PABRIK AMMONIUM NITRAT DARI AMMONIA DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES FAUSER.

PRA RENCANA PABRIK

Oleh : Adinda Gitawati NPM : 0831010054

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

DENGAN PROSES FAUSER

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Dalam Memperoleh Gelar Sarjana

Program Studi Teknik Kimia

Oleh : Adinda Gitawati NPM : 0831010054

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

DENGAN PROSES FAUSER

LEMBAR PENGESAHAN

Oleh : Adinda Gitawati NPM : 0831010054

Surabaya, 11 Juni 2012 Disetujui dan diterima baik oleh :

Pembimbing :

Ir. Ketut Sumada, MS 19620118 198803 1 001

“Pabrik Ammonium Nitrat dari Ammonia dan Asam Nitrat Dengan Proses UCB” yang merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur. Atas tersusunnya Tugas Akhir ini saya sebagai penyusun mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa Timur.

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, Fakutas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “VETERAN” Jawa timur.

3. Bapak Ir. Ketut Sumada, MS selaku Dosen Pembimbing Pra Rencana Pabrik.

4. Seluruh Karyawan dan staf TU Fakultas Teknologi Industri yang telah membantu dalam proses pendaftaran ujian lesan.

5.

Semua pihak yang telah banyak membantu tersusunnya Tugas Akhir ini yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu .

Penyusun menyadari bahwa isi dari laporan Tugas Akhir ini sangat jauh dari sempurna, maka penyusun mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca .

Akhir kata penyusun berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan di Indonesia .

Surabaya, 11 Juni 2012

Daftar isi ... ii Intisari ... iii Bab I Pendahuluan ... I – 1 Bab II Pemilihan dan Uraian Proses ... II – 1 Bab III Neraca Massa ... III – 1 Bab IV Neraca Panas ... IV - 1 Bab V Spesifikasi Peralatan ... 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 Kesimpulan ... XII – 1 Daftar Pustaka

Asam Nitrat. Gas Ammonia dan Asam Nitrat dari tangki penampung dialirkan menuju ke reactor dan dikondisikan pada suhu 175 oC dan tekanan 3,5 atm, Reaksi yang terjadi menghasilkan Ammonium Nitrat. Produk keluar reactor berupa mother liquor 75 %, masuk ke dalam Flash Tank untuk memisahkan uap airnya dan keluar dengan kadar 65%, di Evaporator dipekat hingga 95 %, di Prilling Tower terjadi pembentukan menjadi Prill, yg kemudian dibawa menuju ke Coating Drum untuk dilapisi dengan clay. Setelah itu Ammonium Nitrat Prill siap untuk dikemas.

Kebutuhan panas diproses di peroleh dari steam. Sedang kebutuhan pendingin di peroleh dari air pendingin. Steam di hasilkan di boiler dengan menggunakan minyak bakar, sedang kebutuhan listrik di peroleh dari PLN, untuk air pendingin diperoleh dari sungai terdekat. Pabrik ini menggunakan system organisasi perseroan terbatas atau PT, dengan bentuk organisasi garis dan staf .

Pabrik ini direncanakan bekerja secara kontinyu dengan waktu produksi 330 hari per tahun .

Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai hal sebagai berikut :

1. Kapasitas Produksi : 200.000 ton / tahun 2. Bentuk organisasi : Perseroan Terbatas 3. Sistem organisasi : Garis dan Staf

6. Bahan baku

a. NH3 : 5044,1919 kg / jam

b. HNO3 : 18693,1818 kg / jam

7. Kebutuhan utilitas

* Steam : ,    lb / jam

* Bahan bakar : 782,8274 lt / hari

* air : 1224,9721 m3 / hari

* listrik : , KWH 8. Analisa ekonomi

* Modal Tetap (FCI) : Rp          . . . . ,   * Modal Kerja (WCI) : Rp          . . . ,   * Investasi Total (TCI) : Rp          . . . . , * IRR : 25,29 %

* ROE : ,       %

* POP : 3,75 tahun

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Seiring dengan kemajuan zaman, pengembangan di segala bidang haruslah semakin diperhatikan. Salah satu cara agar taraf hidup bangsa dapat ditingkatkan adalah dengan pembangunan industri. Industri kimia merupakan salah satu industri vital dan strategis, untuk itu hampir setiap negara di Dunia, tak terkecuali Indonesia banyak memberikan perhatian pada pengembangan industri kimia, mengingat industri ini banyak mempunyai keterkaitan dengan pengembangan industri lainnya.

