PABRIK NATRIUM SULFAT DARI GARAM (NaCl) DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT (MANNHEIM).

PROSES GARAM – ASAM SULFAT (MANNHEIM)

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

PRIMA NURUL ALVIANI

(0831010007)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

Pra Rencana Pabrik

 

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia

Program Studi Teknik Kimia

OLEH :

PRIMA NURUL ALVIANI (0831010007)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

PRA RENCANA

PABRIK NATRIUM SULFAT DARI GARAM (NaCl) DAN

ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT

(MANNHEIM)

Oleh :

PRIMA NURUL ALVIANI

(0831010007)

Telah dikoreksi dan disetujui untuk Ujian Lisan Pra Rencana

Dosen Pembimbing,

ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT

(MANNHEIM)

Disusun Oleh :

PRIMA NURUL ALVIANI (0831010007)

Telah dipertahankan dan diterima oleh Dosen Penguji Ujian Lisan Pada tanggal : 13 April 2012

PENGUJI I

Ir. Suprihatin, MT

NIP. 19630508 199203 2 001 PENGUJI II

Ir. Ely Kurniati, MT

NIP. 19661130 199203 2 001

PEMBIMBING

Ir. Nur Hapsari, MT

NIP. 19620912 199203 2 002

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur PENGUJI III

Ir. Luluk Edahwati, MT NIP. 19640611 199203 2 001

NAMA : Prima Nurul Alviani

NPM / JURUSAN : 0831010007 / Teknik Kimia

Telah menyelesaikan tugas akhir dan disetujui untuk mengikuti Ujian Negara Lisan periode V Tahun Akademik 2011– 2012

1. PRA RENCANA PABRIK (DESIGN/ TA)

Judul : PABRIK NATRIUM SULFAT DARI GARAM DAN ASAM

SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT (MANNHEIM)

2. SKRIPSI

Judul : PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI BATANG ECENG GONDOK

3. PKL

Judul : PDAM SURYA SEMBADA KOTA SURABAYA, IPAM

KARANGPILANG III

Dosen Pembimbing Design/ TA

Ir. Nur Hapsari, MT NIP. 19620912 199203 2 002

Dosen Pembimbing SKRIPSI

Ir. Dwi Hery Astuti, MT NIP. 19590520 198703 2 001

Dosen Pembimbing PKL

Ir. Tutuk Harsini,MT NIP. 19520916 198203 2 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur

Ir. Retno Dewati, MT NIP. 19600112 198703 2 001

rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat Dari Garam dan Asam Sulfat dengan Proses Garam – Asam Sulfat (Mannheim)”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat Dari Garam dan Asam Sulfat dengan Proses Garam – Asam Sulfat (Mannheim)” 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 Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Nur Hapsari, MT Selaku dosen pembimbing.

7. Dosen - dosen Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.

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

9. Kedua orangtua dan kakak adik kami yang selalu mendoakan kami. 10. 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 , April 2012

kapasitas 25.000 ton/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Penelitian dan pengembangan Natrium Sulfat dari tahun ke tahun semakin maju dan banyak dilakukan penyempurnaan dalam pembuatannya sehingga banyak dikenal proses pembuatannya. Pada pabrik kertas yang banyak memakai kraft maka banyak pula Natrium Sulfat yang digunakan. Sebagian besar produk Natrium Sulfat dipergunakan untuk pabrik kertas dengan proses kraft. Secara singkat, uraian proses dari pabrik Natrium Sulfat sebagai berikut :

Pertama-tama, Garam (NaCl) dan Asam Sulfat (H2SO4) yang sedikit berlebih

diumpankan ke dalam furnace (Mannheim Furnace). Gas HCl sebagai produk samping di dinginkan dan diserap dengan air di dalam absorber sehingga menghasilkan larutan HCl. Salt Cake (Natrium Sulfat mentah) dikeluarkan dari furnace secara kontinyu kemudian diangkut menuju Solution Tank. Pada solution tank ditambahkan soda ash untuk menetralisir kelebihan asam sulfat. Endapan dibiarkan untuk menetap dan cairan bening diatasnya dipompa ke Rotary Drum Vacuum Filter untuk ditampung dan disaring. Setelah itu masuk ke dalam Kristalizer dan mother liquor dikembalikan ke solution tank untuk digunakan pada proses selanjutnya. Cake berupa Natrium Sulfat Dehydrat diumpankan menuju tangki penampung setelah itu siap untuk dikemas sebagai produk akhir.

Sistem Operasi : Kontinyu

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 133.532.341.341,28

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 3.469.850.342,64

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 137.002.191.683,93

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 37.461.041.244,00

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 2.313.411.210,00

- Steam = 15358 lb/hari

- Air pendingin = 15324 m3/hari

- Listrik = 132,22 kWh/hari

- Bahan Bakar = 3981,12 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 79.244.551.071,19

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 127.755.587.404,84

* Bunga Bank : 14%

* Internal Rate of Return (IRR) : 22,75%

* Rate On Equity (ROE) : 32,91%

* Pay Out Periode (POP) : 4,05 Tahun

Tabel II.1. Perbedaan batasan – batasan Proses Pembuatan Natrium Sulfat ... II-8 Tabel VII.1. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ... VII-6 Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku bersih ... VIII-5 Tabel VIII.2.3. Kebutuhan air proses pada pabrik Natrium Sulfat ... VIII-12 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan listrik untuk peralatan proses dan utilitas ... VIII-53 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Ruang Pabrik dan Daerah Pabrik... VIII-55 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ... IX-8 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses... X-10 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja Dan Gaji... X-12 Tabel XI.1. Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas... XI-9 Tabel XI.2. Modal sendiri pada tahun konstruksi ... XI-9 Tabel XI.3. Modal pinjaman pada tahun konstruksi ... XI-10 Tabel XI.4. Tabel Cash Flow ... XI-11 Tabel XI.5. Internal Rate Of Return... XI-14 Tabel XI.6. Rate On Equity... XI-15 Tabel XI.7. Pay Out Periode ... XI-16

Proses Mannheim ... II-2 Gambar II.1 2. Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine... II-3 Gambar II.1.3 Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch ... II-5 Gambar IX.1. Peta Gresik ... IX-1 Gambar IX.2. Lay Out Pabrik ... IX-9 Gambar IX.3. Lay Out Peralatan Pabrik ... IX-10 Gambar X.1. Struktur Organisasi Perusahaan ... X-14 Gambar XI.1. Grafik BEP... XI-18

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 DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Sejarah Perkembangan Pabrik

Natrium Sulfat adalah salah satu bahan yang sangat diperlukan

sebagai bahan baku produk hulu, Natrium Sulfat banyak digunakan

sebagai salah satu bahan pembuat kertas, detergen, gelas dan lain-lain.

Natrium sulfat (Na2SO4) dapat diperoleh dari air danau yang ada di

Amerika. Selain itu dapat diperoleh dengan mereaksikan dari senyawa

Natrium, misalnya : NaCl ( Garam ) dengan H2SO4 (Asam Sulfat). Yang

merupakan senyawa Natrium yang pertama kali ditemukan pada tahun

1807 oleh Sir Humphry Davy. Dimana senyawa Natrium terdapat dalam

jumlah yang berlimpah dalam bentuk alami, misalnya NaCl dalam air laut,

Na2CO3 terdapat di Australia dan Afrika timur, NaNO3 terdapat di Chili

dan Peru.

Pengolahan Natrium Sulfat dari air danau (Searles Lake) yang

berasal dari California ini dimulai pada tahun 1916 sebagai produk

samping pembuatan KCl. Sedangkan yang berasal dari batuan (mineral)

diproduksi secara besar pada tahun 1980.

Tahun 1884 telah dikembangkan proses Kraft paper pulp,

pengembangan ini menjadikan Natrium Sulfat merupakan bahan yang

sangat penting. Penelitian dan pengembangan Natrium Sulfat dari tahun ke

pembuatannya sehingga banyak dikenal proses pembuatannya. Pada pabrik

kertas yang banyak memakai kraft maka banyak pula Natrium Sulfat yang

digunakan. Sebagian besar produk Natrium Sulfat dipergunakan untuk

pabrik kertas dengan proses kraft.

Pertimbangan lain kita mendirikan Na2SO4 adalah selama ini

Indonesia masih mengimport dari negara lain sebanyak 2.157.134.338 kg

(Berdasarkan data eksport-import BPS Jawa Timur tahun 2004). Sehingga

dengan didirikannya Pabrik Natrium Sulfat ini diharapkan dapat

memenuhi kebutuhan dalam negeri dan menggunakan tenaga kerja yang

dapat mengurangi pengangguran. Disamping itu jika memungkinkan

mengeksport negara lain dapat menambah devisa negara.

Di Dunia perdagangan Natrium Sulfat dikenal dan dijual dalam

bentuk: Anhydrous Natrium Sulfate/ Salt Cake, Natrium Sulfate

Decahydrate, Sodium Hydroden Sulfida / Niter Cake.

