PABRIK PUPUK TRIPLE SUPERPHOSPHATE DENGAN PROSES GRANULASI.

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

ERVAN SOESANTO

053101 0061

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK PUPUK TRIPLE SUPERPHOSPHATE

DENGAN PROSES GRANULASI

Oleh :

ERVAN SOESANTO

053101 0061

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

Dosen Pembimbing,

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Pupuk Triple Superphosphate Dengan Proses Granulasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Pupuk Triple Superphosphate Dengan Proses Granulasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

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

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur. 3. Bapak Ir. Siswanto

selaku dosen pembimbing.

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

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

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

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

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

Surabaya , Februari 2011 Penyusun,

berproduksi dengan kapasitas 50.000 ton/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Kegunaan terbesar dari triple super phosphate adalah pada bidang industri pertanian, yaitu sebagai pupuk, dimana kandungan nitrogen pada triple superphosphate mempunyai fungsi utama sebagai penyubur tanah. Secara singkat, uraian proses dari pabrik triple superphosphate sebagai berikut :

Pertama-tama phosphate rock dan phosphoric acid direaksikan dalam drum reactor membentuk triple superphosphate padat. Produk reaksi, kemudian digranulasi pada granulator. Granular triple superphosphate kemudian didinginkan pada cooling conveyor dan disaring pada screen sebagai produk akhir triple superphosphate granular.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 194 orang

Sistem Operasi : Kontinyu

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 14.166.790.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 10.645.782.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 24.812.572.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 108.045.346.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 8.658.697.000

- Steam = 342.240 lb/hari

- Air pendingin = 83 M3/hari

- Listrik = 7.440 kWh/hari

- Bahan Bakar = 2.736 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 127.749.384.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 151.226.476.000

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

* Internal Rate of Return : 30,21%

* Rate On Investment : 30,44%

* Pay Out Periode : 3,3 Tahun

Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7

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

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

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

……….……….……….…… VIII-60

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62

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

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

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

Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8

Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9

Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman

……….……….……….……… XI - 9

Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10

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

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14

KATA PENGANTAR ……….……….………. ii

INTISARI ……….……….……….……… iv

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii

DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii

BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1

BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1

BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1

BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1

BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1

BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

I - 1

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Penggunaan bahan-bahan phosphate sebagai pupuk telah dilakukan sejak sebelum Masehi. Diawali pada peradaban suku Kartego maupun suku Inka,

dimana mereka menggunakan kotoran Guano sebagai bahan penyubur tanah yang

tanpa disadari bahwa kotoran Guano mengandung unsur phosphate yang tinggi.

Triple superphosphate (TSP) merupakan salah satu jenis pupuk phosphate yang mempunyai kandungan phosphate tinggi. Triple superphosphate dapat diproduksi dengan cara mereaksikan batuan phosphate (phosphate rock) dengan larutan asam organik seperti asam sulfat maupun asam phosphate.

Perencanaan pabrik triple superphosphate ini memiliki tujuan utama yaitu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang cenderung meningkat setiap tahunnya. Disamping itu mengingat produk triple superphosphate ini juga merupakan produk yang berorientasi pasar, maka perencanaan pabrik triple superphosphate ini juga dipakai sebagai produk komoditi ekspor sehingga mampu meningkatkan devisa negara.

Industri triple super phosphate di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil, hal ini dapat dilihat dengan berkembangnya industri pertanian terutama kebutuhan pupuk di Indonesia. Pendirian pabrik triple superphosphate di Indonesia mempunyai peluang investasi yang menjanjikan dan mempunyai profitabilitas yang tinggi.

I.2. Manfaat

Kegunaan terbesar dari triple super phosphate adalah pada bidang industri pertanian, yaitu sebagai pupuk, dimana kandungan nitrogen pada triple superphosphate mempunyai fungsi utama sebagai penyubur tanah. Kegunaan lain dapat kita lihat pada industri kimia proses fermentasi, dimana kandungan phosphate dapat digunakan sebagai nutrien pada proses kulturisasi bakteri. (chemicalland21)

I.3. Aspek Ekonomi

Kebutuhan triple superphosphate di Indonesia, mengalami fluktuasi berdasarkan permintaan pasar. Hal ini bisa dilihat pada tabel berikut :

Tahun Kebutuhan Indonesia

(ton/th)

2003 1.174.306

2004 1.176.809

2005 867.230

2006 986.430

2007 1.122.010

Sumber : Departemen Perindustrian , 2007

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

y = 531,34x 800.000

850.000 900.000 950.000 1.000.000 1.050.000 1.100.000 1.150.000 1.200.000

K

ebut

uha

n (

to

n/

Pendahuluan --- I - 3

Dari grafik diatas, dengan metode regresi linier, maka didapat persamaan untuk mencari kebutuhan pada tahun tertentu dengan persamaan :

Y = 531,34 X

Keterangan : Y = kapasitas (ton/th)

X = Tahun ke-n

Pabrik ini direncanakan beroperasi pada tahun 2012, sehingga untuk mencari kapasitas pada tahun 2012, maka X = 2012.

Kapasitas pada tahun 2012 :

Y = (531,34 x 2012)

= 1.069.056 ton/th

≈ 1.000.000 ton/th

Untuk rencana kapasitas produksi pabrik ini digunakan 5% dari kebutuhan nasional, maka kapasitas produksi terpasang sebesar = 50.000 ton/th

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

I.4.A. Phosphate Rock (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Phosphorite, Guano Phosphate

Rumus Molekul : Ca3(PO4)2 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 310

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : powder 200 mesh

Specific Gravity : 3,140

Melting Point : 1670°C

Boiling Point : - °C

Solubility, Water : 0,0025 kg/100 kg H2O

Komposisi Phosphate Rock : (Mandiri Usaha Cofegent Co.)

Komponen % Berat

Ca3(PO4)2 75,33%

Fe2O3 8,13%

Al2O3 6,72%

SiO2 2,94%

MgO 3,80%

TiO2 0,98%

Pendahuluan --- I - 5

I.4.B. Phosphoric Acid (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Hydrogen Phosphate

Rumus Molekul : H3PO4 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : tidak berwarna

Bau : berbau asam (pedas)

Bentuk : larutan 75%

Specific Gravity : 1,834

Melting Point : 42,35°C

Boiling Point : 213°C

Solubility, Water : 2340 kg/100 kg H2O

Komposisi Asam Phosphate : (chemicalland21)

Komponen % Berat

H3PO4 75,00%

H2O 25,00%

Produk :

I.4.C. Triple super phosphate (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Calcium Phosphate Mono-Basic

Rumus Molekul : CaH4(PO4)2.H2O (Utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 252

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : granular

Specific Gravity : 2,220

Melting Point : 200°C

Boiling Point : 200°C terdekomposisi

Solubility, Water : -

II - 1

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam Proses

Pada dasarnya pembuatan triple superphosphate tidak jauh berbeda dengan pembuatan superphosphate, secara umum proses pembuatan triple superphosphate terdiri dari beberapa cara dan dapat digunakan tergantung dari pemilihan proses batch atau proses continuous, adapun macam prosesnya adalah :

1. Triple Superphosphate Proses Batch A. Pan-Mixing

B. Meyers

C. TVA Sigma-Blade Mixing

2. Triple Superphosphate Proses Continuous D. Broadfield

E. Bridger (TVA Cone-Mixing) F. Kulhmann

G. Dorr-Oliver Granular H. S.I.A.P.E.

Penjelasan proses :

II.1.A. Pan-Mixing

Pada proses pan-mixing ini, menurut Waggaman, ciri dari proses ini

adalah dengan mencampur 51%-58% phosphoric acid pada suhu 60°C dengan

phosphate rock ukuran 100 mesh. Perbandingan berat bahan baku adalah 94,6 lb phosphoric acid setiap 100 lb phosphate rock. Phosphoric acid dan phosphate rock diumpankan pada sebuah pan mixing tipe Steadman dengan kapasitas 2 ton selama 3 menit kemudian produk reaksi berupa padatan yang agak pekat diumpankan pada sebuah belt conveyor yang panjang dan diumpankan menuju ke curing pile. Pada curing pile, produk triple superphosphate didiamkan sampai dengan 3 minggu sampai kadar air pada produk mencapai 15%. Produk basah kemudian diumpankan pada rotary dryer untuk dikeringkan sehingga kadar air mencapai 2% sampai 5%. Produk kering kemudian diumpankan pada hammer mill untuk dihaluskan, kemudian disaring pada screen sampai ukuran 10 mesh.