Pengembangan industri kimia di Indonesia mulai dikembangkan terbukti dengan banyaknya Industri kimia yang berdiri serta dibukanya kesempatan untuk penanaman modal asing, baik itu industri kimia yang merupakan industri hulu, yaitu memproduksi produk yang merupakan bahan baku bagi industri lain maupun industri hilir, yaitu pemakai produk industri hulu. Salah satu industri hilir yang perlu didirikan di Indonesia adalah pabrik Ammonium Nitrate yaitu pabrik yang menghasilkan produk yang berupa bahan baku untuk pembuatan pupuk dan bahan peledak. Pabrik ini cukup diperlukan di Indonesia sebagai negara yang devisa utamanya diperoleh dari pertambangan dan merupakan negara agraris

Ammonium Nitrate adalah bahan kimia anorganik dengan rumus kimia NH4NO3 memiliki berat molekul 80 dan dalam bentuk padatannya berupa kristal putih yang larut di air.

Produksi Ammonium Nitrate di dunia pada tahun 1981 mencapai 8.724.000 ton. Pada tahun 1980 Ammonium Nitrate di produksi oleh 55 pabrik dengan produk dalam bentuk padat dan 77 pabrik memproduksi dalam bentuk larutan. Bentuk padat Ammonium Nitrate ada 4 yaitu : grand, prill, flake dan

kristal. Khusus untuk prill dibuat dengan proses prilling yang hasilnya sebagai bahan baku pupuk (High Density Method). Di bidang industri peledak, 75% dari bahan bakunya adalah Ammonium Nitrate. (Keyes and Clark, 1966).

Selain itu juga digunakan sebagai dasar pembuatan N2O ( Nitros

Oxide ) dan pupuk. Di Amerika Serikat, 90% hasil produksi Ammonium Nitrat digunakan sebagai pupuk. Produksi Ammonium Nitrat di Amerika lebih besar dari urea yaitu sekitar dua kali lipat ( Kirk – Othmer, 1978 ).

I.2. Perkembangan Industri Kimia di Indonesia

Dari tahun ke tahun perkembangan industri kimia di Indonesia mengalami peningkatan baik secara kuantitas maupun kualitas. Dengan kemajuan ini menyebabkan kebutuhan bahan baku ataupun bahan pendukung dalam memproduksi suatu bahan kimia akan mengalami kenaikan pula.

Sampai pada tahun 1994, kebutuhan Ammonium Nitrat masih di import. Import Ammonium Nitrat merupakan gambaran dari besarnya konsumsi bahan ini. Ammonia yang merupakan bahan baku utama telah diproduksi dalam skala besar oleh perusahaan pupuk Indonesia, bahkan Indonesia mampu mengeksport. Ammonium Nitrat telah di produksi didalam negeri oleh PT. Multi Nitrotama Kimia yang merupakan anak perusahaan PT. Pupuk Kujang dan PT. Inkomas Lestari ( keduannya di Jawa Barat ) sehingga kebutuhan dalam negeri dapat dipenuhi.

Mengingat tersediannya bahan baku yang cukup besar didalam negeri dan meningkatnya kebutuhan NH4HNO3 dalam industri sehingga

meningkat pula angka import NH4HNO3, maka dapat dipertimbangkan untuk

mendirikan pabrik Ammonium Nitrat. Dimana dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri serta untuk meningkatkan sektor industri.

I.3. Manfaat di Dirikan Pabrik Amonium Nitrat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini, diharapakan dapat mendukung dan mendorong pertumbuhan industri – industri Kimia, menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi penggangguran. Yang terakhir diharapkan dapat menumbuhkan dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

Dengan memperhatikan masalah di atas, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian pabrik Amonium Nitrat di Indonesia. Hal ini membantu industri – industri lain dalam penyediaan bahan baku, atau yang berupa Ammonium Nitrat, serta industri Pupuk, Industri Nitro Oxida dan bahan peledak, serta lain – lainnya.