Pada Pra Rencana Pabrik ini kita akan membuat Natrium Sulfat dari

garam (NaCl) dan Asam Sulfat (H2SO4) yang di Indonesia sudah banyak

diproduksi misalnya di PT.Petrokimia Gresik yang harganya cukup murah

dan mudah didapat.

I.2. Sifat Bahan Baku dan Produk

 Garam Industri (NaCl)

Nama lain : Garam dapur

Berat Molekul : 58, 5

Warna : Putih bening

Bentuk : Kristal putih

Spesific gravity : 2,163

Melting Point : 801°C

Boiling Point : 1465 °C

Solubility,Cold water : 35,9 gr/100 gr H2O (25°C)

Solubility,Hot water : 39,8 gr/100 gr H2O (100°C)

Sedikit larut dalam 95% HCl Ethyl alcohol

Tidak larut dalam HCl pekat

 Asam Sulfat ( Chemicalland 21 & Perry 7ed : 1999 )

Nama lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate

Rumus Molekul : H2SO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tajam dan khas

Bentuk : Liquid pekat

Spesific Gravity : 1,834

Melting Point : 10, 49 0C

Solubility, Cold Water : Larut sedikit

Komposisi supplier PT. Petrokimia Gresik:

H2SO4 = 98, 0 %

H2O = 2, 0 %

Total = 100, 0 %

 Natrium Sulfat ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 )

Nama lain : Thenardite, Salt Cake, Trona

Rumus Molekul : NaSO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 142

Warna : Putih

Bau : Tidak berbau

Bentuk : serbuk

Spesific Gravity : 2,700

Melting Point : 880 - 888 0C

Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 1100 0C

Solubility, Cold Water : 5 Kg b / 100 Kg H2O (H2O = 0◦C)

I.3. Kegunaan

Natrium Sulfat banyak digunakan pada Industri Kimia, karena sifat

inertnya pada suhu rendah dan sifat reaktifnya pada suhu tinggi.

Adapun kegunaannya adalah sebagai berikut :

1. Dalam industry Kertas Craft 70% dari Na2SO4 digunakan sebagai

campuran dalam proses pembuatan craft.

2. Dalam industry gelas, 10% dari Na2SO4 pada suhu tinggi

digunakan untuk pembuatan gelas yang membantu mempercepat

proses pencairan, mengurangi kecenderungan alkali.

3. Dalam industri Detergen 20 % Na2SO4, pada suhu rendah sifat inert

Na2SO4 dimanfaatkan untuk pembuatan detergen sintetis.

4. Dalam industry tekstil dapat digunakan sebagai pembuat zat warna

yaitu standarisasi zat warna.

5. Dalam industry kimia lainnya, Sebagai bahan baku Industri Alkali

Carbonate, Alkali hyposulfite dll

I.4. Aspek Ekonomi

Kebutuhan Natrium Sulfat di Indonesia, semakin meningkat

sejalan dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan pupuk di

Tahun Kapasitas Produksi ( ton / tahun)

2004 45.500

2005 46.000

2006 60.500

2007 65.000

2008 77.100

Sumber : BPS (Badan Pusat Statistik)

Tabel I.1. Kapasitas dan Produksi Natrium Sulfat di Indonesia

Berdasarkan tabel diatas, dapat dibuat grafik hubungan antara

kebutuhan produk dengan tahun produksi.

Dari grafik di atas, dengan metode regresi linier maka diperoleh

persamaan untuk mencari kebutuhan pada tahun tertentu dengan persamaan :

Y = 8220 X – 2E+07

y = 8220x ‐2E+07

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000

2002 2004 2006 2008 2010

Kapasitas

 

Produksi

 

(

 

ton

 

/

 

tahun)

Kapasitas Produksi ( to n / tahun)

Linear (Kapasitas Produksi ( ton / tahun))

Keterangan : Y = Kebutuhan (ton/tahun)

X = Tahun ke-n

Pabrik Natrium Sulfat ini direncanakan beroperasi pada tahun 2012 sehingga

untuk mencari kebutuhan pada tahun 2012, maka X = 2012.

Kebutuhan pada tahun 2012 :

Y = [ 8220 x 2012 ] – 107

= 653864 ton/th

Untuk kapasitas terpasang pabrik, diambil asumsi 3,75% dari kebutuhan total,

sehingga kapasitas pabrik = 3,75% x 653864 ton/tahun = 25.000 ton/tahun.

Dan, dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa kebutuhan Natrium

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Macam – macam Proses

Beberapa tahun perkembangan dalam teknologi, pembuatan Natrium

Sulfat ini dapat dilakukan dengan lima macam cara atau proses dan bahan

baku yang dipergunakan juga berbeda pula.

Proses pembuatan Natrium Sulfat dapat dibedakan menjadi dua

bagian utama yaitu proses pembuatan dengan bahan baku garam dan proses

pembuatan dengan bahan baku selain garam. Adapun proses yang dapat

digunakan dalam pembuatan Natrium Sulfat adalah:

1. Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan proses

Mannheim

2. Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine

3. Natrium Sulfat dengan proses Hargreaves

4. Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch

II.1.1 Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan proses Mannheim

Gambar II.1 1. Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan proses Mannheim

Pada proses Mannheim bahan baku yang digunakan adalah Garam

(NaCl) dan Asam Sulfat (H2SO4) yang sedikit berlebih diumpankan ke

dalam furnace dengan pengaduk (Mannheim Furnace). Dimana massa

yang bereaksi dengan perlahan dipanaskan sampai suhu mendekati titik

leburnya (843°C). Gas HCl sebagai produk samping didinginkan dan

diserap dengan air didalam absorber sehingga menghasilkan larutan HCl.

Salt Cake (Natrium Sulfat mentah) dikeluarkan dari furnace secara

kontinyu. Ketika Garam Glauber’s didapat, salt cake dilarutkan dalam air

panas. Pada furnace ditambahkan Soda Ash untuk menetralisir kelebihan

Asam sulfat disamping untuk mengendapkan besi dan alumia. Endapan

dibiarkan untuk menetap dan cairan bening diatasnya dipompa ke

Garam Glauber’s ditampung dan dikeringkan dalam Rotary Dryer dan

ditampung dalam Silo. Mother liquor dikembalikan ke solution tank untuk

digunakan pada proses selanjutnya, agar kristal tidak berwarna crystalizer

dipertahankan dalam keadaan asam dalam netral.

Reaksi: 2NaCl + H2SO4→ 2HCl + Na2SO4 98% Yield

Na2SO4 + 10 H2O → Na2SO4 . + 10 H2O

95% Yield

II.1.2 Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine

Gambar II.1 2. Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine

Natrium Sulfate merupakan bahan baku utama dan dapat diperoleh

dari beberapa air tanah atau danau yang mengandung Natrium Sulfate

(Searles Lake Brine). Larutan brine pertama-tama didinginkan melalui

beberapa tahapan pendinginan, dimana pada saat pendinginan, Natrium

Sulfate terkristalisasi membentuk Glauber’s salt ( Na2SO4.10 H2O ).

Larutan Glauber’s salt kemudian diumpankan pada centrifuge untuk

memisahkan Kristal yang terbentuk dengan mother liquor, dimana Kristal yang

terbentuk diumpankan ke dalam remelting vessel, sedangkan mother liquor

dikembalikan kembali menuju ke alat cooling.

Pada remelting vessel, larutan Glauber’s salt diendapkan dalam

bentuk sulfate solid dengan cara memanaskan menggunakan steam.

Dekomposisi : Na2SO4.10 H2O(C) Na2SO4(C) + 10 H2O(G)

Produk Natrium Sulfat kemudian dikeringkan pada dryer dengan

menggunakan natural gas sebagai pemanas, sedangkan padatan yang

terikut uap panas kemudian dikembalikan pada remilting vessel.

II.1.3 Natrium Sulfat dengan proses Hargreaves

Proses ini dikembangkan di Amerika pada pertengahan abad 19.

Proses ini berjalan dengan mengontak antara Sulfur Dioksida, udara dan

NaCl sambil dipanaskan dengan pengalihan steam sebagai H2O juda gas

SO2 diperoleh dari hasil pembakaran reaksi :

S + O2→ SO2 + Panas

NaCl + 2 SO2 + 2H2O → 2 Na2SO4 + 4 HCl

II.1.4 Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch

Gambar II.1.3 Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch

Pada proses ini, Natrium Sulfate dibuat dengan cara memintal serat

viscose kedalam sulfuric acid dan kemudian produk Natrium Sulfate dapat

mengendap. Reaksi yang terjadi :

2 Cell-OCS2Na(S) + H2SO4 2 Cell-OH(L) + 2CS2(L) + Na2SO4(S)

Cell = Cellulose

Berdasarkan reaksi tersebut, maka Natrium Sulfate yang dihasilkan

merupakan bahan baku utama yang merupakan produk samping dari

pemintalan serat viscose dengan penambahan sulfuric acid, sebelum

proses pemurnian dilakukan.