Seleksi & Uraian Proses --- II - 3

II.1.B. Meyers

Pada proses ini, digunakan phosphoric acid dengan kadar 25%-30%

dipanaskan pada suhu 63°C untuk kemudian dicampur dengan phosphate rock

berukuran 100 mesh dalam sebuah rotary kiln. Konversi reaksi berkisar antara

94% sampai dengan 96% dengan suhu operasi pada kiln mencapai 360°C. Slurry

superphosphate kemudian diumpankan pada storage pile dan didiamkan selama beberapa jam untuk menyempurnakan reaksi yang terjadi pada slurry superphosphate.

Superphosphate dari storage pile dengan kandungan air 18% kemudian dikeringkan pada dryer sehingga kadar air pada superphosphate tinggal 10 – 12 % dan kemudian dihaluskan dengan hammer mill serta disaring untuk siap dipasarkan.

II.1.C. TVA Sigma-Blade Mixing

Pada proses ini, phosphoric acid dengan kadar 55%-56% diumpankan

pada 80 – 150°C untuk kemudian dicampur dengan phosphate rock berukuran 100

mesh dalam sebuah mixer berbentuk conical dengan dilengkapi pengaduk jenis sigma blade (TVA sigma blade). Konversi reaksi berkisar antara 94% sampai dengan 96%. Setelah beberapa jam, slurry superphosphate yang agak lengket dan basah, kemudian diumpankan pada storage pile dan didiamkan selama 12 minggu untuk menyempurnakan reaksi yang terjadi pada slurry superphosphate.

Superphosphate dari storage pile dengan kandungan air 15% kemudian dikeringkan pada dryer sehingga kadar air pada superphosphate tinggal 2 – 5 % dan kemudian dihaluskan dengan hammer mill serta disaring untuk siap dipasarkan.

Seleksi & Uraian Proses --- II - 5

II.1.D. Broadfield

Proses broadfield merupakan proses untuk pembuatan normal superphosphate dan telah digunakan sejak tahun 1951 – 1952. Pada proses ini, phosphoric acid yang digunakan adalah electrothermal phosphoric acid. Waktu tinggal proses acidulasi adalah 2 menit pada sebuah pug mill. Kondisi phosphoric

acid pada saat pengumpanan adalah 47-54% pada suhu 80-150oC dan kemudian

turun menjadi 50% pada saat reaksi. Kadar phosphoric acid yang terlalu encer akan mempengaruhi kondisi produk dimana semakin encer kadar phosphoric acid maka semakin turun kondisi produk superphosphate. Dengan kondisi tersebut, maka dilakukan beberapa penelitian lebih lanjut, sehingga pug mill tidak digunakan lagi dan diganti dengan cone mixing.

II.1.E. Bridger (TVA Cone-Mixing)

Pada pembuatan dengan proses Bridger, pada prinsipnya adalah sama dengan terdahulu, perbedaannya terletak pada reaktor berbentuk cone mixer yang direkomendasikan oleh Tennessee Valley Authority (TVA) dan digunakan secara kontinyu. Cone reactor dirancang dengan satu lubang pemasukkan phosphate rock yang besar dan terletak ditengah-tengah reaktor, sedangkan pada dinding reaktor terdapat 4 buah lubang pemasukkan phosphoric acid.

Produk dari reaktor kemudian diumpankan pada belt conveyor yang dilengkapi dengan pisau-pisau untuk menghancurkan gumpalan-gumpalan produk dan pada bagian akhir conveyor, dilengkapi dengan disintegrator untuk mempermudah pengeluaran. Kadar phosphoric acid pada proses ini adalah

Seleksi & Uraian Proses --- II - 7

II.1.F. Kulhmann

Proses Kulhmann merupakan proses kontinyu dan telah dikembangkan di Prancis untuk memproduksi normal superphosphate dan kemudian dikembangkan untuk produksi triple superphosphate. Perbedaan utama dari proses Kulhmann dengan proses lainnya adalah terletak pada tipe mixer yang digunakan dan penggunaan sebuah rotary dryer untuk proses pengeringan.

Mixer yang digunakan pada proses Kulhmann ini adalah mixer khusus, dengan perancangan tangki yang kecil serta pengaduk dengan kekuatan besar. Proses pengadukan yang cepat dapat mencegah phosphoric acid menguap ke udara bebas, sehingga efisiensi reaksi dapat terjaga. Produk dari mixer kemudian diumpankan pada belt conveyor yang dilengkapi dengan disintegrator dan dikeringkan langsung pada rotary dryer. Produk dari rotary dryer kemudian disimpan pada tangki penampung. Belt conveyor pada proses ini dibuat lebih

panjang, yaitu sekitar 75 feet (± 23 meter) dengan waktu melewati belt adalah 4 –

5 menit. Kadar phosphoric acid yang digunakan antara 45–50 %, dan kadar air

II.1.G. Dorr-Oliver Granular

Pada proses ini, phosphate rock dan phosphoric acid diumpankan pada 2 buah atau lebih reaktor yang disusun secara seri. Setiap reaktor dilengkapi dengan pengaduk dengan kekuatan 20 hp. Produk dari reaktor kemudian diumpankan

pada sebuah blunger , yaitu sebuah mixer yang dilengkapi dengan 2 buah

pengaduk jenis twin-shaft blade seperti pada pug mill. Pada blunger terjadi pencampuran antara produk reaksi dengan produk halus yang merupakan recyle dari screen pada proses terakhir.

Produk dari blunger kemudian diumpankan pada rotary dryer untuk proses pengeringan, dan kemudian dihaluskan pada pulverizer dimana produk kasar diambil sebagai produk akhir sedangkan produk halus diumpankan kembali pada blunger untuk dicampur dengan produk hasil reaksi. Kadar phosphoric acid pada

Seleksi & Uraian Proses --- II - 9

II.1.H. S.I.A.P.E.

Proses ini merupakan kerjasama dari S.I.A.P.E. yang merupakan singkatan dari Societe Industrielle d’Acide Phosphorique et d’Engrais dari Prancis yang disponsori oleh Chemiebau yang berasal dari Jerman. Proses ini merupakan pengembangan dari proses Dorr-Oliver dengan perbedaan utama adalah sistem reaktor yang digunakan.

Pertama-tama phosphate rock dan phosphoric acid diumpankan pada tangki pre-mixer sampai dengan overflow. Campuran overflow tersebut kemudian diumpankan pada tangki yang lebih besar dan dilengkapi pengaduk jenis paddle. Produk reaksi dari reaktor kedua kemudian dipompa menuju ke lubang spray yang berfungsi sebagai pengumpan pada rotary dryer.

Pada rotary dryer, terjadi proses pengeringan dan proses granulasi dengan waktu tinggal sekitar 20 menit. Produk kemudian dihaluskan dan disaring, dimana produk yang kasar diambil sebagai produk akhir, sedangkan produk halus dikembalikan pada dryer-granulator untuk diproses lebih lanjut. Pada beberapa penelitian, proses ini dapat dimodifikasi dengan penambahan curing pile setelah reaktor. Kadar phosphoric acid pada proses ini adalah 27-30% dengan suhu

II.1.I. TVA Rotary Drum (Granulasi)

Pada proses ini, Tennessee Valley Authority (TVA) telah mengembangkan sebuah rotary-drum mixer untuk mereaksikan phosphate rock dengan phosphoric acid membentuk superphosphate. Phosphate rock yang digunakan untuk proses ini adalah phosphate rock yang halus, sedangkan phosphoric acid dapat menggunakan jenis umum maupun jenis electro thermal. Proses rotary-drum mixer ini menggunakan lubang spray untuk pemasukkan campuran. Pada rotary drum mixer penambahan phosphoric acid terletak pada bagian bawah drum ,

dimana phosphoric acid (54%) dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 90°C –

130°C dengan heater. Produk kemudian diumpankan pada granulator dengan suhu

80°C - 90°C dan kemudian didinginkan pada rotary cooler sampai dengan suhu

kamar. Produk yang sudah dingin kemudian dihaluskan dan disaring. Produk yang kasar diambil sebagian sebagai produk akhir dan sebagian lagi dihaluskan pada cage mill sebagai produk samping.