Tabel I.1. Data Import Amonium Nitrat.

Tahun Kg

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

91.745.618 125.812.278 157.911.213 125.545.760 134.194.023 244.058.020 295.279.484 270.459.780 340.608.221

Dari data BPS di atas, menunjukkan bahwa kebutuhan akan Ammonium Nitrat di Indonesia semakin tahun semakin meningkat. Sehingga

negara Indonesia diharapkan dapat mendirikan beberapa lagi Pabrik penghasil Ammonium Nitrat guna mencukupi kebutuhan dalam negeri dengan biaya yang relatif murah bila dibandingkan mengimport dari negara lain.

I.4. Sifat dan kegunaan

I.4.1. Sifat – Sifat Bahan Baku.

a. Ammonia (NH3)

1. Berupa gas atau liquid yang tidak berwarna.

2. Cepat berubah menjadi Liquid bila mendapat pengaruh tekanan. 3. Lebih ringan dari Udara

4. Boiling Point – 33,5 oC dan freezing Point -77 oC. 5. Sangat mudah larut dalam air, alkohol dan eter.

6. Spesifik Gravity 0,77 ( 0 oC ) dan 0,6819 pada titik didihnya. 7. Tekanan uap Liquida 8,5 atm (20 oC).

8. Spesifik Volume 22,7 cuft / lb (70 oC). b. Asam Nitrat (HNO3)

1. Tidak berwarna.

2. Berupa cairan yang korosif.

3. Larut dalam air dan terdekomposisi dalam alkohol. 4. Boiling Point 78 oC. dan freezing Point -42 oC. 5. Spesifik Gravity 1,504

6. Tekanan Uap 62 mmHg (25 oC). 7. Viskositas 0,76 cP. (25 oC). c. Clay

1. Merupakan batuan endapan yang ada dilautan 2. Berwarna Putih

3. Mempunyai daya absorpsi yang tinggi pada asam, alkohol, air, dan pupuk cair

5. Titik leburnya tergantung dari kemurniannya, biasanya antara 1590

o

C.

I.4.2. Sifat – sifat Produk.

a. Amonium Nitrat (NH4HNO3)

1. Tidak berwarna.

2. Berbentuk kristal atau padatan. 3. Larut dalam air, alcohol dan alkali. 4. Spesifik gravity 1,725.

5. Melting Point 169,6 oC, dan boiling point 210 oC.

Kegunaan

1. Sebagai pupuk Tanaman. 2. Sebagai bahan Peledak.

3. Sebagai Bahan pembantu pada industri Nitro Oxida  

   

BAB II

PEMILIHAN PROSES DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam Proses

Ditinjau dari proses pembuatan amonium nitrat, dapat dibedakan dalam berbagai cara sebagai berikut :

1. Proses Vacuum Crystallizer 2. Proses Fauser

3. Proses Graining 4. Proses Stengel

II.1.1. Proses Vacuum Crystalliser

Pada proses ini Ammonia dicampur dengan Asam Nitrat dalam reaktor. Setelah terbentuk sekitar 50 % Amonium Nitrat, larutan kemudian dimasukkan kedalam Evaporator hingga diperoleh kadar 70 %. Kemudian mengalami beberapa tahap kristalisasi dibawah tekanan Vacuum 25 mmHg. Keuntungan proses ini adalah kandungan air yang terdapat dalam produk dapat diperkecil hingga 0,05 %, tetapi secara ekonomis proses ini cukup mahal.

Gambar II.1.1. Blok Diagram Proses vacuum kristalizer

II.1.2. Proses Fauser

Proses Fauser diawali dengan mereaksikan gas Ammonia dan Asam Nitrat dalam Reaktor yang bertekanan 3,5 atm dan dilengkapi dengan jaket pendingin. Ammonium Nitrat keluar dari reaktor pada suhu 175oC dan tekanan 3,5 atm. Masuk ke Flash Tank untuk memisahkan uap airnya. Uap air yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memanaskan Heater Ammonia. Hasil bawah dari Flash Tank diumpankan ke Evaporator untuk dipekatkan sampai 95% Ammonium Nitrat. Ammonium Nitrat dari Evaporator dipompa ke Prilling Tower. Butir

Ammonium Nitrat yang dihasilkan kemudian diangkut ke Coating Drum untuk dibalut dengan Clay. Hasil dari Coating Drum kemudian siap dikemas sebagai Ammonium Nitrat.