Pada proses pemurnian, reaksi antara serat viscose dan sulfuric

acid dilakukan pada spinbath crystallizer, dimana Natrium Sulfate yang

dihasilakan dikristalkan dalam bentuk Glauber’s Salt ( Na2SO4.10 H2O )

melter, dimana pada melter Glauber’s salt dikalsinasi pada suhu 32,38 oC

untuk melepaskan 10 molekul H2O dengan cara menambahkan air proses,

sehingga membentuk padatan Natrium Sulfate. Untuk menghilangkan

kandungan asam (sulfuric acid) yang masih terkandung dalam larutan,

maka ditambahkan larutan NaOH untuk menetralkan asam. Pada melter

dilakukan pemanasan untuk mengurangi kandungan air dalam larutan.

Konsumsi energi pada pabrik ini dapat dikurangi dengan

menggunakan multi efek evaporator, karena pemakaian multi efek

evaporator dapat menghemat penggunaan steam pada pabrik.

Larutan Natrium Sulfat dari unit melter (evaporative

crystallization), kemudian diumpankan pada centrifuge untuk memisahkan

cake Natrium Sulfate dan mother liquor dikembalikan pada melter untuk

proses selanjutnya.

Cake Natrium Sulfate kemudian dikeringkan pada dryer dengan

udara panas dan kemudian didinginkan pada cooler untuk kemudian

disaring pada screen dengan ukuran disesuaikan dengan kebutuhan pasar

(± 20 – 40 mesh).

II.1.5 Natrium Sulfat dengan proses Three Stage Lake

Pada proses ini Na2SO4 dibuat dari bahan mineral (batuan alam)

yang mempunyai komposisi senyawa yang terbesar adalah Na2SO4 . 10H2O

yang disebut dengan garam Glauber’s. garam Glauber’s dihancurkan

membersihkan kotoran-kotoran yang ada. Setelah itu dicairkan dengan

menggunakan Rotary Melter yang menggunakan api langsung untuk

pemanasnya. Sisa uap air yang ada diuapkan di Rotary Dryer dengan

menggunakan api langsung sebagai pemanasnya.

Reaksi yang terjadi :

Na2SO4 . 10H2O → Na2SO4 . 10H2O

II.2 Seleksi Proses

Dari kelima proses maka dipilih proses Garam – Asam Sulfat

dengan proses Mannheim karena berdasarkan pertimbangan-pertimbangan

sebagai berikut:

 Bahan baku yang mudah diperoleh

 Peralatan yang dipakai lebih sedikit dan mudah didapat atau mudah dirancang di Indonesia

 Proses yang digunakan lebih sederhana sehingga biaya proses lebih murah

 Produk yang dihasilkan mempunyai konversi tinggi mencapai 98 %  Produk samping yang dihasilkan adalah HCl yang mempunyai banyak

kegunaan

Adapun pertimbangan tersebut diambil dengan memperhatikan

batasan-batasan perbandingan antara proses satu dengan yang lainnya.

Proses

Pembatas

Mannheim Natural Brine Hargreaves

Rayon Spin Batch Three Stage Lake Bahan baku yang digunakan Garam (NaCl) Natural Brine

(Searles Lake Brine

dari california) Garam Rayon garam Glauber’s Bahan pembantu yang digunakan Asam Sulfat

(H2SO4)

-

SO2

- -

Suhu reaksi 843°C 15-20°C - -

Yield produksi 98% - 98% - -

Kadar Produk > 99% 99.5% 98% 97% 99%

Tabel II.1. Perbedaan batasan – batasan Proses Pembauatan Natrium Sulfat

Dari tinjauan proses pembuatan Natrium Sulfate diatas maka dapat

kami tarik kesimpulan bahwa proses pembuatan Natrium Sulfate yang

dipilih yaitu proses pembuatan Natrium Sulfate dari Garam- Asam sulfat

dengan proses Mannheim.

II.3 Uraian Proses

Pada para rencana pabrik Natrium Sulfat dapat dibagi menjadi 4

1. Unit Pengendalian Bahan (Kode Unit :100)

2. Unit Proses Natrium Sulfat (Kode Unit : 200)

3. Unit Proses HCl (Kode Unit : 300)

4. Unit Pengendalian Produk (Kode Unit : 400)

Adapun penjelasan proses tiap unit sebagai berikut : Unit Pengendalian Bahan (Kode Unit: 100)

Pertama adalah Natrium sulfat dengan kadar 98% msuk kedalam tangki

pengencer R-122 untuk memperoleh asam sulfat sesuai dengan proses yang

dikehendaki yaitu dengan yaitu kadar 77,67% (60°Be). Kemudian dipompa dari

tangki pengencer R-122 menuju ke Mannheim Furnace Q-210. Secara bersamaan

Garam dengan kandungan NaCl 93,18% dari gudang F-110 diumpankan pada

Disk Mill C-112 dengan Belt Conveyor J-111 untuk dihaluskan sampai dengan

200 mesh. Dari Disk Mill C-112, garam kemudian diumpankan ke Mannheim

Furnace Q-210 dengan Screw Conveyor J-113. Pada Mannheim Furnace Q-210

terjadi reaksi antara NaCl dan H2SO4 membentuk Na2SO4 dan gas HCl pada suhu

843°C dengan tekanan 4 atm.

Reaksi yang terjadi adalah : (Keyes :763)

Reaksi 1 2NaCl (s) + H2SO4(aq)→ 2HCl (g) + Na2SO4(s)

Reaksi 2 MgCl (s) + H2SO4(aq)→ 2HCl (g) + MgSO4(s)

Reaksi 3 Fe2O3(s) + 3H2SO4(aq)→ 3H2O (g) + Fe2(SO4)3(s)

Produk utama berupa Natrium Sulfat keluar pada nozzle bagian bawah

sampai 40°C. Produk atas merupakan produk samping HCl, dikeluarkan pada

Nozzle bagian atas menuju ke Coke Tower untuk didinginkan sampai suhu 175°C.

Unit Proses Natrium Sulfat (Kode Unit :200)

Pada Rotary Cooler B-220, produk didinginkan dengan bantuan udara

bebas secara Counter-Current yang dihembuskan dari Blower G-222. Udara dan

padatan yang ada, dipisahkan pada Cyclone H-221 dimana udara dibuang ke

udara bebas, sedangkan padatan terpisah diumpankan ke Silo F-224 dengan

Bucket Elevator J-223.

Dari Silo F-224 Natrium Sulfat kemudian diumpankan pada Neutralizer

R-230 untuk netralisasi H2SO4 dengan bantuan Na2CO3 yang diumpankan dari Silo

F-130.

Reaksi yang terjadi :

Na2CO3(s)+ H2SO4(l)→ H2CO3(l) + Na2SO4(s)

Produk Neutrallizer R-230 kemudian dipompa menuju Rotary Drum

Vacum Filter H-240. Pada Rotary Drum Vacuum Filter H-240 terjadi pemisahan

Cake dan filtrat dengan bantuan tekanan vacuum. Cake dibuang ke pengolahan

limbah padat, sedangkan filtrat berupa Natrium Sulfat jenuh menuju Crystallizer

S-250.

Pada Crystallizer S-250 terjadi proses kristalisasi Na2SO4 menjadi

Na2SO4.10 H2O pada suhu 38°C.

Reaksi yang terjadi :

Produk campuran kristal dan mother liquor kemudian diumpankan pada

Rotary Druum Vacuum Filter H-260 untuk pemisahan cake dan filtrat. Filtrat

berupa larutan impuritis dibuang ke pengolahan limbah cair sedangkan cake

berupa Natrium Sulfat Dehydrat diumpankan pada tangki F-410 dengan Screw

Conveyor J-261 sebagai produk akhir.

Unit Proses HCl (Kode Unit : 300)

Dari Mannheim Furnace (Q-210) terjadi Reaksi :

2NaCl (s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(s) + 2HCl (g)

Dari reaksi tersebut terbentuk Produk samping HCl yang berupa gas,

Kemudian di pompa ke Coke Tower (D-310) untuk didinginkan lalu diumpan ke

HCl Absorber (D -320) untuk proses pemisahan antara HCl liquida dan HCl gas.

HCl liquida dipompa ke tangki penyimpanan HCl (F-420) sedangkan HCl gas

Unit Pengendalian Produk (Kode Unit : 400)

 Produk Natrium Sulfat F-410

Produk dari S-260 diangkut ke F- 410 dengan bantuan J-261.

Dalam F-410 (Tempat Penyimpanan) dengan Kapasitas penyimpanan

panas yang tinggi dalam perubahan fase dalam padat ke cair, dan

perubahan suhu fase menguntungkan dari 32ºC .