Seleksi & Uraian Proses --- II - 11

II.2. Seleksi Proses

Dari uraian diatas, maka dapat ditabelkan perbedaan dari macam proses yang telah diuraikan , adapun tabel perbedaan proses sebagai berikut :

Tabel II.1. Tabel Seleksi Proses

JENIS PROSES

P A R A M E T E R Alat

Utama

Waktu tinggal

Asam (P2O5)

Suhu Operasi Alat Khusus Instalasi & Intrumen

Pan - Mixing Pan-Mixer 3 minggu 51-58% 60oC Curing Pile Sederhana

Meyers Mixer 2-3 jam 25-30% 63oC Rotary Kiln Rumit

TVA Sigma-Blade TVA Sigma-Blade 12

minggu 55-56% 80-150

o

C Curing Pile Sederhana

Broadfield Pug Mill kontinyu 47-54% 80-150oC Dryer Rumit

Bridger Cone

Reactor kontinyu 54-56% 80-100

o

C Dryer Sederhana

Kulhmann Kulhmann

Mixer kontinyu 45-50% 60

o

C Dryer Sederhana

Dorr-Oliver Mixer

Series kontinyu 38-39% 80-100

o

C Blunger Sederhana

Chemiebau S.I.A.P.E.

Mixer

Series kontinyu 27-30% 80-100

o

C

Dryer-Granulator Sederhana

TVA

Rotary drum

Rotary

Drum Kontinyu 54% 90-130

o

C Reaktor

Drum Sederhana

Berdasarkan tabel diatas, maka dipilih pembuatan triple superphosphate dengan proses granulasi , dengan beberapa pertimbangan :

a. Sistem proses continuous (waktu ekonomis)

b. Suhu reaksi relatif rendah (utilitas ekonomis)

c. Peralatan dan Instrumentasi ekonomis (investasi ekonomis)

d. Penambahan granulator mempercepat proses pengeringan dan pembentukan garnular dalam satu tempat.

II.3. Uraian Proses

Flowsheet Pengembangan :

Pada pra rencana pabrik triple superphosphate dengan proses granulasi ini, direncanakan dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Proses Kode Unit : 200

3. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan triple superphosphate adalah sebagai berikut : Pertama-tama, bahan baku phosphate rock asal Tuban dengan ukuran 40 mesh dari supplier utama Mandiri Usaha Cofegent Co. ditampung pada stock pile silo phosphate rock F-110 dan diumpankan ke silo F-113 dengan belt conveyor J-111 dan bucket elevator J-112. Demikian juga bahan baku phosphoric acid dengan kadar 75% dari supplier PT. Petrokimia Gresik ditampung pada tangki F-120

untuk kemudian dipanaskan pada heater E-122 sampai dengan suhu 80°C

(TVA=Tennesse Valley Authorized : Tabel-1).

F - 110 J - 111

Phosphate Rock

C W S

C W R W T P S C L - 121

LIF - 120 FC

WC

F-113

Phosphoric Acid

J - 112 2 30 1 130 1 80 1 E-122 TC

M - 114

X - 220

H-221

E - 230 J - 231

H-241 H-240

J - 243 7 100 1 8100 1 9100 1 6 100 1 10 32 1 1132 1 12 32 1 1332 1 14 32 1

J - 242 C - 250

Udara G-222 E-223 120 TC FC WC F-310 Triple Suprphosphate TC R - 210

Seleksi & Uraian Proses --- II - 13

Phosphate rock dari F-110 dan phosphoric acid dari F-120 kemudian dicampur pada ribbon mixer M-114 untuk kemudian direaksikan dalam drum

reaktor R-210. Kondisi reaktor dipertahankan pada suhu 90°C dengan steam dari

utilitas. (TVA : Tabel-1)

Reaksi yang terjadi : (Phosphate Manual : 108)

Reaksi Utama :

Reaksi-1. Ca3(PO4)2(S) + 4 H3PO4(L) + 3 H2O(L)→ 3 CaH4(PO4)2.H2O(S)

Reaksi-2. Ca3(PO4)2(S) + H3PO4(L) + 6 H2O(L) → 3 CaHPO4.2H2O(S)

Konversi Ca3(PO4)2 = 96% (TVA : 197)

Reaksi Samping :

Reaksi-3. Fe2O3(S) + 2 H3PO4(L) → 2 FePO4.H2O(S) + H2O(L)

Reaksi-4. Al2O3(S) + 2 H3PO4(L) → 2 AlPO4.H2O(S) + H2O(L)

Reaksi-5. 2 MgO(S) + 2 H3PO4(L) → Mg2P2O7.3H2O(S)

Produk reaksi berupa slurry triple superphosphate (TSP) kemudian diumpankan ke granulator X-220 untuk proses granulasi dengan pengeringan menggunakan udara panas secara berlawanan arah. Proses pengeringan dan granulasi pada suhu

100°C dengan bantuan udara panas secara counter-current (berlawanan arah).

Udara panas dihembuskan oleh blower G-222 dan dipanaskan pada heater E-223 dengan proses pengeringan yang seragam (uniform drying), sehingga kadar air

dalam produk mencapai 2% - 3% (TVA : 205).

Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan pada cyclone H-221, dimana udara panas dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan padatan terikut diumpankan secara bersamaan dengan produk granulator menuju ke

Produk TSP kemudian diumpankan pada proses penyaringan dengan

bucket elevator J-231. Proses penyaringan (screening) dilakukan menggunakan

sistem double deck screen (screen ganda) dengan screen 6 mesh H-240 dan screen

14 mesh H-241. Ukuran produk TSP komersial adalah –6 mesh sampai + 14 mesh (lolos screen 6 mesh, tertahan pada screen 14 mesh). Pertama-tama produk TSP diumpankan pada screen 6 mesh H-240 untuk proses penyaringan ukuran 6 mesh, dimana ukuran yang tidak lolos diumpankan ke hammer mill C-250 untuk dihaluskan sampai 20 mesh, sedangkan ukuran yang lolos diumpankan ke screen 14 mesh H-241. Pada screen 14 mesh, ukuran yang lolos secara bersamaan diumpankan dengan produk hammer mill menuju ke ribbon mixer M-114 dengan belt conveyor J-243, sedangkan ukuran yang tidak lolos diumpankan dengan belt conveyor J-242 menuju ke silo TSP sebagai produk akhir.