Gambar II.1.2. Blok Diagram Proses Fauser

II.1.3. Proses GRAINING

Pada proses ini Asam Nitrat dan Ammonia dimasukkan ke dalam reactor hingga terjadi reaksi :

Reaksi disini juga menimbulkan panas. Larutan NH4NO3 diuapkan

di evaporator hinga kadar air 1,5 - 2 % dengan suhu pemanasan 152 oC.

Larutan sangat pekat dari evaporator dimasukkan ke dalam Graining Kettle untuk diuapkan ulang hingga kadar airnya menjadi 0,1 % dengan suhu pemanasan 204 oC. Setelah keluar dari Graining Kettle diteruskan ke Crystallizer dan kemudian hasilnya dimasukkan ke Centrifuge. Produk utama yaitu Ammonium dikeringkan ke Dryer dan hasil samping di recycle ke Crystallizer. Setelah kering dan dingin, produk yang keluar dari Dryer siap untuk dikemas dan dijual. Proses ini menghasilkan Ammonium Nitrat yang mempunyai karekteristik untuk bahan dasar peledak.

II.1.3. Proses STENGEL

Gambar II.1.4. Blok Diagram Proses STENGEL

NH

₄

NO

₃

NH

₃

+ HNO

₃

Pada proses ini pertama – tama gas ammonia pada suhu 143 oC direaksikan dengan Asam Nitrat 60% pada suhu 165 oC dalam reaktor berisi packing.

Produk reaksi berupa leburan ammonium nitrat dan air keluar pada suhu 205 oC dan kemudian dipisahkan pada cyclone separator, dimana uap air akan didorong ke atas dengan hembusan udara, sehingga kadar air pada ammonium nitrat turun sampai 0,2%. Leburan ammonium nitrat kemudian dipadatkan pada water cooled belt sehingga membentuk ammonium nitrat granular. Ammonium nitrat granular kemudian dihaluskan dan disaring untuk kemudian dicampur dengan clay sebagai produk akhir ammonium nitrat granular.

II.2. Seleksi Proses

Dari uraian proses diatas dapat disimpulkan perbandingan proses pada tabel II.1.

II.1. Tabel perbandingan Tiap – tiap Proses

Macam Proses Parameter

Vacum Crystalizer Fauser Graining Stengel

Alur proses Continue Continue Continue Continue Peralatan Kompleks Sederhana Kompleks Sederhana

Biaya operasi Mahal Murah Mahal Mahal

Bentuk produk Kristal Prill Kristal Granul

Kadar produk 75 – 79% 94% 93% 92%

Dengan adanya perbandingan proses diatas, maka dipilih proses Fauser untuk pembuatan Ammonium Nitrat.

Dari pemilihan proses disebutkan bahwa proses yang digunakan adalah proses Fauser. Pembuatan Ammonium Nitrat menggunakan Ammonia dan Asam Nitrat dengan proses Fauser, secara garis besar keseluruhan proses dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Tahap Reaksi. 2. Tahap Pemisahan. 3. Tahap Penyelesaian.

Ad.1. Tahap Reaksi

Ammonia dan Asam Nitrat dari tangki penampung masing – masing dialirkan dan dipompa melalui heater, dimana kedua bahan tersebut. Pada reaktor terjadi reaksi antara Ammonia dan Asam Nitrat dengan reaksi sebagai berikut :

Hasil reaksi dari reaktor dengan kadar 75 %, selanjutnya akan dialirkan menuju Flash Tank untuk memisahkan Uap air. Kemudian dialirkan menuju evaporator yang berfungsi untuk memekatkan produk menjadi 95 %.

Ad.2. Tahap Pemisahan

Produk Ammonium Nitrat masuk kedalam Prilling Tower untuk pembentukan menjadi prill. Produk Ammonium Nitrat Prill diangkut dengan belt conveyor menuju coating drum untuk dilapisi dengan clay.

Ad.3. Tahap Penyelesaian

Produk Ammonium Nitrat yang keluar dari coating drum diangkut dengan belt conveyor dan bucket elevator menuju hopper, kemudian siap untuk di packing. 