 Produk HCl F- 420

Produk dari D-310 lalu dipompa menuju F-420, produk HCl

memiliki laju penguapan sangat tinggi sehingga penyimpanan dan

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram/jam

1. TANGKI PENGENCER (F-122)

Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# H2SO4 dari F-120 # H2SO4 ke Furnace (Q-210)

H2SO4 850.3074 H2SO4 787.2596

H2O 17.3532 H2O 226.3359

# Air Utilitas

H2O 145.9348

2. FURNACE (Q-210) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Garam (NaCl) dari F-110) # Salt Cake ke B-220

NaCl 907.8003 Na2SO4 1079.7392

CaSO4 8.3706 MgSO4 8.4037

MgCl 4.3547 Fe2(SO4)3 0.0029

Fe2O3 0.0581 H2SO4 0.7498

Impuritis 0.4839 Fe2O3 0.0569

H2O 43.7304 NaCl 18.1560

MgSO4 2.9031 CaSO4 8.3706

Impuritis 0.4839

# H2SO4 dari F-122 # Produk Gas HCl ke D-310

H2SO4 787.2596 HCl 558.4234

H2O 226.3359 SO3 30.07619

H2O 276.83380

3. ROTARY COOLER (B-220) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Salt Cake dari Q-210

Na2SO4 1079.7392 # Produk atas ke H-221

MgSO4 8.4037 Na2SO4 1.0797

Fe2(SO4)3 0.002903103 MgSO4 0.0084037

H2SO4 0.7498 Fe2(SO4)3 0.0000029

Fe2O3 0.0569 H2SO4 0.0007

NaCl 18.1560 Fe2O3 0.000057

CaSO4 8.3706 NaCl 0.0182

Impuritis 0.4839 CaSO4 0.0084

Impuritis 0.0005

# Produk bawah ke F-224

Na2SO4 1078.6595

MgSO4 8.3953

Fe2(SO4)3 0.0029

H2SO4 0.7490

Fe2O3 0.0568

NaCl 18.1379

CaSO4 8.3622

Impuritis 0.4834

4. CYCLONE (H-221) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Campuran bahan dari B-220

Na2SO4 1.0797

# Produk atas ke Udara

bebas

MgSO4 0.0084 Na2SO4 0.0108

Fe2(SO4)3 0.0000 MgSO4 0.000084

H2SO4 0.0007 Fe2(SO4)3 0.000000029

Fe2O3 0.0001 H2SO4 0.0000075

NaCl 0.0182 Fe2O3 0.0000006

CaSO4 0.0084 NaCl 0.0001816

Impuritis 0.0005 CaSO4 0.0000837

Impuritis 0.0000048

# Produk bawah ke F-224

Na2SO4 1.0689

MgSO4 0.0083

Fe2(SO4)3 0.0000

H2SO4 0.0007

Fe2O3 0.0001

NaCl 0.0180

CaSO4 0.0083

Impuritis 0.0005

5. SILO (F-224) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Salt Cake dari B-220 # Salt cake Ke R-230

Na2SO4 1079.7392 Na2SO4 1080.8082

MgSO4 8.4037 MgSO4 8.4120

Fe2(SO4)3 0.0029 Fe2(SO4)3 0.0029

H2SO4 0.7498 H2SO4 0.7505

Fe2O3 0.0569 Fe2O3 0.0570

NaCl 18.1560 NaCl 18.1740

CaSO4 8.3706 CaSO4 8.3789

Impuritis 0.4839 Impuritis 0.4843

# Salt Cake dari H-221

Na2SO4 1.0689

MgSO4 0.0083

Fe2(SO4)3 0.0000029

H2SO4 0.0007

Fe2O3 0.0001

NaCl 0.0180

CaSO4 0.0083

Impuritis 0.0005

6. SOLUTION TANK / NEUTRALIZER (R-230) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Salt Cake dari F-224 # Campuran bahan

Na2SO4 1080.808 Na2SO4 1081.8966

MgSO4 8.4120 MgSO4 8.4120

Fe2(SO4)3 0.0029 Fe2(SO4)3 0.0029

H2SO4 0.7505 H2CO3 0.4748

Fe2O3 0.0570 Fe2O3 0.0570

NaCl 18.1740 NaCl 18.1744

CaSO4 8.3789 CaSO4 8.1281

Impuritis 0.4843 CaSO4 (terlarut) 0.2508

Na2CO3 0.0812

# Soda Ash dari F-130 Impuritis 0.4843

Na2CO3 0.8930 H2O 2573.1832

Na2SO4 0.0009

NaCl 0.0004

H2O 0.0004

# Air proses

H2O 2573.1827

7. ROTARY DRUM VACUUM FILTER – 1 (H-240) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Campuran Bahan dari R-230 # Filtrat ke S-250

Na2SO4 1081.897 Na2SO4 1060.2586

MgSO4 8.412 MgSO4 8.2438

Fe2(SO4)3 0.003 Fe2(SO4)3 0.0028

H2CO3 0.475 H2CO3 0.4653

Fe2O3 0.057 NaCl 17.8109

NaCl 18.174 CaSO4 (terlarut) 0.2458

CaSO4 8.128 Na2CO3 0.0796

CaSO4 (terlarut) 0.251 H2O 2521.7195

Na2CO3 0.081

Impuritis 0.484

H2O 2573.183 # Cake Ke Pengolahan

Fe2O3 0.0558

CaSO4 7.9655

Impuritis 0.4746

Na2SO4 21.6379

# Air Proses dari Utilitas MgSO4 0.1682

H2O 5.0976 Fe2(SO4)3 0.0001

H2CO3 0.0095

NaCl 0.3635

CaSO4 (terlarut) 0.0050

Na2CO3 0.0016

H2O 51.4637

# Bekas Air Pencuci

Air Pencuci 5.0976

Fe2O3 0.00114

CaSO4 0.16256

Impuritis 0.00969

8. CRYSTALLIZER (S-250) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Filtrat dari H-240 # Campuran Kristal ke F-410

Na2SO4 1060.2586 Na2SO4 .10 H2O 3212.9049

MgSO4 8.2438 MgSO4 8.2438

Fe2(SO4)3 0.0028 Fe2(SO4)3 0.0028

H2CO3 0.4653 H2CO3 0.4653

NaCl 17.8109 NaCl 17.8109

CaSO4 (terlarut) 0.2458 CaSO4 (terlarut) 0.2458

Na2CO3 0.0796 Na2CO3 0.0796

H2O 2521.7195 H2O 369.0732

9. COKE TOWER (D-310) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Produk Gas HCl # Produk Gas HCl ke D-320

HCl 558.4234 HCl 558.4234

H2O 276.8338 H2O 259.4743

SO3 30.0762

# Produk H2SO4 ke Q-210

H2SO4 36.8433

H2O 10.5924

865.3334 865.3334

10. HCl ABSORBER (D-320)

Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Produk gas HCl dari D-310

# Produk gas HCl ke D-330

HCl 558.4234 HCl 11.1685

H2O 259.4743 H2O 5.1895

# Air Proses dari Utilitas # Produk Liquid HCl ke F-420

H2O 578.6756 HCl 547.2550

H2O 832.9604

11. HCl SCRUBBER (D-330) Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

# Produk gas HCl dari Coke Tower

# Produk gas HCl dari Scrubber

HCl 11.1685 HCl 0.2234

H2O 5.1895 H2O 0.1038

# Air Proses # Produk Liquid HCl ke Penampung HCl

H2O 10.7309 HCl 10.9451

H2O 15.8166

27.0889 27.0889

Kapasitas Produk =

Direncanakan kapasitas produk 25000 ton/tahun (memenuhi).

3156.565247 kg/jam

75757.56592 kg/hari

24999997 kg/tahun

BAB IV

NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan panas = kilokalori/jam

1. TANGKI PENGENCER (F-122)

Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

H2SO4 1735.3212 H2SO4 35667.6780

H2O 39.8406 H2O 11547.0050

Air Proses 335.0460

∆Hs 45104.4753

2. FURNACE (Q-210) Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Garam dari F-110 # H Produk Salt Cake ke B-220

NaCl 966.3817 Na2SO4 210822.2759

CaSO4 7.4385 MgSO4 1580.5697

MgCl2 4.3658 Fe2(SO4)3 0.4061

MgSO4 3.3375 H2SO4 258.6870

Fe2O3 0.0466 Fe2O3 10.4585

Impuritis 0.4509 NaCl 3609.9065

H2O 103.7499 CaSO4 1747.3287

Impuritis 111.1518

# H2SO4 dari F-120

H2SO4 1660.2775 # H Produk Gas ke D-310

H2O 536.9794 HCl 147890.8381

SO3 6123.0621

# H2S04 dari D-310 H2O 320842.0738

H2SO4 202.0203

H2O 65.3437 Q Loss 43508.2570

Q Supply 870165.1405

ΔHR 298,15 K -137210.517

3. ROTARY COOLER (B-220) Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Salt Cake dari Q-210 # H Produk Bawah ke F-224

Na2SO4 210822.2759 Na2SO4 3741.0683

MgSO4 1580.5697 MgSO4 28.0474

Fe2(SO4)3 0.4061 Fe2(SO4)3 0.0072

H2SO4 258.6870 H2SO4 4.5904

Fe2O3 10.4585 Fe2O3 0.1338

NaCl 3609.9065 NaCl 56.2079

CaSO4 1747.3287 CaSO4 21.7473

impuritis 111.1518 Impuritis 1.3245

# H udara bebas # H Produk Atas ke H-221

Udara + H2O (uap) 3254.4799 Na2SO4 44.1945

MgSO4 0.3313

Fe2(SO4)3 0.0001

H2SO4 0.0542

Fe2O3 0.0018

NaCl 0.6827

CaSO4 0.2826

Impuritis 0.0179

# H udara bebas

Udara + H2O (uap) 217496.5721

4. SOLUTION TANK / NEUTRALLIZER (R-230) Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Salt Cake dari F-224 # H Produk Salt Cake ke H-240