III - 1

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 50.000 ton/tahun

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

Satuan massa = kilogram

1. DRUM REACTOR ( R - 210 )

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

* Phosphate rock dr F-110 * TSP ke X-220

Ca3(PO4)2 2129,5791 CaH4(PO4)2.H2O 3739,2667

Fe2O3 229,8351 CaHPO4.2H2O 850,7323

Al2O3 189,9744 Ca3(PO4)2 85,1830

SiO2 83,1138 FePO4.H2O 485,5265

MgO 107,4260 AlPO4.H2O 521,4983

TiO2 27,7046 Mg2P2O7.3H2O 370,6197

H2O 59,3670 SiO2 83,1138

2827,0000 TiO2 27,7046

* H3PO4 dr F-120 H3PO4 87,5189

H3PO4 3097,7615 H2O 706,1849

H2O 1032,5872 6957,3487

4130,3487

2. GRANULATOR ( X - 220 )

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

* TSP dr R-210 * TSP ke E-230

CaH4(PO4)2.H2O 3739,2667 CaH4(PO4)2.H2O 3900,1670

CaHPO4.2H2O 850,7323 CaHPO4.2H2O 887,3393

Ca3(PO4)2 85,1830 Ca3(PO4)2 88,8485

FePO4.H2O 485,5265 FePO4.H2O 506,4186

AlPO4.H2O 521,4983 AlPO4.H2O 543,9384

Mg2P2O7.3H2O 370,6197 Mg2P2O7.3H2O 386,5673

SiO2 83,1138 SiO2 86,6902

TiO2 27,7046 TiO2 28,8967

H3PO4 87,5189 H3PO4 91,2849

H2O 706,1849 H2O 65,8601

6957,3487 6586,0110

* TSP dr H-240 * Campuran ke H-221

CaH4(PO4)2.H2O 82,4022 CaH4(PO4)2.H2O 3,9041

CaHPO4.2H2O 18,7476 CaHPO4.2H2O 0,8882

Ca3(PO4)2 1,8772 Ca3(PO4)2 0,0889

FePO4.H2O 10,6995 FePO4.H2O 0,5069

AlPO4.H2O 11,4923 AlPO4.H2O 0,5445

Mg2P2O7.3H2O 8,1673 Mg2P2O7.3H2O 0,3870

SiO2 1,8316 SiO2 0,0868

TiO2 0,6105 TiO2 0,0289

H3PO4 1,9287 H3PO4 0,0914

H2O 1,3901 H2O 643,1050

Neraca Massa --- III - 3

* TSP dr H-241

CaH4(PO4)2.H2O 82,4022

CaHPO4.2H2O 18,7476

Ca3(PO4)2 1,8772

FePO4.H2O 10,6995

AlPO4.H2O 11,4923

Mg2P2O7.3H2O 8,1673

SiO2 1,8316

TiO2 0,6105

H3PO4 1,9287

H2O 1,3901

139,1470

3. CYCLONE ( H - 221 )

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

* TSP dr X-220 * TSP ke E-230

CaH4(PO4)2.H2O 3,9041 CaH4(PO4)2.H2O 3,9001

CaHPO4.2H2O 0,8882 CaHPO4.2H2O 0,8873

Ca3(PO4)2 0,0889 Ca3(PO4)2 0,0888

FePO4.H2O 0,5069 FePO4.H2O 0,5063

AlPO4.H2O 0,5445 AlPO4.H2O 0,5439

Mg2P2O7.3H2O 0,3870 Mg2P2O7.3H2O 0,3866

SiO2 0,0868 SiO2 0,0867

TiO2 0,0289 TiO2 0,0288

H3PO4 0,0914 H3PO4 0,0913

H2O 643,1050 6,5198

649,6317 * Limbah gas

CaH4(PO4)2.H2O 0,0040

CaHPO4.2H2O 0,0009

Ca3(PO4)2 0,0001

FePO4.H2O 0,0006

AlPO4.H2O 0,0006

Mg2P2O7.3H2O 0,0004

SiO2 0,0001

TiO2 0,0001

H3PO4 0,0001

H2O 643,1050

643,1119

Neraca Massa --- III - 5

4. COOLING CONVEYOR ( E - 230 )

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

* TSP dr X-220 * TSP ke E-230

CaH4(PO4)2.H2O 3900,1670 CaH4(PO4)2.H2O 3904,0671

CaHPO4.2H2O 887,3393 CaHPO4.2H2O 888,2266

Ca3(PO4)2 88,8485 Ca3(PO4)2 88,9373

FePO4.H2O 506,4186 FePO4.H2O 506,9249

AlPO4.H2O 543,9384 AlPO4.H2O 544,4823

Mg2P2O7.3H2O 386,5673 Mg2P2O7.3H2O 386,9539

SiO2 86,6902 SiO2 86,7769

TiO2 28,8967 TiO2 28,9255

H3PO4 91,2849 H3PO4 91,3762

H2O 65,8601 H2O 65,8601

6586,0110 6592,5308

* TSP dr H-221

CaH4(PO4)2.H2O 3,9001

CaHPO4.2H2O 0,8873

Ca3(PO4)2 0,0888

FePO4.H2O 0,5063

AlPO4.H2O 0,5439

Mg2P2O7.3H2O 0,3866

SiO2 0,0867

TiO2 0,0288

H3PO4 0,0913

6,5198

5. SCREEN 6 MESH ( H - 240 )

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

* TSP dr E-230 * TSP ke H-241

CaH4(PO4)2.H2O 3904,0671 CaH4(PO4)2.H2O 3821,6649

CaHPO4.2H2O 888,2266 CaHPO4.2H2O 869,4790

Ca3(PO4)2 88,9373 Ca3(PO4)2 87,0601

FePO4.H2O 506,9249 FePO4.H2O 496,2254

AlPO4.H2O 544,4823 AlPO4.H2O 532,9900

Mg2P2O7.3H2O 386,9539 Mg2P2O7.3H2O 378,7866

SiO2 86,7769 SiO2 84,9453

TiO2 28,9255 TiO2 28,3150

H3PO4 91,3762 H3PO4 89,4475

H2O 65,8601 H2O 64,4700

6592,5308 6453,3838

* TSP ke X-220

CaH4(PO4)2.H2O 82,4022

CaHPO4.2H2O 18,7476

Ca3(PO4)2 1,8772

FePO4.H2O 10,6995

AlPO4.H2O 11,4923

Mg2P2O7.3H2O 8,1673

SiO2 1,8316

TiO2 0,6105

H3PO4 1,9287

H2O 1,3901

139,1470

Neraca Massa --- III - 7

6. SCREEN 20 MESH ( H - 241 )

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

* TSP dr H-240 * TSP ke F-310

CaH4(PO4)2.H2O 3821,6649 CaH4(PO4)2.H2O 3739,2627

CaHPO4.2H2O 869,4790 CaHPO4.2H2O 850,7314

Ca3(PO4)2 87,0601 Ca3(PO4)2 85,1829

FePO4.H2O 496,2254 FePO4.H2O 485,5259

AlPO4.H2O 532,9900 AlPO4.H2O 521,4977

Mg2P2O7.3H2O 378,7866 Mg2P2O7.3H2O 370,6193

SiO2 84,9453 SiO2 83,1137

TiO2 28,3150 TiO2 27,7045

H3PO4 89,4475 H3PO4 87,5188

H2O 64,4700 H2O 63,0799

6453,3838 6314,2368

* TSP ke X-220

CaH4(PO4)2.H2O 82,4022

CaHPO4.2H2O 18,7476

Ca3(PO4)2 1,8772

FePO4.H2O 10,6995

AlPO4.H2O 11,4923

Mg2P2O7.3H2O 8,1673

SiO2 1,8316

TiO2 0,6105

H3PO4 1,9287

H2O 1,3901

139,1470

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

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. HEATER-1 ( E - 122 )