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi : 200000 Ton/th Operasi Pabrik : 330 hari/th 24 jam/hari Basis Perhitungan : 1 jam operasi Kapasitas Produksi : 200000 x 1000 24 x 330 = 25252.5253 kg/jam 1 REAKTOR (R-210) Komponen Masuk (Kg/Jam) Komponen Keluar (Kg/Jam) - Dari tangki HNO3 - Produk (Masuk Flash Tank)

HNO3(l) 18693,1818 NH4NO3(l) 23737,3737

H2O(l) 12462,1212 H2O(l) 4188,9483

31155,3030 H2O(g) 8298,5206

- Dari tangki NH3

NH3(g) 5044,1919

H2O(g) 25,3477

5069,5396 36224,8426 36224,8426

2 FLASH TANK (H-220) Komponen Masuk (Kg/Jam) Komponen Keluar (Kg/Jam) - Dari Reaktor (R210) - Produk Bawah (ke V-230) NH4NO3(l) 23737,3737 NH4NO3(l) 23737,3737

H2O(l) 4188,9483 H2O(l) 4188,9483

H2O(g) 8298,5206 27926,3220

- Produk Atas H2O(g) 8298,5206

36224,8426 36224,8426 3 EVAPORATOR (V-230) Komponen Masuk (Kg/Jam) Komponen Keluar (Kg/Jam) - Produk campuran (H-220) - Produk Bawah (S-340) NH4NO3(l) 23737,3737 NH4NO3(l) 23737,3737

H2O(l) 4188,9483 H2O(l) 1249,3355

24986,7092 - Yang teruapkan H2O(g) 2939,6128

27926,3220 27926,3220

4 PRILLING TOWER (S-340) Komponen Masuk (Kg/Jam) Komponen Keluar (Kg/Jam) - Campuran (Dari V-230) - Produk Bawah (ke B-370) NH4NO3(l) 23737,3737 NH4NO3(s) 23737,3737

H2O(l) 1249,3355 H2O(l) 59,4922

23796,8659 - Uap air H2O(g) 1189,8433

24986,7092 24986,7092 5 COATING DRUM (B-370) Komponen Masuk (Kg/Jam) Komponen Keluar (Kg/Jam) - Bahan (Dari S-340) - Produk (Ke F-373) NH4NO3(s) 23737.3737 NH4NO3(s) 23737.3737

H2O(l) 59.4922 H2O(l) 59.4922

23796.8659 Clay 1455.6594 - Clay (Dari F-362) Clay 1455.6594 25252.5253 25252.5253

BAB IV

NERACA PANAS

1. Heater Asam Nitrat (E-113) Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) -

Dari tangki penampung

HNO3 - Menuju reaktor

HNO3(l) 33164,7459 HNO3(l) 1165962,7367

H2O(l) 29030,5926 H2O(l) 879105,8454

62195,3385 2045068,5821 Qsteam 2087234,993 Qloss 104361,7497 Total 2149430,3318 Total 2149430,3318 2. Heater Ammonia (E-115) Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) - Dari tangki penampung NH3 - Menuju reaktor

NH3(g) 12750,0778 NH3(g) 402831,1695

H2O(g) 59,0476 H2O(g) 1788,0832

12809,1254 404619,2527 Qsteam 412431,7129 Qloss 20621,5856 Total 425240,8384 Total 425240,8384

3. Reaktor (R-210)

Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) - Dari tangki penampung NH3 - Menuju Flash Tank

NH3 (g) 402831,1695 NH4NO3(l) 726791,1776

H2O (g) 1788,0832 H2O (l) 295497,7631

404619,2527 H2O (g) 5070746,5517

6093035,4924 - Dari tangki penampung HNO3

HNO3 (l) 1165962,7367

H2O (l) 879105,8454

2045068,5821 H reaksi 7960,9217 Q pendingin -3635386,7359 Total 2457648,7565 Total 2457648,7565

 

4. Flash Tank (H-220) Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) - Dari reaktor - Menuju Evaporator NH4NO3 (l) 726791,1776 NH4NO3 (l) 220026,6011