Na2SO4 3744.7720 Na2SO4 8746.6003

MgSO4 28.0752 MgSO4 65.5088

Fe2(SO4)3 0.0072 Fe2(SO4)3 0.0168

H2SO4 4.5950 H2CO3 7.8804

Fe2O3 0.1340 Fe2O3 0.3180

NaCl 56.2635 NaCl 131.7415

CaSO4 21.7689 CaSO4 49.9439

impuritis 1.3258 Impuritis 3.1619

H2O 5003.4117

# H Soda Ash dari F-130 CaSO4 (terlarut) 1.5412

Na2CO3 1.2173 Na2CO3 0.7746

Na2SO4 0.0010

NaCl 0.0005 Q loss 510.6570

H2O 0.0001

# H Air Proses dari Utilitas

H2O 714.7730

Q Supply 10213.1404

ΔH reaksi -264.5176

5. CRYTALLIZER (S-250) Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Salt Cake dari H-240 # H Salt Cake Ke F-410

Na2SO4 8571.6683 Na2SO4 .10 H2O 15539.6836

MgSO4 64.1986 MgSO4 23.8452

Fe2(SO4)3 0.0165 Fe2(SO4)3 0.0061

H2CO3 7.7228 H2CO3 2.8685

NaCl 129.1066 NaCl 47.7710

CaSO4 (Terlarut) 1.5104 CaSO4 (terlarut) 0.5527

Na2CO3 0.7591 Na2CO3 0.2820

H2O 4903.3435 H2O 266.5529

ΔH reaksi 4318285.3290 Q Terserap 4316082.0929

4331963.6548 4331963.6548

6. COKE TOWER (D-310)

Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Produk Gas HCL # H Produk Gas HCL ke D-320

HCl 35238.1618 HCl 16095.0925

SO3 1239.1277 H2O (g) 17895.0151

H2O (g) 41432.1259

ΔH reaksi -15602.0244 Q Terserap 28317.2833

7. HCl ABSORBER (D-320) Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Produk Gas HCL dari D-310 # H Produk Gas HCL ke D-330

HCl 16095.0925 HCl 170.9613

H2O (g) 17895.0151 H2O (g) 187.6671

# H air Proses dari Utilitas # H ProdukHCL ke F-420

H2O 72.0762 HCl 1355.7946

H2O (g) 4636.4884

Q terserap 27711.2725

34062.1839 34062.1839

8. HCl SCRUBBER (D-330)

Neraca Panas :

Komponen Masuk (Kkal / jam) Komponen Keluar (Kkal / jam)

# H Produk Gas HCL dari D-320 # H Produk Gas HCL ke udara bebas

HCl 170.9613 HCl 0.2979

H2O (g) 190.7591 H2O (l) 0.0404

# H air Proses dari Utilitas # H Produk HCL ke pengolahan

H2O 72.0762 HCl 27.1159

H2O (g) 94.4200

Q terserap 311.9225

 

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

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

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. GUDANG STOK GARAM (F-110)

Fungsi : Menampung garam dari supplier.

Dasar pemilihan : Bahan tidak hygroscopic.

Spesifikasi :

Kapasitas : 688 m3

Bentuk : empat persegi panjang.

Ukuran : panjang : 11,8663 m

lebar : 11,8663 m

tinggi : 4,7465 m

Bahan konstruksi : beton

   

2. BELT CONVEYOR – 1 (J-111)

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-110 ke C-112.

Type : Troughhed belt on 45° idlers with rolls of equals length.

Dasar pemilihan : Dipilih conveyor jenis belt karena sesuai dengan bahan. Spesifikasi :

Kapaisitas maksimal : 32 ton/jam

Belt width : 14 in.

- Trought width : 9 in. - Skirt Seal : 2 in.

Belt speed : 200 ft/min

Panjang : 16,62 ft

Sudut elevasi : 15,7112o

Power : 3 hp

Jumlah : 1 buah

3. DISK MILL (C-112)

Fungsi : Menghaluskan bahan dari ¼ in sampai dengan 200 mesh.

Type : Doble runner attrition mill.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan bahan. Spesifikasi :

Kapasitas : 2133,3936 lb/jam

 

Runner size : 24 in

Power : 2,5 hp

Jumlah : 1 buah

4. SCREW CONVEYOR – 1 (J-113)

Fungsi : Membawa bahan dari C-112 ke Q-210.

Type : Rotary Cuttof Valve.

Dasar pemilihan : Digunakan pada padatan dengan ssstem tertutup. Spesifikasi :

Kapasitas : 16,576 cuft/jam

Panjang : 12 ft

Diemater : 6 in

Kecepatan putaran : 18 rpm

Power : 0,10 hp

Jumlah : 1 buah.

5. TANGKI PENAMPUNG H2SO4 (F-120)

Fungsi : Menampung Sulfuric Acid (H2SO4) dari supplier.

Type : Silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas conical.

Dasar pemilihan : Umum digunakan pada tekanan atmospheric.

Spesifikasi :

   

Diameter : 10,691 ft

Tinggi : 16,036 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tuup bawah : 5/16 in

Bahan konstruski : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 251)

Jumlah : 2 buah

6. POMPA – 1 (L-121)

Fungsi : Mengalirkan H2SO4 98% dari F-120 ke F-122.

Type : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel.

Kapasitas : 2,1176 gpm

Dynamic head, -Wf : 68,1575 ft.lbf/lbm

Effisensi motor : 83%

Power : 0,11 hp

Jumlah : 1 buah

7. TANGKI PENGENCER ASAM SULFAT (F-122)

Fungsi : Mengencerkan H2SO4 98% menjadi larutan asam sulfat

 

Spesifikasi :

Bahan : Carbon Steel SA-285 Grade C

Bentuk : Silinder tegak dengan bagian atas dished head dan bagian

bawah dished bottom dengan pengaduk.

Diameter shell : 6,740 ft

Tinggi total : 10,111 ft

Tebal tutup atas : 1/8 in

Tebal tutup bawah : 1/4 in

Tebal shell : 3/16 in

Pengaduk : turbin 6 blade 4 baffle.

Jumlah turbin : 1 buah

Motor pengaduk : 7,3 hp

Jumlah : 1 buah

8. POMPA – 2 (L-123)

Fungsi : Mengalirkan H2SO4 dari F-122 ke Q-210

Type : Centrifugal Pump

Dasar pemilihan : Sesuai untuk viskositas rendah, tidak mengadung solid. Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetric : 2,474 gpm

   

Effisiensi motor : 80%

Power : 0,14 hp

Jumlah : 1 buah

9. TANGKI PENAMPUNG Na2CO3 (F-130)

Fungsi : Menampung Na2CO3 dari supplier

Type : Silinder tegak denagn tutup atas plat dan dan bawah conis.

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan.

Spesifikasi :

Volume : 45 cuft = 1,2726 m3

Diameter : 3,2294 ft

Tinggi : 6,4588 ft

Tebal shell : 1/8 in

Tebal tutup atas : 1/8 in

Tebal tutup bawah : 1/8 in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell-253)

Jumlah : 2 buah

10. MANNHEIM FURNACE (Q-210)

Fungsi : Untuk Mereaksikan NaCl dan H2SO4 membentuk

Na2SO4 dan gas HCl

 

Dasar Pemilihan : Penanganan otomatis dan sesuai bahan yang digunakan.

Rate Bahan : 1981.2964 = 4367,9661

Dipilih Rotary Hearth Furnace dengan Tabel Spesifikasi alat dari (Furnace

Broker Inc)

Spesifikasi :

Model : Rotary Hearth Atmosphere Furnace

Serial Number : 5D-411

Kapasitas Maks : 10000 lb

Temperature Maks : 2200 ºF

Control Voltage : 208 Volts ; 3 phases

Power Charge : 20 hp

Outside Diameter : 10 ft = 120 in Inside Diameter : 6 ft = 72 in

Tinggi : 9 ft

Interior : Brick Line dengan alloy hearth

Accessories : Air operated door dengan 12 in W x 12 in H opening.

Panas dissupply direct gas fired dengan 2 American Burner

(1.000.000 btu/hr maks)

Control : L & N Spedoomax strip chart recorder and L & N

pyroctac.

   

11. BLOWER – 1 (G-211)

Fungsi : Memindahkan udara dari udara bebas ke Q-210.

Type : Centrifugal Blower.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan, effisiensi tinggi. Spesifikiasi :

Bahan : Commercial Steel.

Rate volumetric : 1803,3285 ft3/mnt

Adiabatic head : 15000 ft/lbf/lbm gas

Effisiensi motor : 40%

Power : 9,8 hp

Jumlah : 1 buah

12. SCREW CONVEYOR – 2 (J-212)

Fungsi : Membawa bahan dari Q-210 ke B-220

Type : Rotary Cuttof Valve

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan system tertutup.