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

* H3PO4 dr F-120 * H3PO4 ke R-210

H3PO4 3737,8707 H3PO4 48592,3188

H2O 2307,2606 H2O 30196,3151

6045,1313 78788,6339

* Q steam 76572,1080 * Q loss 3828,6054

82617,2393 82617,2393

2. RIBBON MIXER ( M - 115 )

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

* Phosphate rock dr F-110 * Campuran ke R-210

Ca3(PO4)2 1356,7658 Ca3(PO4)2 9497,3603

Fe2O3 212,1855 Fe2O3 1497,4220

Al2O3 230,7452 Al2O3 1623,9324

SiO2 93,4385 SiO2 660,3726

MgO 150,6678 MgO 1056,3664

TiO2 24,3797 TiO2 172,0396

H2O 132,6537 H3PO4 26165,0948

2200,8362 H2O 17135,2100

* H3PO4 dr F-120 57807,7981

H3PO4 48592,3188

H2O 30196,3151 * Q loss 23181,6720

78788,6339

Neraca Panas --- IV - 2

3. DRUM REACTOR ( R - 210 )

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

* Campuran dr M-115 * TSP ke X-220

Ca3(PO4)2 9497,3603 CaH4(PO4)2.H2O 145831,7952

Fe2O3 1497,4220 CaHPO4.2H2O 55298,5160

Al2O3 1623,9324 Ca3(PO4)2 705,5490

SiO2 660,3726 FePO4.H2O 12362,5190

MgO 1056,3664 AlPO4.H2O 15374,9375

TiO2 172,0396 Mg2P2O7.3H2O 2330,6030

H3PO4 26165,0948 SiO2 1238,1673

H2O 17135,2100 TiO2 322,0481

57807,7981 H3PO4 1372,9180

H2O 20651,2034

* Q steam 2667533,1023 255488,2565

∗ ∆Η Reaksi -2336475,9888 * Q loss 133376,6551

388864,9116 388864,9116

4. GRANULATOR ( X - 220 )

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

* TSP dr R-210 * TSP ke E-230

CaH4(PO4)2.H2O 145831,7952 CaH4(PO4)2.H2O 175508,0460

CaHPO4.2H2O 55298,5160 CaHPO4.2H2O 66551,1000

Ca3(PO4)2 705,5490 Ca3(PO4)2 849,3488

FePO4.H2O 12362,5190 FePO4.H2O 14878,1190

AlPO4.H2O 15374,9375 AlPO4.H2O 18503,7413

Mg2P2O7.3H2O 2330,6030 Mg2P2O7.3H2O 2804,9018

SiO2 1238,1673 SiO2 1494,8502

TiO2 322,0481 TiO2 388,5999

H3PO4 1372,9180 H3PO4 1652,2482

H2O 20651,2034 H2O 2224,8674

* TSP dr H-240 * Campuran ke H-221

CaH4(PO4)2.H2O 346,0968 CaH4(PO4)2.H2O 175,7700

CaHPO4.2H2O 131,2360 CaHPO4.2H2O 67,0800

Ca3(PO4)2 1,6867 Ca3(PO4)2 0,8888

FePO4.H2O 29,3796 FePO4.H2O 14,8950

AlPO4.H2O 36,4935 AlPO4.H2O 18,5738

Mg2P2O7.3H2O 5,5323 Mg2P2O7.3H2O 3,0038

SiO2 2,8914 SiO2 1,5519

TiO2 0,7592 TiO2 0,4303

H3PO4 3,2614 H3PO4 1,7738

H2O 4,3536 H2O 369737,6021

561,6905 Udara 1487272,7595

1857294,3290 * TSP dr H-241

CaH4(PO4)2.H2O 346,0968

CaHPO4.2H2O 131,2360

Ca3(PO4)2 1,6867

FePO4.H2O 29,3796

AlPO4.H2O 36,4935

Mg2P2O7.3H2O 5,5323

SiO2 2,8914

TiO2 0,7592

H3PO4 3,2614

H2O 4,3536

561,6905 * Udara panas

Udara 1885538,5141

2142150,1516 2142150,1516

5. HEATER ( E - 253 )

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

* ∆H Udara bebas * ∆H Udara panas

Udara 98928,4668 Udara 1885538,5141

* Q supply 1880642,1551 * Q loss 94032,1078

Neraca Panas --- IV - 4

6. COOLING CONVEYOR ( E - 230 )

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

* TSP dr X-220 * TSP ke H-240

CaH4(PO4)2.H2O 175508,0460 CaH4(PO4)2.H2O 16397,1562

CaHPO4.2H2O 66551,1000 CaHPO4.2H2O 6217,6968

Ca3(PO4)2 849,3488 Ca3(PO4)2 79,3279

FePO4.H2O 14878,1190 FePO4.H2O 1390,0147

AlPO4.H2O 18503,7413 AlPO4.H2O 1728,7494

Mg2P2O7.3H2O 2804,9018 Mg2P2O7.3H2O 262,0525

SiO2 1494,8502 SiO2 136,6609

TiO2 388,5999 TiO2 35,6502

H3PO4 1652,2482 H3PO4 154,3754

H2O 2224,8674 H2O 206,0693

284855,8226 26607,7533

* TSP dr H-221

CaH4(PO4)2.H2O 175,7700 * Q serap 258532,0367

CaHPO4.2H2O 67,0800

Ca3(PO4)2 0,8888

FePO4.H2O 14,8950

AlPO4.H2O 18,5738

Mg2P2O7.3H2O 3,0038

SiO2 1,5519

TiO2 0,4303

H3PO4 1,7738

283,9674

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

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. PHOSPHATE ROCK STOCK PILE ( F - 110 )

Fungsi : Menampung phosphate rock dari supplier

Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid , tidak hygroskopis.

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

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Kapasitas : 191 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 7,4 m

Lebar = 7,4 m

Tinggi = 3,7 m

Bahan konstuksi : Beton

Spesifikasi Alat --- V - 2

2. BELT CONVEYOR - 1 ( J - 111 )

Fungsi : memindahkan bahan dari F-110 ke J-112

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

Belt speed : (2,9 / 32) x 100 ft/mnt = 9,1 ft/min

Panjang : 32 ft

Sudut elevasi : 21,8 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

3. BUCKET ELEVATOR - 1 ( J - 112 )

Fungsi : memindahkan phosphate rock dari J-111 ke F-113

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Masuk

Keluar

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 28 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (2,9 / 14) x 225 ft/mnt = 47 ft/menit

Putaran Head Shaft = (2,9 / 14) x 43 rpm = 9 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 3 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

4. SILO PHOSPHATE ROCK ( F - 113 )

Fungsi : Menampung phosphate rock dari stock pile

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

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

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 480 cuft = 14 m3

Diameter : 6 ft

Tinggi : 18 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

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

Jumlah : 2 buah

5. SCREW CONVEYOR ( J - 114 )

Fungsi : memindahkan bahan dari F-113 ke M-115

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

inlet

Spesifikasi Alat --- V - 4

Spesifikasi :

Kapasitas : 32 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 6 in

Kecepatan putaran : 24 rpm

Power : 1,0 hp

Jumlah : 1 buah

6. RIBBON MIXER ( M - 115 )

Fungsi : Mencampur phosphate rock dan phosphoric acid.

Tipe : Stationary shell Ribbon with Three-shaft Ribbon

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

Spesifikasi :

Sistem kerja : Continous Mixing

Kapasitas : 900 cuft/jam

Total hp : 27 ½ hp

Speed : 280 ft/min

Rate pencampuran : 94 cuft/jam

Jumlah : 1 buah

7. TANGKI PHOSPHORIC ACID ( F - 120 )

Fungsi : menampung phosphoric acid dari supplier

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

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

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

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 1 hari

Masuk

Spesifikasi :

Volume : 10185 cuft = 289 M3

Diameter : 23 ft

Tinggi : 23 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in

Tebal tutup bawah : ¼ in

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

Jumlah : 2 buah

8. POMPA ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan phosphoric acid dari F-120 ke M-115

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 12,00 gpm

Total DynamicHead : 14,88 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

9. HEATER - 1 ( E - 122 )

Fungsi : Memanaskan phosphoric acid dari suhu 30°C menjadi

suhu 90°C

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

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

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

- Suhu = 120°C (berdasarkan suhu dryer)

Spesifikasi Alat --- V - 6

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 52

Passes = 2

Shell : ID = 10,0 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel

Heat Exchanger Area , A = 163,3 ft2 = 16 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

10. DRUM REACTOR ( R - 210 )

Perhitungan dan penjelasan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama

11. GRANULATOR ( X - 220 )

Fungsi : Granulasi produk triple superphosphate.