H2O (l) 295497,7631 H2O (l) 149898,7932

H2O (g) 5070746,5517 369925,3943

- Produk atas H2O (g) 5723110,0981

Total 6093035,4924 Total 6093035,4924

5. Evaporator (V-230)

Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) - Dari Flash Tank - Menuju Prilling Tower NH4NO3 (l) 220026,6011 NH4NO3 (l) 215126,5951

H2O (l) 149898,7932 H2O (l) 64448,9536

369925,3943 279575,5486 65063,9900 - Menuju Barometric condensor Q steam H2O (g) 152160,6362

Q loss 3253,1995 Total 434989,3843 Total 434989,3843 6. Barometric Condensor (E-233) Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) - Dari Evaporator - H Keluar H2O (g) 4365002,2736 H2O (l) 120929,4871

Qkondensat 58715,8270 Q serap 4185356,9595 Total 4365002,2736 Total 4365002,2736 7. Prilling Tower (S-340) Komponen Masuk (Kkal) Komponen Keluar (Kkal) - Dari evaporator - Menuju Coating Drum NH4NO3(l) 215126,5951 NH4NO3(s) 763453,2828

H2O(l) 64448,9536 H2O(l) 971,8205

279575,5486 764425,1033

Udara pendingin

masuk 62061,3508

Udara pendingin

keluar 806797,561 H Pembentukan 1919760,1010 H2O (g) 690174,3363

Prill Total 2261397,0005 Total 2261397,0005

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan HNO3 (F – 111)

       

Fungsi : Menyimpan larutan HNO3 60% selama 7 hari

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dished head dan tutup bawah datar

Kondisi operasi : - Suhu : 30 oC

- Tekanan : 1 atm

- Waktu tinggal : 7 hari

Kapasitas : 2231,6821 ft3

: - Diameter : 12 ft

- Tinggi : 19 ft

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

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA - 283 Grade C

Jumlah : 3 buah

         

2. Pompa HNO3 (L - 112)

Fungsi : Untuk memompa HNO3 60% dari tangki

penyimpan menuju Heater (E-113)

Type : Centrifugal pump

Kondisi operasi : - Suhu : 30 oC

- Tekanan masuk : 1 atm

- Tekanan keluar : 1 atm

- Rate : 22894,9937 lb / jam

Kapasitas : 0,0753 cuft/s

Bahan : Commercial steel

Diameter pipa : 1 1/2 in sch. 80 Effisiensi

pompa : 30%

Power pompa : 1,94 hp

Effisiensi

motor : 80%

3. Heater Asam Nitrat ( E - 113 )

       

Fungsi : Memanaskan Asam Nitrat dari 30 oC menjadi 175 oC Type : Shell & tube exchanger.

Tube Side Shell Side

Diameter

(OD) = 1 in Diameter = 12 in

Pitch = triangular Baffle spacing = 2,4

Jumlah

tube = 97 Passes = 2 passes

Passes = 2 passes

Panjang = 6 ft

                                                                                            

4. Tangki Penyimpanan NH3 (F - 114)

       

Fungsi : Menyimpan NH3 99.5%

Type : Tangki horizontal dengan kedua tutup berbentuk dishead Kondisi

operasi : - Suhu : 30 oC

- Tekanan : 12 atm

- Waktu tinggal : 7 hari

Kapasitas : 1013,8764 ft3

: - Diameter : 9 ft

- Tinggi : 18 ft

shell 2/16 - Tebal tutup

atas :

1

12/16 in Bahan

konstruksi : Carbon Steel SA - 283 Grade C

Jumlah : 2 buah

       

5. Heater Ammonia ( E - 115 )

       

Fungsi : Memanaskan NH3 dari 30 oC menjadi 175 oC

Type : Shell & tube exchanger.

Tube Side Shell Side

Diameter (OD) = 1 in Diameter = 10 in

Pitch = triangular Baffle spacing = 2

Jumlah tube = 31 Passes = 3 passes

Passes = 6 passes

Panjang = 6 ft

                                                                     

6. Reaktor ( R - 210 )

Nama alat : Reaktor Kontinue

Reaktor Bubling secara continue

Jenis :

dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin

Mereaksikan NH3 99,5 % dengan HNO3 60 % menjadi

Fungsi :

Ammonium Nitrate.