Spesifikasi :

Kapasitas : 14,6618 cuft/jam

Panjang : 10 ft

Diameter : 6 in

Kecepatan putaran : 16 rpm

 

Jumlah : 1 buah

13. ROTARY COOLER (B-220)

Fungsi : Mendinginkan Salt Cake dengan bantuan udara bebas.

Type : Rotary Drum.

Spesifikasi :

Kapasitas : 1115,9630 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Tebal isolasi : 12 in

Tebal shell : 1/4 in

Panjang : 18,36 ft

Diameter : 4,5 ft

Tinggi bahan : 0,108 ft

Sudut rotary : 1o

Time of Passes : 15 menit

Power : 5,0 hp

Jumlah : 1 buah

14. CYCLONE (H-221)

Fungsi : Untuk memisahkan padatan dari gas.

Type : Van Tongeren Cyclone.

   

Spesifikasi :

Kapasitas : 86,015 cuft

Diameter partikel : 0,00003122 ft

Tebal shell : 3/16 in

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

Jumlah : 1 buah

15. BLOWER – 2 (G-222)

Fungsi : Memindahkan udara dari udara bebas ke B-220

Type : Centrifugal Blower.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan, effisiensi tinggi. Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel.

Rate volumetric : 1651,117 cuft/mnt.

Adiabtic head : 15000 ft.lbf/lbm gas.

Effisiensi motor : 50%

Power : 7,2 hp

Jumlah : 1 buah

16. BUCKET ELEVATOR – 1 (J-223)

 

Type : Continous Bucket Elevator.

Dasar pemilihan : untuk mindahkan bahan dengan ketinggian tertentu. Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 14 ton/jam.

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in.

Bucket spacing : 12 in

Tinggi elevator : 43 ft

Ukuran feed (maks) : ¾ in

Bucket speed : 25 ft/menit.

Putaran head shaft : 5 rpm

Lebar belt : 7 in

Power total : 1,9 hp

Jumlah : 1 buah

17. SILO (F-224)

Fungsi : Menampung bahan dari J-223.

Type : Silinder tegak denagn tutup atas plat dan tutup bawah

conis.

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk menampung padatan.

Spesifikasi :

Volume : 414,3904 cuft = 11,73 m3.

   

Tinggi : 16,811 ft

Tebal shell : 1/4 in

Tebal tutup atas : 1/4 in

Tebal tutup bawah : 1/4 in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 253)

Jumlah : 1 buah

18. SOLUTION TANK / NEUTRALLIZER (R-230)

Perhitungan dan penjelasan pada bab VI – Spesifikasi Alat Utama. Fungsi : Netralisasi H2SO4 dengan bantuan Na2CO3.

Type : Silinder tegak, tutup atas dishead, tutup bawah conical

dilengkapi pengaduk dan jaket. Shell :

Diameter : 3,83 ft = 1,17 m

Tinggi : 7,65 ft = 2 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutp bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 253).

Jumlah : 1 buah

Sistem pengaduk :

 

Diameter impeler : 1,28 ft

Lebar blade : 0,255 ft

Panjang blade : 0,32 ft

Power motor : 6,6 hp

Sistem pendingin :

Diameter jaket : 3,87 ft

Tinggi jaket : 4,46 ft

Jaket spacing : 1/8 in

Tebal jaket : 3/16 in

19. POMPA – 3 (L-231)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari R-230 ke H-240.

Type : Reciprocating Pump.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan viskositas rendah, mengandung solid. Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel.

Rate volumetric : 14,091 gpm.

Total Dynamic Head : 38,575 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 0.4 hp.

   

20. ROTARY DRUM VACUUM FILTER – 1 (H-240)

Fungsi : Memisahkan filtrate dengan cake.

Type : Standart rotary drum vacuum filter.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 0,283 m3

Diameter : 0,61 m

Tinggi : 1,8 m

Putaran : 7 ½ rpm

Power : 1,12 kW = 1,5 hp

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah.

21. CRYSTALLIZER (S-250)

Fungsi : Mengkristalkan Sodium Sulfate Decahydrate.

Type : Swenson – Walker Crystallizer.

Dasar pemilihan : Digunakan untuk kristalisasi pendinginan mendadak. Spesifikasi :

Kapaistas : 100,221 cuft.

Diameter : 2,861 ft

Panjang : 9,528 ft

 

Power : 0,2 hp

Jumlah : 2 buah (1 buah stanby running)

22. SCREW CONVEYOR – 3 (J-261)

Fungsi : Membawa bahan dari H-260 ke F-410.

Type : Rotary Cuttof Valve.

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan denagn system tertutup.

Spesifikasi :

Kapasitas : 134,081 cuft/jam.

Panjang : 10 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 21 rpm

Power : 0,5 hp

Jumlah : 1 buah

23. COKE TOWER (D-310)

Fungsi : Menyerap panas dari bahan dan konversi gas SO3

menjadi H2SO4.

Type : Packed Tower dengan coke dilengkapi jaket.

Dasar pemilihan : Coke efisien untuk menyerap panas bahan.

   

- Shell :

Diameter : 14,707 ft

Tinggi : 102,95 ft

Tebal shell : 5/16 in

Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 253).

Jumlah : 2 buah

- Sistem pendingin :

Diameter jaket : 14,76 ft

Tinggi jaket : 3,860 ft

Jaket spacing : 1/16 in

Tebal jaket : 5/16 in

24. POMPA – 4 (L-311)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari D-310 ke Q-210.

Type : Centrifugal Pump.

Dasar pemilihan : Sesuai untuk viskositas rendah, tidak mengandung solid. Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel.

Rate volumetric : 2,465 gpm.

 

Effisiensi motor : 80%

Power : 0,07 kW = 0,1 hp

Jumlah : 1 buah

25. HCl ABSORBER (D-320)

Fungsi : Menyerap gas HCl dengan bantuan air proses.

Type : Packed Colomn

Dasar pemilihan : Lebih umum digunakan dalam industri kimia karena

effisiensi penyerapan tinggi.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kecepatan uap : 0,9987 kmol/jam

Diameter : 6,02 m

Tinggi total : 8,4 m

Jenis packing : Rasching Rings (keramik).

Ukuran packing : 1 in (25 mm)

Jumlah : 1 buah

26. POMPA – 5 (L-321)

Fungsi : Mengalirkan bahan dari D-320 ke F-420.

   

Dasar pemilihan : Sesuai untuk viskositas rendah, tidak mengandung solid. Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetric : 5,038 gpm

Total Dynamic Head : 35,11 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 0,11 kW = 0,2 hp

Jumlah : 1 buah

27. HCl SCRUBBER (D-330)

Fungsi : Menyerap gas HCl dengan bantuan air proses.

Type : Packed Colomn.

Dasar pemilihan : Lebih umum digunakan dalam industri kimia karena

effisiensi penyerapan tinggi. Spesifikasi :

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kecepatan uap : 0,0155 kmol/jam

Diameter : 0,31 m

Tinggi total : 4,9 m

Jenis packing : Rasching Rings (keramik).

Ukuran : 1in (25 mm)

 

28. TANGKI PENAMPUNG Na2SO4.10 H2O (F-410)

Fungsi : Menampung Na2SO4.10 H2O / menampung produk akhir.

Type : Silinder tegak dengan tutup atas plat dan tutup bawah

conis.

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk menampung padatan.

Spesifikasi :

Volume : 4827 cuft = 137 m3

Diameter : 13 ft

Tinggi : 38 ft

Tebal shell : 5/16 in

Tebal tutup atas : 5/16 in Tebal tutup bawah : 5/16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 253)

Jumlah : 4 buah

29. TANGKI PENAMPUNG HCl (F-420)

Fungsi : Menampung produk samping HCl.

Type : Silinder tegak, tutp bawah datar dan tutup atas conical.

   

Spesifikasi :

Volume : 1438 cuft = 41 m3

Diameter : 10 ft

Tinggi : 19 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 253)

 

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Fungsi : Menetralkan H2SO4 dengan bantuan Na2CO3.

Type : Silinder tegak, tutup ata dishead, tutup bawah conical dilengkapi pengaduk dan jaket

Dasar pemilihan : - Tangki berpengaduk effisien untuk pencampuran.

- Tutup bawah conis, mempermudah pengeluaran produk.

1. Perhitungan shell dan tutup

Perhitungan :

Rate massa = 3691,1453 kg/jam = 8137,4899 lb.jam

Volume bahan = 113,0208 cuft/jam

   

Keterangan :

θ = Waktu pengadukkan ; detik µ = Viskositas bahan ; Pa.dt V = Volume bahan ; m3

P = Power pengaduk ; kW / m3

µ campuran = 1,46 cp (berdasarkan sg bahan) (1 cp = 0,001 Pa.dt)

= 0,0015 Pa.dt

Volume bahan = 113,0208 cuft = 3,2 m3 (1 cuft = 0,0283 m3) P = digunakan 0,21 kW/m3 (antara 0,2 – 0,5 kW/m3)

Waktu tinggal : 60 menit = 1 jam

37 menit = 0,623 jam

Dengan waktu tinggal 37 menit, dimana volume bahan mengisi 80% volume tangki dan digunakan 1 buah tangki.

