 / hari
= m3 / hari
Total air yang harus disupply dari water treatment =
Untuk faktor keamanan maka direncanakan kebutuhan air sungai 10% lebih besar sehingga m3 / hari 51,5450
Total 244,4669
244,4669 192,9219
(78)
UTILITAS VIII -9
jumlah air sungai yang di butuhkan adalah :
Total kebutuhan air sungai = 1,1 x kebutuhan normal
= 1,1 x m3 / hari
= m3 / hari
= m3 / jam
VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air 1. Bak Penampung Air Sungai
Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih. Tipe : Bak berbentuk persegi panjang, terbuat dari beton.
Rate volumetrik : m3 / jam
Direncanakan : 1 bak penampung = m3/hari
Ditentukan : Waktu tinggal = 24 jam
Volume air total : m3
Dimisalkan : Panjang = (4 X) m
Lebar = (3 X) m
Tinggi := (2 X) m Volume bak penampung ( direncanakan 85% terisi air ) :
= /
= m3
Volume bak penampung = Panjang x Lebar x Tinggi
= (4 X) x (3 X) x (2 X)
= 24 X3
X =
Panjang = 4X m = 4 x = 26,4034 m
Lebar = 3X m = 3 x = 19,8026 m
Tinggi = 2X m = 2 x 6,6009 = 13,2017 m
244,4669 268,9136
11,2047
244,4669
244,4669
5867,2056
5867,206 85%
6902,595
6902,5948 6902,5948
6,6009 6,6009 6,6009
(79)
UTILITAS VIII -10
Check volume :
Volume bak = Panjang x Lebar x Tinggi
= x x 13,2017
= m3 ( memenuhi )
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung air sungai
Kapasitas : m3
Bentuk : Empat persegi panjang terbuka.
Ukuran : Panjang = m
Lebar = m
Tinggi = m
Bahan konstruksi : Beton
Jumlah : 1 buah
2. Bak Koagulasi
Fungsi : Tempat terjadinya penguraian partikel dan kontaminan air sungai dengan pen-ambahan Al2(SO4) untuk destabilisasi kotoran dalam air yang tak dikehendaki. Tipe : Terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk.
Perhitungan :
Rate volumetrik = m3/jam = liter/jam
Kelarutan Alum = 20 mg / liter
Kebutuhan Alum = 20 x
= mg / jam
= kg/jam
= kg/tahun (300 hari )
ρ alum = kg/L
liter/jam
= m3
/jam
4329,52979 1,1293
4,3295
244,4669 244466,900
244466,90 4889337,9937
26,4034 19,8026
6902,5948
6902,5948
26,403
4889,3380 35203233,555 1,1293
Volume alum = 4889,3380 =
19,803 13,202
(80)
UTILITAS VIII -11
Waktu tinggal = 0,5 jam
Volume air dan alum = ( + 4,3 ) m3/jam x 0,5 jam
= m3
Dirancang tangki berbentuk silinder dan 85% dari tangki terisi air, maka :
1 buah
4
Asumsi : H = D
= D3
D = m
H = 1 x = m
4
3,14 2
4
H = m
Dirancang pengaduk tipe flat blade turbin dengan 6 blade dengan perbandingan diame ter impeller dengan diameter tangki (T/D) = 0,3
Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter tangki = x
= m
=
= 0,8 cp = kg/m.s
1000 x 1,904
2 x 0,1667 = ρ air μ air 719610,5380
124,3982 = x 5,7 x H
4,8558
0,3333 5,713
1,904 1000 kg/m3
x D2 x
0,00084
NRe = x D
2 x N = μ 0,00084 D 4 146,351 0,785 5,7127 5,7127 5,7127
Volume tangki = 3,14
Tinggi cairan didalam
tangki = x D
2 x H
244,4669 124,3982
Volume tangki = 124,3982 = 146,351 m3
85%
Volume tangki = x D2 x H
(81)
UTILITAS VIII -12
Dari figure 3.4-4(Geankoplis.1984)
diketahui nilai Np pada Nre = adalah : Np = 20
Daya yang diperlukan untuk motor pengaduk : P = Np x r x N3x T5
= 20 x 1000 x 3 x 1,904 5
= watt
= Hp
Jika efisiensi motor 80%, maka :
Dipilih motor = Hp
Spesifikasi koagulasi tank :
Fungsi : Sebagai tempat terjadinya koagulasi serta flokulasi
Kapasitas : m3
Jumlah : 1 buah
Bentuk : Silinder
Ukuran bak : Diameter = m
Tinggi = m
Motor penggerak : Hp
Bahan : Beton
3. Clarifier
Fungsi = Tempat pemisahan antara flok / padatan dengan air bersih
Waktu tinggal = 2 jam
Rate volumetrik = m3/jam
Volume air = x 2 = m3
Direncanakan volume tangki =
= m3
0,9973
P = 0,9973 = 1,25 Hp
Volume tangki 488,9338
0,8
1,25
146,3508
5,7127 5,7127 1,25
244,4669
244,4669 488,9338
Volume air 476186,8186
0,1667 743,6728796
(82)
UTILITAS VIII -13
ʋ 4
Asumsi : H = D
Volume tangki
= D3
D = m
H = 1 x m = 8,54 m
Spesifikasi :
Fungsi : Sebagai tempat terjadinya koagulasi serta flokulasi
Bentuk : Silinder
Diameter : m
Tinggi : m
Bahan : Carbon Steel
Jumlah : 1 buah
4. Bak Penampung air jernih
Fungsi : Menampung air sungai bersih dari clarifier
Tipe : Bak berbentuk persegi panjang, terbuat dari beton.