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

- Suhu operasi = 100oC (TVA : 206)

- Sistem operasi = kontinyu (TVA : 206)

Spesifikasi :

Kapasitas : 7235,6427 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Diameter : 1,6 m

Panjang : 10 m

Tebal isolasi : 4 in

Tebal shell : 3/16 in

Tinggi bahan : 0,788 ft

Sudut rotary : 1°

Time of passes : 25 menit

Jumlah flight : 25 buah

Power : 41 hp

12. CYCLONE ( H - 221 )

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara

Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Spesifikasi :

Kapasitas : 1720,052 cuft/dt

Diameter partikel : 0,000024ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal Tutup atas : 3/16 in

Tebal Tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

13. BLOWER ( G - 222 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke X-220

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 4116 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas

Effisiensi motor : 80%

Power : 81 hp

Bc

Hc Gas

in

De Sc

Lc Dc

Zc

Jc Dust Out

Gas Out

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

Perry 6ed ; Figure. 20-106

Tampak Atas

Spesifikasi Alat --- V - 8

14. HEATER - 2 ( E - 223 )

Fungsi : Memanaskan udara dari suhu 30°C menjadi suhu 120°C

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

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

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

- Suhu = 120°C (berdasarkan suhu dryer)

- Sistem kerja= kontinyu

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 1024

Passes = 2

Shell : ID = 39,0 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel

Heat Exchanger Area , A = 3216,2 ft2 = 299 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

15. COOLING CONVEYOR ( E - 230 )

Fungsi : Mendinginkan bahan solid sampai dengan 32°C

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Fungsi : Mendinginkan bahan solid sampai dengan 32°C

Type : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 107 cuft/jam

INLET

OUTLET Tampak

Depan

Tampak Samping JAKET

Panjang : 70 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 16 rpm

Tebal jaket standar : 2 in

Power : 4,0 hp

Jumlah : 1 buah

16. BUCKET ELEVATOR - 2 ( J - 231 )

Fungsi : memindahkan phosphate rock dari J-111 ke F-113

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan 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 = 66 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (6,6 / 14) x 225 ft/mnt = 107 ft/menit

Putaran Head Shaft = (6,6 / 14) x 43 rpm = 21 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 5 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Spesifikasi Alat --- V - 10

17. SCREEN 6 MESH ( H - 240 )

Fungsi : Menyaring pupuk TSP.

Type : Vibrating Screen

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

Spesifikasi :

Kapasitas : 6,5 ton/jam

Speed : 50 vibration/dt

Power : 3 Hp (Peter’s 4ed;p.567)

Ty Equivalent design : 6 mesh

Sieve No. : 6

Sieve design : standard 3,36 mm

Sieve opening : 3,36 mm

Ukuran kawat : 1,23 mm

Effisiensi : 99,73 %

Jumlah : 1 buah

18. SCREEN 20 MESH ( H - 241 )

Fungsi : Menyaring pupuk TSP.

Type : Vibrating Screen

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

Spesifikasi :

Kapasitas : 6,5 ton/jam

Speed : 50 vibration/dt

Ty Equivalent design : 20 mesh

Sieve No. : 20

Sieve design : standard 841 micron

Sieve opening : 0,841 mm

Ukuran kawat : 0,510 mm

Effisiensi : 99,73 %

Jumlah : 1 buah

19. BELT CONVEYOR - 2 ( J - 242 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-241 ke F-310

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

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

Panjang : 32 ft

Sudut elevasi : 11,3 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

20. BELT CONVEYOR - 3 ( J - 243 )

Fungsi : memindahkan bahan dari C-250 ke X-220

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Masuk

Keluar

α

Masuk

Keluar

Spesifikasi Alat --- V - 12

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

Belt speed : (6,4 / 32) x 100 ft/mnt = 20 ft/min

Panjang : 32 ft

Sudut elevasi : 21,8 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

21. HAMMER MILL ( C - 250 )

Fungsi : Menghaluskan bahan sampai dengan 20 mesh

Type : Reversible Hammer Mill

Dasar pemilihan : dipilih karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 40 ton/jam

Sieve number : No. 100

Model : 505

Rotor Dimension : 30 in x 30 in

Maximum feed : 2 ½ in

Maximum speed : 1200 rpm

Power : 100 hp

Bahan : Heavy Duty Steel

22. SILO TRIPLE SUPERPHOSPHATE ( F - 310 )

Fungsi : Menampung produk triple superphosphate

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

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

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 10710 cuft = 304 m3

Diameter : 17 ft

Tinggi : 51 ft

Tebal shell : ½ in

Tebal tutup atas : ½ in

Tebal tutup bawah : ½ in

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

Jumlah : 2 buah

inlet

VI - 1

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

DRUM REACTOR ( R - 210 )

Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan phosphoric acid membentuk TSP.

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

- Suhu operasi = 90oC (TVA : 206)

- Waktu proses = 6 menit (TVA : 206)

Prinsip kerja :

Drum reactor merupakan silinder besi yang berputar pada “bearing“ dengan membentuk sudut kemiringan berdasarkan sumbu horizontal. Feed masuk pada ujung silinder yang lebih tinggi dan dengan gaya gravitasi dikarenakan sudut kemiringan dan perputaran dari silinder, maka bahan yang diumpankan akan keluar melalui ujung yang lain dengan mengalami pemanasan.

Diagram panas :

Steam = 148°C

Steam = 148°C

→

Bahan

T = 60°C Produk, 90°C

Perhitungan :

Dari neraca massa dan neraca panas :

Feed masuk = 6957,3487 kg/jam = 15339 lb/jam

Total panas = 2667533,1023 kkal/jam = 10585449 Btu/jam

Suhu bahan masuk = 60°C = 140°F

Suhu bahan keluar = 90°C = 194°F

Suhu steam masuk = 148°C = 299°F

Suhu steam keluar = 148°C = 299°F

Log Mean Temperature Difference , LMTD :

∆ t1 = 299 - 194 = 105°F

∆ t2 = 299 - 140 = 159°F

LMTD =

1 2

1 2

t t ln

t t

∆ ∆

∆ − ∆

= 130,14oF

Perencanaan Alat Utama --- VI - 3

Perhitungan Area of Drum , A :

Asumsi solid velocity , us = 0,5 m/dt (Ulrich , tabel 4-10)

Area aliran solid, As =

s s s u m × ρ

Keterangan = As = Area drum yang dilewati solid ; m2

ms = rate solid ; kg/dt

ρs = densitas solid ; kg/m3

us = solid velocity ; m/dt

Rate solid = 6957,3487 kg/jam = 1,94 kg/dt

ρ solid = 123,4 lb/cuft = 1,98 kg/m3

us = 0,5 m/dt (Ulrich , tabel 4-10)

As =

s s s u m ×

ρ =

(

kg/m

)

(

m/dt

)

dt / kg 5 , 0 1,98 1,94 3

× = 1,96 m

2

As = D2

4× π

= 1,96 maka Diameter reactor,D = 1,6 m

Perhitungan koefisien volumetrik heat transfer , Ua :

Ua =

D G

240× 0,67

(Ulrich , T.4-10)

Keterangan : Ua = koefisien volumetrik heat transfer , J/m3.dt. K

G = gas mass velocity ; kg/dt.m2

(maksimum 5 kg/dt.m2 ; Ulrich,T.4-10)

D = diameter drum ; m

G = 5 kg/dt.m2 (asumsi)

Ua = 6 , 1

5

240× 0,67

= 440,96 J/m3.dt. K

Perhitungan panjang rotary drum :

Q = Ua x V x ∆T (Perry 6ed,pers.20-35)

V = D .L

4 2 × π

(Volume silinder)

Keterangan : Q = panas total , J/dt

Ua = koefisien volumetrik heat transfer , J/m3.dt. K

V = Volume Drum ; m3

∆T = Log mean temperatur difference ; K

D = Diameter drum ; m

L = Panjang drum ; m

Q = Ua x V x ∆T (Perry 6ed,pers.20-35)

V = D .L

4 2 × π

= 0,785 x 1,62 L = 2,0096 L

Q = Ua x D .L T

4

2 ×∆    

  ×π

Total panas pada sistem :

Q = 2667533,1023 kkal/j = (2667533,1023 x 4190) / 3600 = 3104713 J/dt

Ua = 440,96 J/m3.dt. K

D = 1,6 m

∆T = 327,68 K

Q = Ua x D .L T

4

2 _×∆   

  ×π

Perencanaan Alat Utama --- VI - 5

3104713 = 290374,6858 L

L = 11 m

Perbandingan

D L

drum = 4 – 10 (Perry 7ed; 12-54)

D L = 6 , 1 11

≈ 6,9 (memenuhi range)

Karena L/D drum memenuhi range yang ditentukan, maka pengambilan nilai

untuk us = 0,5 m/dt dan G = 5 kg/dt.m2 dapat diterima.