Volume bahan

 

Menentukkan ukuran tangki dan ketebalannya :

Diambil dimention ratio H/D = 2 (Ulrich; T.4-18)

Maka, D = 3,83 ft = 45,916 in = 1,17 m (Dmaks = 4 m; UlrichT.4-18) H = 7,65 ft = 91,831 in = 2,33 m

H = 6,12 ft = 73,465 in = 1,87 m

Penentuan Tebal Shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code Cylindrical Tank :

Dengan : tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari – jari tangki ; in (1/2 D)

C = factor korosi ; in (digunakan 1/8 in = 0,125 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

F = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi (Brownell, T.13-1).

   

Poperasi = PHydrosttis =

Pdesign = Poperasi + Phidrostatik

= 14,7 + 3,06 = 17,76 psi R = ½ D

= ½ x 45,916 in = 22,96 in

Maka digunkan t = ¼ in

Untuk tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah mempunyai beban yang lebih besar.

Tebal bawah, conis :

Dengan α = 30o

Maka digunakan Tc = 3/16 in.

Tinggi Conical :

Keterangan : α = cone angle : 30o (Hesse, hal.85) D = diameter tangki ; ft

 

Maka

2. Perhitungan Pengaduk

Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade. (dari Mc.Cabe, P.216) Diameter impeller (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 3,83 = 1,28 ft Lebar blade (y) = 1/5 diameter impeller = 1/5 x 1,28 = 0,255 ft Panjang blade (L) = ¼ diameter impeller = ¼ x 1,28 = 0,32 ft

Penetuan putaran pengaduk :

Dengan : V = Peripheral speed ; m/menit

Untuk pengaduk jenis turbin peripheral speed = 200-250 m/menit (Joshi ; hal.389)

Da = diameter pengaduk ; m N = putaran pengaduk ; rpm Diambil kecepatan putaran, V = 225 m/menit. Da = 1,28 ft = 0,389 m

225 = π x 0,389 x N

N = 184,32 rpm = 3,07 rps

Penetuan jumlah pengaduk :

   

Jarak antar pengaduk = (1 - 1,5) x diameter impeller (Joshi : hal.389) = 1,5 x 1,28 = 1,913 ft.

Putaran pengaduk, N = 184,32 rpm = 3,07 rps

π campuran = 0,00099 lb/ft.dtk (berdasarkan sg bahan)

ρ campuran = 72 lb/cuft

Karena NRe > 10000, maka digunakan baffle. (Perry 6ed ; hal.19-8)

Untuk NRe > 10000, diperlukan 4 buah baffle, dengan sudut 90o (Mc.Cabe,

P.217).

Lebar baffle, J = J/Dt = 1/12 Lebar baffle, J = 1/12 x 3,83 = 0,32 ft

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan Ludwig Vol.1, pers.5.5 ;

hal.190.

Power Pengaduk :

 

K3 = factor mixer (turbin) = 6,3 (Ludwig Vol.1, pers.5.5 ;

hal.190)

g = konstanta gravitasi ; lb/dt2. (32,2 lb/dtk2)

ρ = densitas ; lb/cuft

N = kecepatan putaran impeller ; rps Da = Diameter impeller ; ft

Untuk 2 pengaduk, power input = 2 x 2,51 hp = 5,0 hp.

Perhitungan Losses Pengaduk :

Gland Losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10% (Joshi : 399) Gland Losses 10% = 10% x 5,0 hp = 0,50 hp

Power input dengan Gland Losses = 5,0 + 0,50 = 5,51 hp. Transmission system losses = 20% (Joshi : 399)

Transmission system losses = 20% x 5,51 hp = 1,103 hp

Power input dengan transmission system losses = 5,51 + 1,103 hp = 6,617 hp. Digunakan power motor = 6,6 hp

Perhitungan jaket :

Perhitungan system penjaga suhu : (Kern. Hal:719) Dari neraca panas, suhu yang dijaga = 60o

   

Q supply = 10213,1404 kkal/jam = 40556,1457 Btu/jam Suhu masuk rata – rata = 30oC = 95oF

Suhu bahan keluar = 60OC = 140oF

ΔT = 140 – 95 = 45oF

Kebutuhan steam = 20,2880 kg/jam = 44,5948 lb/jam Densitas steam = 0,155 lb/cuft

Asumsi kecepatan aliran = 3 ft/dtk (Kern. T.12 hal.845)

Dengan : D2 = diameter dalam jaket ;

D1 = diameter luar jaket di bejana (2 x tebal)

D1 = 3,83 + 2 (1/4 in x 1/12 ft) = 3,87 ft

 

Penetuan tebal jaket :

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk Cylindrical :

Dengan : tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari – jari tangki ; in (1/2 D)

C = factor korosi ; in (digunakan 1/8 in = 0,125 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

F = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi (Brownell, T.13-1).

Pdesign = 17,76 psi

R = ½ D

= ½ x 3,872 ft = 1,936 ft

Maka digunkan t = 3/16 in

Untuk tebal tutup disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah mempunyai beban yang lebih besar.

Perhitungan tinggi jaket :

   

Untuk diameter kurang dari 114 in, m : 12 in = 1 ft (Hesse : 85) h = tinggi conical = 3,3 ft.

d = inside diameter jaket = 3,9 ft.

D = outside diameter jaket = ID + (2 x tebal jaket) = 4,2473 ft

16,3863 = (π x 3,83 x h) + 61,122 hjaket = 4,46 ft

 

Perhitungan Jumlah Penyangga :

1. Berat Cairan = 8137,4988 lb 2. Berat Bejana :

a. Berat Shell :

- Volume Shell = 2πr x H x tshell

= 2π x 22,96 x 7,65 x 12 x ¼ = 3309,934 in3

- Berat Shell = 3309,934 in3 x = 940,21 lb b. Berat Tutup :

1. Tutup atas berbentuk dishead head :

- Diameter =

(B & Y, pers. 5-12 hal.88)

=

Dari table 5.8 ; sf = 1 ½ in dan dari table 5.7 ; icr = 4 3/8

=

   

- Berat Tutup =

= = 156 lb 2. Tutup bawah berbentuk conis : - Luas penampang = 0,03 ft2

Jari – jari =

Diameter (m) = 2 x 0,09 = 0,18 ft = 2,21 in - Volume tutup =

=

= 13,35 ft3

- Berat tutup = 13,35 ft3 x 490 lb/ft3 = 6543 lb

Berat total bejana = Berat shell + berat tutup atas + berat tutup bawah = 940,21 + 156 + 6543 = 7638,61 lb

3. Berat Pengaduk

Asumsi : 5% berat total bejana.

Berat pengaduk = 5% x 7638,61 = 381,9305 lb 4. Berat Jaket

 

b. – Volume jaket = 2πr x H x tjaket

=

= 1,131 ft3

- Berat jaket = 1,131 ft3 x 490 lb/ft3 = 554,01 lb - Berat total jaket = 44,594 + 554,01 = 598,60 lb

Berat beban total = berat cairan + berat bejana + berat pengaduk + berat jaket = 8137,4988 + 7638,61 + 381,9305 + 598,60

= 16756,64 lb

~ Direncanakan panjang kolom penyangga (L) = 21 ft = 252 in ~ Jumlah penyangga = 3 buah

Asumsi : menggunakan kolom berbentuk WF Dari table 7.3 (Hesse : 144)

Digunakan jenis WF dengan ukuran :

6 x 6 : A = 7,35 in2 ; d = 6,19 in ; b = 6,05 in ; Kx-x = 2,63 ; Ky-y = 1,54

L / Kx-x = 252 / 2,63 = 95,82 < 120

L / Ky-y = 252 / 1,54 = 163,64 < 120

Kx-x =

   

P = 92222,06

Ky-y =

=

P = 53183,72

Ternyata P design kolom > P total bejana, maka design dapat digunakan.

Perhitungan Base Plate :

Digunakan lanatai beton dengan f = 600 psi.

Abp = (2 m + 0.95 d) (2 n + 0,8 b) in2 ; dengan m = n

9,31 = (2m + 0,95 x 6,19) (2n + 0,8 x 6,05) in2 9,31 = (2m + 5,8805) (2n + 4,84) in2

9,31 = 4m2 + 9,68 m + 11,761 m + 19,152 9,31 = 4m2 + 21,441 m + 19,152

 

Panjang = d + 2m = 6,19 + (2 x (-1,133)) = 3,92 in Lebar = b + 2n = 6,05 + (2 x (-1,133)) = 3,78 in Diambil panjang = lebar = 4 in

Asumsi lantai beton memenuhi :

Karena n > m maka t base plate dihitung berdasarkan nilai n :

t = 0,23 in

diambil t base plate = 1 in

Spesifikasi :

Fungsi : Menetralkan H2SO4 dengan bantuan Na2CO3.