Rate volumetrik : m3 / jam
Direncanakan : 1 bak penampung = m3/hari
Ditentukan : Waktu tinggal = 12 jam
Volume air total : m3
Dimisalkan : Panjang = (4 X )m
Lebar = (3 X) m
Tinggi := (2 X )m Volume bak penampung ( direncanakan 85% terisi air ) :
= / 85%
= m3
244,4669
244,4669
2933,6028
2933,603 3451,297
Volume tangki = x D2 x H
= 3,14 x D2 x D
4
488,9338 0,785
8,54
8,54
8,54 8,54
(1)
DISKUSI DAN KESIMPULAN XII - 1
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA DENGAN AKTIVASI STEAM
BAB XII
DISKUSI DAN KESIMPULAN
XII.1. Diskusi
Untuk menilai sampai mana kelayakan Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif ini, maka perlu ditinjau beberapa hal sebagai berikut :
1. Bahan Baku
2. Teknik dan Peralatan
Secara teknik Pra Rencana Pabrik ini digunakan banyak peralatan yang umum dipakai dalam industri kimia, mudah didapat dan tidak terlalu rumit dalam perancangan dan pengoperasiannya
3. Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi dalam Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif ini adalah Dumai, Riau, Sumatra. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor bahan baku, daerah pemasaran, daerah persediaan tower dan bahan bakar, persediaan air, iklim, cuaca, dan sarana transportasi seperti yang sudah dibahas di BAB IX.
4. Ekonomi
Faktor ekonomi merupakan faktor dominan yang perlu dipertimbangkan dalam pendirian suatu pabrik. Beberapa indikasi ekonomi yang dapat dipakai untuk menilai kelayakan Pra Rencana Pabrik Biodiesel ini adalah :
a. Rate of Equity (ROE)
b. Internal Rate of Return (IRR) c. Pay Out Time (POT)
(2)
DISKUSI DAN KESIMPULAN XII - 2
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA DENGAN AKTIVASI STEAM
d. Break Event Point (BEP)
Metode yang dipakai dalam menganalisa Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif ini adalah Metode Discounted Cash Flow, karena cara ini lebih akurat dan mendekati kebenaran dimana setiap nilai modal diproyeksikan ke dalam nilai sekarang dengan memperhatikan perubahan-perubahan variable-variabel ekonomis seperti yang di bahas pada BAB XI
2. Kesimpulan
Dari penjelasan dan perhitungan yang telah dilakukan pada bab-bab sebelumnya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
Sistem operasi : Continue Lama operasi : 300 hari/tahun Kapasitas produksi : 35.000 ton/tahun Bahan baku
Tempurung kelapa : 4419,1919 kg/jam
Utilitas
Air : 51,545 m3/hari
Bahan bakar : 38,93 liter/jam
Listrik : 1292,63 kwh
Lokasi pabrik : Dumai, Riau, Sumatra . Luas pabrik : 20.000 m2
Jumlah tenaga kerja : 103 orang
(3)
DISKUSI DAN KESIMPULAN XII - 3
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA DENGAN AKTIVASI STEAM
Analisa ekonomi
ROE : 18,53%
ROI : 15%
IRR : 16,56%
POT : 3,68 tahun
BEP : 30,72% Pembiayaan
FCI : Rp. 68.814.261.588
WCI : Rp. 40.833.333.333
TCI : Rp. 109.647.594.921 Hasil penjualan produk per tahun : Rp. 245.000.000.000
Dari uraian di atas baik ditinjau dari segi teknik maupun ekonomis, Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif ini layak didirikan.