Perhitungan Time of Passes, θ :

θ = F BLG 6 . 0 D SN L 23 . 0 9 .

0 ± (Perry 6

ed

, 20-33)

B = 5

( )

Dp −0.5 (Perry 6ed , 20-33)

Keterangan : θ = time of passes ; menit

L = panjang drum ; m

S = slope drum ; cm/m

N = speed ; rpm

D = diameter drum ; m

B = konstanta material

G = rate massa udara ; kg/m2.dt

F = rate solid ; kg solid/jam.m2

Dp = berat partikel ; µm

Ketentuan :

G = rate massa udara ; maksimum 5 kg/m2.dt (Perry 6ed, hal.20-33)

F = rate solid ; kg solid/jam.m2

Asumsi : Dp = ukuran partikel ; 10 mesh = 1680 µm (Perry 6ed, T.21-6)

G = rate massa udara ; 0,5 kg/m2.dt (Ulrich,T.4-10)

S = slope drum ; 8 cm/m (Perry 6ed, hal.20-33)

N = speed ; 6 rpm (Perry 6ed, hal.20-33)

θ = F BLG 6 . 0 D SN L 23 . 0 9 .

0 ± (Perry 6

ed

,pers.20-39: hal.20-33)

tanda ( + ) untuk aliran counter current (Perry 6ed, hal.20-33)

B = 5 (1680) -0,5 = 205,0

A drum = 1,96 m2

F = 6957,3487 kg/jam / 1,96 m2 = 3549,7 kg/jam.m2

θ = 

     × × + × × × 3549,7 5 11 205 6 , 0 6 , 1 6 8 11 23 , 0 9 .

0 (untuk counter-current tanda : (+))

≈ 25 menit

Perhitungan sudut rotary drum :

Slope = 8 cm/m

Panjang drum = 11 m

Slope actual = 8 (cm/m) x 11 (m) = 88 cm = 0,88 m

tg α = 0,88

Perencanaan Alat Utama --- VI - 7

Perhitungan flight rotary drum :

Perhitungan berdasarkan Perry 7ed; 12-56 :

Ketentuan : Tinggi flight = 1/12 D ~ 1/8 D

Panjang flight = 0,6 m ~ 2 m

Jumlah flight 1 circle = 2,4 D ~ 3 D

Pengambilan data : Tinggi flight = 1/8 D

Panjang flight = 2 m

Jumlah flight 1 circle = 3 D

Diameter drum, D = 1,6 m

Panjang drum , L = 11 m

Tinggi flight = 1/8 D = 1/8 x 1,6 = 0,20 m

Jumlah flight 1 circle = 3 D = 3 x 1,6 ≈ 5 buah

Total circle = Panjang drum / Panjang flight Total circle = 11 / 2 = 5,5 , digunakan 5 buah

Total jumlah flight = Total circle x Jumlah flight tiap 1 circle Total jumlah flight = 5 x 5 = 25 buah

Perhitungan tebal shell drum :

Rotary Drum memakai shell dari carbon steel SA 515 grade 55 dengan strees

allowable = 13700 psi ( Perry5ed , tabel 6-57 , halaman 6-691 ). Untuk las

Perbandingan tinggi bahan dan diameter drum , H/D = 0,16 ( Perry 5ed , tabel 6-52 , hal. 6-87 )

D = 1,6 m = 5,25 ft

H = 0,16 x D = 0,16 x 5,25 = 0,9 ft

ρ = 123,4 lb/cuft

Tekanan vertikal pada tangki :

PB =

r g

gc) ρ µ B k ( ' '

2 (1

2

− e− µ' k Z' T/r_{) (Mc.Cabe, pers 26-24)}

Keterangan :

PB = tekanan vertikal pada dasar

ρB = bulk density bahan

µ' _{= koefisien gesek = 0,35 – 0,55 diambil 0,45 (Mc.Cabe, p.299)}

k’ = ratio tekanan normal

k’ = 1

1 − + sin sin α

α (pers.26-17, Mc.Cabe)

k’ =

30 sin 1 30 sin 1 + −

= 0,334

ZT = tinggi total material dalam tangki,

asumsi tinggi bahan = 15 % dari tinggi drum (Ulrich T.4-10) tinggi drum = diameter drum

= 15 % x 5,25 = 0,788 ft

Perencanaan Alat Utama --- VI - 9

maka : PB =

r g

gc) ρ µ B k ( ' '

2 (

r / Z k 2 ' ' T

e

1− − µ ) (Mc.Cabe, pers 26-24)

PB = 431,4 lb/ft2 ; PB = 3,0 psi (1 lb/ft2 = 0,006945 psi)

Tekanan Lateral PL = k’ . PB = 0,334 x 3,0 = 1,002 psi

P operasi = PB + PL = 3,0 + 1,002 = 4,002 psi

untuk faktor keamanan 10 %, digunakan tekanan = 1,1 x 4,002 = 5 psi

Tebal shell , digunakan API-ASME Code :

ts = P . D

2 . f . e .−P + C (H&R, p.85)

Dipakai double welded Butt joint, e = 80%

ts = 0,125

5 8 , 0 13700 2 12 ,25 5 5 + − × × × ×

= 0,130 in, digunakan 3/16 in

Isolasi :

Batu isolasi dipakai setebal 4 in (Perry 7ed ; 12-42)

Diameter dalam rotary = 5,25 ft

Diameter luar rotary = 5,25 + 2 ((3/16) / 12) = 5,2814 ft

maka diameter rotary terisolasi = 5,2814 + 2 ( 4/12 ) = 5,9494 ft

Perhitungan power rotary :

Perry6ed , persamaan 20-44 =

(

)

100000 W 33 , 0 DW 1925 , 0 dw 75 . 4 N

hp= × + +

dengan : N = putaran rotary = 6 Rpm

w = berat bahan = 15339 lb

D = d + 2 = 7,25 ft

W = berat total ; lb

Perhitungan berat total : a ) Berat shell

We =

4 π

x ( Do2 – Di2 ) x L x ρ dengan :

Do = diameter luar shell = 5,2814 ft

Di = diameter dalam shell = 5,2500 ft

L = panjang drum = 11 m = 36,07 ft

ρ = density steel = 482 lb/cuft

We = 0,785 x (5,28142 – 5,25002 ) x 36,07 x 482 = 4514 lb

b ) Berat isolasi

We = 4

π

x ( Do2 – Di2 ) x L x ρ dengan :

Do = diameter luar isolasi = 5,9494 ft

Di = diameter dalam isolasi = 5,2814 ft

L = panjang isolasi = 32,79 ft

ρ = density isolasi = 19 lb/cuft

We = 0,785 x (5,94942 – 5,28142 ) x 36,07 x 19 = 4037 lb

c ) Berat Bahan Dalam Drum

Untuk solid hold-up = 15 % (Ulrich T.4-10) Rate massa = 15339 lb/jam

Perencanaan Alat Utama --- VI - 11

Berat Total = 4514 + 4037 + 17640 = 26191 lb

Berat lain diasumsikan 15 %, maka berat total = 1,15 x 26191 ≈ 31000 lb

Perry6ed , persamaan 20-44 =

(

)

100000 W 33 , 0 DW 1925 , 0 dw 75 . 4 N

hp= × + +

hp =

(

(

) (

) (

)

)

100000 000 31 33 , 0 00 310 25 , 7 1925 , 0 18345 25 , 5 75 , 4

6× × × + × × + ×

= 29,7 hp

dengan Effisiensi motor = 75 % (Perry 6ed;p.20-37) , maka :

P = 29,7 / 75% ≈ 40 hp

Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan phosphoric acid

membentuk TSP.