Type : Silinder tegak, tutup ata dishead, tutup bawah conical dilengkapi pengaduk dan jaket

Shell :

   

Tinggi = 7,65 ft

Tebal shell = ¼ in Tebal tutup atas = ¼ in Tebal tutup bawah = ¼ in

Bahan konstruksi = Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell : 253)

Jumlah = 1 buah

Sistem pengaduk :

Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan jumlah 2 buah : Diameter impeller = 1,28 ft

Lebar blade = 0,255 ft Panjang blade = 0,32 ft Power motor = 6,6 hp

Sistem pendingin :

Diameter jaket = 3,872 ft Tinggi jaket = 4,46 ft Jaket spacing = 1/8 in Tebal jaket = 3/16 in

 

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumen

Dalam rangka pengoprasian pabrik, pemasanagn alat – alat instrumentasi sangat dibutuhkan dan memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat – alat instrumen disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan – peralatan pada awal sampai akhir produksi. Dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktivitas tiap – tiap unit dapat dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki serta mampu memberikan tanda – tanda apabila terjadi penyimpangan – penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa 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

   

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 rate, seperti pada

kecepatan aliran fluida, ketinggian liquida, dan ketebalan.

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

Yang harus diperhatikan di dalam pemilihan alat instrumentasi adalah sebagai berikut :

o Level, range dan fungsi dari alat instrumentasi. o Ketelitian hasil pengukuran.

o Konstruksi material.

o Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang

berlangsung.

o Mudah diperoleh di pasaran.

o Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumen 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 karenakan 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. Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :

o Melakukan pengukuran.

o Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus

diacapai.

o Melakukan perhitungan.

o Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu :

1. Sensing / Primary Element.

Alat kontrol ini berlangsung mersakan adanya perubahan pada variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary element merubah energi yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang sudah biasa dibaca (yaitu dengan tekana fluida).

2. Receiving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat darin sensing element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuia dengan perubahan – perubahan yang terjadi.

   

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke receiving element.

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 sebagai signal error. Amplifier akan digunakan sebgai penguat signal yang dihasilkan oleh Error Detector jika signal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal 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, dimana alat ini adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini adalah :

 Flow Control (FC) : Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat.

 Flow Ratio Control (FRC) : Mengontrol ratio aliran yang bercabang.

 Level Control (LC) : Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki.

 Weight Control (WC) : Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari

tangki.

 Pressure Control (PC) : Mengontrol tekanan pada suatu aliran/alat.

 

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

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 yang disebabkan oleh korsletting

aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrumen lainnya.

B. Pencegahan

- Menempatkan unit utilitas dan power yang cukup jauh dari lokasi

proses yang dikerjakan.

- Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi

dan tertutup.

- Memasang kabel atau kawat listrik ditempat – tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas memugkinkan terjadinya kebakaran. - Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja

dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran.

C. Alat Pencegah Kebakaran

   

- Pemakaian portable fire – extinguiser bagi daerah yang mudah

terjangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

- Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe

karbondioksida.

- Karena ada bahan baku yang beracun, mak perlu digunakan kantong –

kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah – daerah strategis pada pabrik ini.

Tabel VII.1. Jenis dan Jumlah Fire – Extinguiser.

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-10 L YA-20 L 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 pencegahannya dapat digunakan sebagai berikut :

A. Vessel

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

- Menyeleksi dengan hati – hati bahan konstruksi yangs sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualinnya adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dann perlatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standart ASME (American Society Mechanical Engineering).

- Memperhatikan teknik pengelasan.

- Memakai level gauge yang otomatis.

- Penyediaan Manhole dan Handhole (bila memungkinkan) yang

memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping 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 denagn cara :

- Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah terjadinya thermal expansion.

   

- Drainhole yang cukup harus disediakan unutk pemeliharaan.

- Pengecekkan 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

Peralatn yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati – hati, mak akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahannya 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 yang tidak diinginkan tersebut, maka dapat dilakukan dengan cara :

 

- Pemasangan pipa untuk ukuran yang tidak besar hendaknya pada

elevasi yang tinggi didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.

- Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai bahan

konstruski dari steel.

- Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekkan dan pengetesan

terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing atau pondasi yang bergerak.

- Pemberian warna pada masing – masing pipa yang bersangkutan akan

dapat mudah apabila terjadi kebocoran. E. Listrik

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalansi 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 operasi disamping starter.

- Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator

   

- 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.

- Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo dan lain sebagainya. F. Isolasi

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

- Pemakaian isolasi pada alat – alat yang menimbulkan panas seperti

reaktor, exchanger, kolom destilasi, 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 dapat dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan Pabrik

Hal – hal yang perlu diperhatikan daplam perencanaan banguna pabrik adalah :

- Bangunan – bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan

jika tingginya melebihi 20 meter, mak harus diberi lampu suar (mercusuar).

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat dari Garam (NaCl) dan Asam Sulfat dengan Proses Garam – Asam Sulfat (Mannheim)

   

   

Progdi Teknik Kimia - Fakultas Teknologi Industri XII-1

UPN “ Veteran” Jatim

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan natrium sulfat, Indonesia masih mengimpor natrium sulfat dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian Pabrik Natrium Sulfat dengan mempunyai masa depan yang baik.

XII.1. Pembahasan

Untuk mendapatkan kelayakan bahwa pra rencana pabrik ini, maka perlu ditinjau dari beberapa faktor , antara lain :

Pasar

Kebutuhan dalam negeri akan natrium sulfat yang selama ini masih diimpor, hal ini akan menguntungkan dalam segi pangsa pasar dalam negeri. Karena bahan dasarnya yang dapat diperoleh secara mudah di dalam negeri di Indonesia. Sehingga keadaan tersebut akan mampu menjadi modal dalam persaingan internasional dan persaingan domestik.

Lokasi

Lokasi pabrik terletak di daerah Industri yaitu Driyorejo , Gresik. Lokasi ini dekat dengan pelabuhan laut Tanjung Perak. Untuk kebutuhan transportasi udara, kota Driyorejo , Gresik dekat dengan Bandara Udara Internasional Juanda. Hal ini akan memudahkan dalam transportasi bahan baku maupun produk. Maka pemilihan lokasi di daerah Driyorejo , Gresik dapat diterima.

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat dari Garam (NaCl) dan Asam Sulfat dengan Proses Garam – Asam Sulfat (Mannheim)

   

   

Progdi Teknik Kimia - Fakultas Teknologi Industri XII-2

UPN “ Veteran” Jatim

Teknis

Peralatan yang digunakan dalam pra rencana ini sebagian besar merupakan peralatan standar yang umum digunakan dan mudah didapat. Sehingga masalah pemeliharaan alat serta pengoperasiannya tidak mengalami kesulitan.

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 133.532.341.341,28 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 3.469.850.342,64 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 137.002.191.683,93 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 37.461.041.244,00 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 2.313.411.210,00

- Steam = 15358 lb/hari

- Air pendingin = 15324 m3/hari

- Listrik = 132,22 kWh/hari

- Bahan Bakar = 3981,12 liter/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 79.244.551.071,19 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 127.755.587.404,84

* Bunga Bank : 14%

* Internal Rate of Return (IRR) : 22,75% * Rate On Equity (ROE) : 32,91% * Pay Out Periode (POP) : 4,05 Tahun * Break Even Point (BEP) : 34,44%

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat dari Garam (NaCl) dan Asam Sulfat dengan Proses Garam – Asam Sulfat (Mannheim)

   

   

Progdi Teknik Kimia - Fakultas Teknologi Industri XII-3

UPN “ Veteran” Jatim

XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta perhitungan yang telah dilakukan, maka pendirian Pabrik Natrium Sulfat di daerah industri Driyorejo , Gresik, secara teknis dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana Pabrik Natrium Sulfat yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 25.000 ton/tahun Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 190 orang Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp. 137.002.191.683,93

Bunga bank : 14%

Internal Rate of Return : 22,75% Rate on Equity : 32,91% Pay Out Periode : 4,05 tahun Break Even Point : 34,44%

DAFTAR PUSTAKA

Badger , W.L. and Banchero , J.T. , 1955 , ”Introduction to Chemical Engineering” , Int ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Biro Pusat Statistik , “Export – Import Sektor Industri”

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

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

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

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

Himmelblau, D.M. , 1989 , “Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering” , 5 ed , Prentice-Hall International , Singapore

Hugot,E , 1972, “Handbook Of Cane Sugar Engineering” , 2ed p. 490 , Elsevier Publishing Company, Amsterdam.

Joshi,M.V. , 1981 , “Process Equipment Design” , McGraw Hill Indian Ltd

Keputusan Menteri Kesehatan no. 492, 2010, “Standart Baku Mutu Air Bersih”

Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Int ed , McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

Ludwig, 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants” , Vol 1-2 , 2nd ed , Gulf Publishing Co., Houston, Texas.

McCabe,W.L. , 1956 , “Unit Operation of Chemical Engineering” , McGraw-Hill Book Company Inc. , Tokyo

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

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

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

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

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

Sugiharto, 1987 , “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah” , cetakan pertama Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Ulrich, G.D. , 1984 , “A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

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

Van Ness, H.C.,Smith J.M., 1987 , “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics” , 5 ed , McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Wesley W.E., 1989 , “Industrial Water Pollution Control” , 2 ed, McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Internet :

http://che.com/pci http://matche.com http://ptgaram.com

http://www.petrokimia-gresik.com