(4)
DAFTAR PUSTAKA
Badger, Walter L., Banchero, Julius T. 1986. “Introduction to Chemical Engineering”. Tokyo : McGraw Hill Kogasukha Ltd.
Biro Pusat Statistik. 2004. “Statistik Indonesia 2004”. Jakarta.
Biro Pusat Statistik. 2004. “Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia 2004”. Jakarta. Boyer, Rodney. 1986. “Concepts In Biochemistry”. Washington : Cole Publishing Company. Brown, G. G. 1950. “Unit Operation”. New York : John Willey and Sons inc.
Brownell, L. E and Young, E. H. 1959. “Process Equipment Design”. New York : Johon Willey and Sonc inc.
Considine, Douglas M., Counsidine, Glenn D. 1982.”Food and Food Production Encylopedia”. New York : Van Nostrand Reinhold Company.
Geankoplis, C. J, 1983.” Transport Process and Unit Operation Second edition”. Boston : Allyn and Bacon inc.
Godfrey, Tony., West, Stuart. 1982. ”Industrial Enzymology”. Second Edition. New York : John Willey and Sons inc.
Hesse, H. C, and Rushton, J. H. 1945. “Process Equipment Design”. New Jersey : D. Van Norstrand Company.
Himmeblau, David M. 1962. “Basic and Principles and Calculation in Chemical Engineering”. Fifth edition. New York : Prestice hall Inc. Englewood Clift.
Hougen, O. A. and Watson, K. M. 1954.” Chemical Process Calculation”. 2nd ed. New York :
John Willey and sons Inc.
Hugot, E 1972. “HandBook of cane Sugar Engineering”, Second Edition., Tokyo : Elsevier. Judoamidjojo, Muljono., Darwis, Abdul Aziz, Sa’id, Endang Gumbira. 2003. “Teknologi Fermentasi”. Jakarta : Rajawali Pers.
Joshi, MV. 1981.”Process Equipment Design”. Second Edition. New Delhi : McMilian India Limited.
Kern, D. Q.1965.”Process Heat Transfer”. International edition. Singapore : Mc.Graw Hill Company.
(5)
Kirk, Othmer. 1983. “Encyclopedia of Chemical Technology”. Third Edition. Volume 22. New York : McGraw Hill Book Co.
Ludwig, E. E. 1977.”Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants”. 2nd ed.
Houston, Texas : Gulf Publishing, Co.,
Mc. Cabe, W. L., and Smith, J. H. 1976. “Unit Operation of Chemical Engineering”. 4nd ed.
Singapore : Mc. Graw Hill Company.
Montgomery, Rex., Dryer, Robert L., Conway, Thomas W., Spector, Arthur A. “Biokimia (terjemahan)”. Edisi Keempat. Jilid Satu. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Novo Nordisk. “Use of Thermamyl for Starch Liquification”. Produk Sheet, Enzyme Process Division.
Novo Nordisk. “Use of Amylogcosidase Novo in thr Production of Dextrose Syrup”. Produk Sheet, Enzyme Process Division.
Ockerman, Herbert W. 1978.” Source Book for Food Scientists”. Connecticut : The Avi Publishing Company Inc.
Ophardt,Charles E.2003. “Corn Syrup”. Elmhurst College : Virtual Chembook.
Perry, J.h. ”Perry’s Chemical Engineering Handbook”. 7nd ed. Tokyo : Mc Graw Hill Company.
Perry, J.h. ”Perry’s Chemical Engineering Handbook”. 3nd ed. Tokyo : Mc Graw Hill Company.
Peters, M. S. and Klaus Timmerhaus. 1987. ”Plant Design and Economic for Chemical Engineering” . Singapore : Mc. Graw Hill Company.
Severn, W.H., 1954. ”Steam, Air and Gas Power”. New York : John Wiley & Sons, Inc. Sugiharto. 1987. ”Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah”. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia (UI Press).
Tjokroadikoesoemo, P. Soebijanto. 1986. “HFS dan industry Ubi Kayu Lainnya”. Jakarta : PT Gramedia.
Ulrich, Gael D. 1984. “ A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”. Canada : John Wiley & Sons Inc.
www.casssavabiz.org/Glucose Syrup. www.matches.com
www.pustaka–deptan.go.id/gula dari kasava.
(6)
www.wikipedia.org/calcium hydroxide. www.wikipedia.org/hydrochloric acid. www.wikipedia.org/Glucose.