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standart dishead head (torisperical dishead head) Bahan konstruksi : Carbon Steel SA - 283 Grade C

Suhu operasi : 175 oC

Tekanan operasi : 51,415 psi

Waktu proses : 0,5945 jam

Jumlah : 1 buah

Dimensi Shell : Diameter Shell, inside = 11,3164 ft Tinggi Shell = 16,9746 ft

Tebal Shell =

9/16 in Dimensi Tutup :

Tebal Tutup (dishead) =

3/16 in Tinggi Tutup = 1,7554 ft Sistem Pengaduk : Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller Diameter Impeler = 3,7721 ft Panjang Blade = 0,9430 ft Lebar Blade = 0,7544 ft Power Motor = 194 hp Sistem Pendingin : Diameter Jaket = 11,3976 ft

Tinggi Jaket = 12,2412 ft

Jaket Spacing = 3/16 in

Tebal jaket = 9/16 in Sistem Sparger : Type = Standard Perforated Pipe Diameter Lubang = 7,62 mm Jumlah Cabang = 20 buah Lubang Tiap Cabang = 113 buah

7. Flash Tank (H-220)

Fungsi : Untuk memisahkan ammonium nitrat dengan uap air Type : Silinder dengan kedua tutup berbentuk dishead dengan posisi vertical

Kapasitas : 2118,8300 Cuft Diameter : 11,0482 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup : 5/16 in Tinggi tangki : 31,7900 ft Bahan : Carbon stell SA – 285 grade B Jumlah tangki : 1 buah

8. Evaporator ( V - 230 )

       

Fungsi : Untuk memekatkan ammonium nitrat sampai kondisi 95 % Type : Dipakai sigle effect evaporator short tube type

Kapasitas : 16358,9180 ft3/jam 

Tangki : - Diameter : 54 ft

- Tinggi : 49,3996 ft

- Tebal shell : 8/16 in

- Tebal tutup atas : 2/16 in - Tebal tutup bawah : 2/16 in Bahan : Carbon steel SA - 283 Grade C

Jumlah : 1 Buah

               

9. Barometric Condensor ( E - 233 )

Fungsi : Mengembunkan uap dari evaporator Type : Wet Air Parallel Current Condencer

Dasar Pemilihan : - Effisiensi tinggi

- Harga murah

Kapasitas uap air : 7381,6304 ft3 

Tangki : - Diameter : 0,8142 ft

- Tinggi : 1,6284 ft Bahan : Carbon steel SA - 283 Grade C

10. Jet Ejektor ( G - 234 )

Fungsi : Membuat kondisi vakum pada evaporator

Type : Sigle Stage

Kapasitas uap air : 518,8244 ft3 

Tangki : - Diameter : 6,1502 ft

- Tinggi : 8,2003 ft Bahan : Carbon steel SA - 283 Grade C

Jumlah : 1 Buah

       

11. Tangki Penampung Kondensat (F - 235)

Fungsi : Menampung Kondensat selama 24 jam Kapasitas : 126,3804 m3 Bentuk : Persegi panjang Ukuran : Panjang = 6,3228 m = 20,7441 ft Lebar = 6,3228 m = 20,7441 ft Tinggi = 3,1614 m = 10,3720 ft Bahan Konstruksi : Beton Jumlah : 1 buah

12. Pompa Evaporator (L - 231) Fungsi : Mengalirkan Ammonium Nitrat dari Evaporator menuju Prilling Tower Type : Pompa Centrifugal Bahan : Commercial Steel Dimensi pipa : 2 in sch 80 Rate volunetrik : 0,1477 cuft/dtk Effisiensi Pompa : 30% Effisiensi Motor : 80%

Power : 8 hp Jumlah : 1 buah

13. Prilling Tower (S - 340) Fungsi : Untuk membentuk Ammonium Nitrat menjadi prill Jenis : Tangki vertikal dengan tutup atas dishead dan tutup bawah conical Kapasitas : 112932,4586 cuft Diameter : 42 ft Tinggi : 83 ft Tebal shell : 6/16 In Tebal tutup : 6/16 In Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 Buah

14. Blower Prilling Tower (G - 232)

Tipe : Centrifugal blower Kapasitas : 24371,9480 cuft/menit HP shaft : 106 hp Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 buah