Type : Rotary Drum

Kapasitas : 6957,3487 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Diameter : 1,6 m

Panjang : 11 m

Tebal isolasi : 4 in

Tebal shell : 3/16 in

Tinggi bahan : 0,788 ft

Sudut rotary : 1°

Time of passes : 25 menit

Jumlah flight : 25 buah

Power : 40 hp

VII.1. Instrumentasi

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

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

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

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja ------ VII ~ 2

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

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

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

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

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

- Akurasi hasil pengukuran. - Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

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

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

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

- Melakukan koreksi.

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

1. Sensing / Primary Element / Sensor.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada

variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element

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

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing

element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data

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

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing

element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi

untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data

Instrumentasi & Keselamatan Kerja ------ VII ~ 4

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap

yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya

harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan

apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan

digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal

yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus

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

menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk

mengoreksi harga variabel manipulasi.

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

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

Mengontrol ratio aliran yang bercabang. 3. Level Control ( L C )

Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki 4. Weight Control ( W C )

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

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

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik

NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI

1. SILO PHOSPHATE ROCK ( F - 113 ) ( WC )

2. TANGKI PHOSPHORIC ACID ( F - 120 ) ( LI )

3. POMPA - 1 ( L - 121 ) ( FC )

4. HEATER - 1 ( E - 122 ) ( TC )

5. DRUM REACTOR ( R - 210 ) ( TC )

6. BLOWER ( G - 222 ) ( FC )

7. HEATER - 2 ( E - 223 ) ( TC )

8. COOLING CONVEYOR ( E - 230 ) ( TC )

Instrumentasi & Keselamatan Kerja ------ VII ~ 6

VII.2. Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang

harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena : - Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang

disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.

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

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

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

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

VII.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab kebakaran.

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

dan lain-lain.

- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.

B. Pencegahan.

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

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

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

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

C. Alat pencegah kebakaran.

- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

- Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja ------ VII ~ 8

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

NO. TEMPAT JENIS BERAT

SERBUK

JARAK

SEMPROT JUMLAH

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

VII.2.2. Bahaya Kecelakaan

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

A. Vessel.

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

- Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan

korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik

pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai

dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering).

- Memperhatikan teknik pengelasan. - Memakai level gauge yang otomatis.

- Penyediaan man-hole dan hand-hole ( bila memungkinkan ) yang

memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger.

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

- Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah

terjadinya thermal expansion.

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

- Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut.

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja ------ VII ~ 10

C. Peralatan yang bergerak.

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

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

D. Perpipaan.

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

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

- Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai

bahan konstruksi dari steel.

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

perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing

atau pondasi yang bergerak.

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

E. Listrik.

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

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

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

tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

- Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun

kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

- Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.

- Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman.

Instrumentasi & Keselamatan Kerja ------ VII ~ 12

F. Isolasi.

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

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

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

G. Bangunan Pabrik.

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

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

XII - 1

---Pra Rencana Pabrik Triple Superphosphate

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan triple superphosphate, Indonesia masih mengimpor triple superphosphate dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian pabrik triple superphosphate 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 triple superphosphate 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 Manyar , Gresik. Lokasi ini dekat dengan pelabuhan laut Tanjung Perak. Untuk kebutuhan transportasi udara, kota Manyar , Gresik dekat dengan Bandara Udara Internasional Juanda. Hal ini akan memudahkan dalam transportasi bahan baku maupun produk. Maka pemilihan lokasi di daerah Manyar , Gresik dapat diterima.

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Triple Superphosphate

2

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. 14.166.790.000 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 10.645.782.000 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 24.812.572.000 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 108.045.346.000 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 8.658.697.000

- Steam = 342.240 lb/hari

- Air pendingin = 83 M3/hari

- Listrik = 7.440 kWh/hari

- Bahan Bakar = 2.736 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 127.749.384.000 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 151.226.476.000 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 19%

* Internal Rate of Return : 30,21%

* Rate On Investment : 30,44%

* Pay Out Periode : 3,3 Tahun

* Break Even Point (BEP) : 28%

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Triple Superphosphate

3

XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta perhitungan yang telah dilakukan, maka pendirian pabrik triple superphosphate didaerah industri Manyar , Gresik, secara teknis dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana pabrik triple superphosphate yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 50.000 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. 24.812.572.000

Pay Out Periode : 3,3 tahun

Bunga bank : 19%

Internal Rate of Return : 30,21% Rate on Investment : 30,44%

Break Even Point : 28%

1

DAFTAR PUSTAKA

American Socity of Civil Engineers, 1990, “Water Treatment Plant Design”, 2ed ; America Water Works Association, McGraw-Hill Book Co., NY.

Austin G.A., “ Shreve’s Chemical Process Industried “ , 5TH edition , Mc. Graw Hill Book Company, Inc, New York, 1960.

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

Brady,G.S. , “Material Handbook ” ; 10 ed, John Wiley & Sons Inc. ; New York.

Biro Pusat Statistik , “Export – Import Sektor Industri”

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

Faith, W.L, Keyes, D.B & Clark, R.L, 1960, “Industrial Chemical”, 4th ed. John Wiley & Sons, Inc, New York.

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.

Harriot, P , 1964 , ” Process Control” , TMH ed , McGraw Hill Book Company Inc. , New Delhi

Hawley,G. Gessner, 1981, “The Condensed Chemical Dictionary” , 10ed Van Nostrand Renhold Company, New York.

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

Hougen, O.A. , Watson, K.M. , 1954, “ Chemical Process Principles “ , part 1 , 2nd ed. , John Wiley & Sons Inc,New York

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

2

James, H.C. , 1987 ; “Phosphate Manual “; Greenwich Connecticut; USA

Johnstone, S.I. ,1961, “Minerals for The Chemical & Allied Industries”, 2 ed , John Wiley & Son , New York.

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

Kent , J.A. , 1983 , “Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry “ , 8 ed , Van Nostrand Reinhold Company Inc. , New York.

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

Koppel, L , 1965 , ”Process Systems Analysis and Control” , Int ed , McGraw Hill Book Company Inc. , New York.

Lamb J.C., 1985 , “Water Quality And Its Control” , John Wiley & Sons Inc, New York.

Levenspiel,O , 1962 , “Chemical Engineering Reaction” , 2 ed , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

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

Maron, Lando , 1974 , ”Fundamentals of Physical Chemistry” , Int ed , Macmillan Publishing Co. Inc. , New York.

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

McKetta ,Cunningham, W.A., “Encyclopedia Of Chemical Proccessing And Design ”,Vol 14 , Marcell Dekker Inc. New York.

Othmer ,Kirk. , “ Encyclopedia of Chemical Technology vol. 23” , 3ed McGraw-Hill Book Company Inc. , New York

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.

3

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

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

Rase , H.F. , 1957 , “Project Engineering of Process Plant” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Sherwood, T , 1977 , ”The Properties of Gasses and Liquid” , 3th ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Severn, WH , 1954 , “Steam, Air and Gas Power” , Modern Engineering Asia Edition , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

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

Syamsuddin , 1994 , “Manajemen Keuangan Perusahan” , 2 ed , Raja Grafindo Persada , PT , Jakarta

Treybal, R.E. , 1981 , ”Mass Transfer Operations” , 3 ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y..

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.

Van Winkle, M., 1967 , “Distillation” , McGraw-Hill Book Company, NY.

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

Wolfgang Gerharts,1984 , “Ullmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry”,5ed , Competely Revised Edition , VCH.

Internet :

http://www.curryhydrocarbons.ca : CE Plant Cost Index on-line, Mei 2006