15. Screw Conveyor (J - 350) Fungsi : Untuk mengangkut Ammonium Nitrat Prill Menuju Hopper Tipe : standard screw Diameter : 6 in Kecepatan putaran : 20 rpm Kapasitas : 14,0057 ft3 / menit Power : 3 hp Panjang : 16 ft

Bahan Konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 buah

16. Hopper (H - 360) Fungsi : Untuk menampung ammonium nitrat sebelum masuk ke Coating Drum Tipe : Tangki silinder tegak dengan tutup atas berbentuk flat dan tutup bawah berbentuk conis. Kapasitas : 23796,8659 Kg/jam Diameter dalam : 6 ft Tinggi silinder : 40,2140 ft Tebal shell : 3/16 in Diameter atas conical : 26,8094 ft Diameter bawah conical : 0.5 ft Tinggi conical : 40,2140 ft Cone angel : 45 Tebal angel : 3/16 in Jumlah : 1 buah

17. Screw Conveyor (J - 361) Fungsi

:

Untuk mengangkut Ammonium Nitrat prill Menuju Coating Drum

Tipe : standard screw Diameter : 6 in Kecepatan putaran : 20 rpm Kapasitas : 14.0057 ft3 / menit Power : 3 hp Panjang : 16 ft Bahan Konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 buah

18. Hopper Clay (F - 362)

Fungsi  

Untuk menampung clay selama 1 hari sebelum masuk ke Coating Drum

Type : Tangki silinder tegak dengan tutup atas berbentuk flat dan tutup bawah berbentuk conis. Dasar Pemilihan : 1. Berfungsi sebagai penyimpan sementara 2. Tekanan atmosfer Kapasitas : 1455,6594 Kg / jam Diameter dalam : 10,5633 ft Tinggi silinder : 15,8450 ft Tebal shell 2/16 in Diameter atas conical : 10,5633 ft Diameter bawah conical : 0,5 ft Tinggi conical : 15,8450 ft Cone angel : 45 Tebal angel : 2/16 in Jumlah : 1 buah

19. Screw Conveyor Clay (J - 363) Fungsi

:

Untuk mengangkut Ammonium Nitrat prill Menuju Coating Drum

Tipe : Standard screw Diameter : 6 in Kecepatan putaran : 20 rpm Kapasitas : 0,8567 ft3 / menit Power : 0,17 hp Panjang : 16 ft

Bahan Konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 buah

20. Coating Drum (B - 370) Fungsi : untuk mencampur antara ammonium nitrat dengan clay Diameter dalam : 7 ft Panjang shell : 14 ft Putaran : 4,9632 rpm Kemiringan : 0,0350 Waktu tinggal : 0,0300 jam Jumlah flight : 14 buah Tinggi flight : 0,8815 ft Tebal flight : 3 / 8 in Bahan : carbon steel Power : 5 Hp Jumlah : 1 buah

21. Belt Conveyor (J - 371) Fungsi : Untuk mengangkut Ammonium Nitrat dari Coating Drum Type : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 Ton/jam

Belt width : 14 in Belt speed : 100 Ft/min Trough width : 9 in Skirt seal : 2 in Panjang : 55,9017 ft Sudut elevasi : 26,6 o Power : 4 hp Jumlah : 1 buah

22. Bucket Elevator (J - 372) Fungsi : Untuk memindahkan produk Ammonium Nitrat Prill menuju tangki penampung sementara Type : Centrifugal discharge bucket elevator Kapasitas : 25,2525 Ton/jam Tinggi

Elevasi : 25 ft Kecepatan Bucket : 405,8442 ft/menit Bucket Spasing : 12 in Ukuran Bucket : 6" x 4" x 4.25" Power : 3 hp Jumlah : 1 buah

23. Hopper NH4NO3 (F - 373)

Fungsi : Untuk menampung Produk Ammonium Nitrat (NH4NO3)

selama 1 hari Tipe : Tangki silinder tegak dengan tutup atas berbentuk flat

dan tutup bawah berbentuk conis. Kapasitas : 25252,5253 Kg/jam Diameter dalam : 23,2813 ft Tinggi silinder : 34,9220 ft Tebal shell 6/16 in Diameter atas conical : 23,2813 ft Diameter bawah conical : 0,5 ft Tinggi conical : 34,9220 ft Cone angel : 45 Tebal angel : 6/16 in Jumlah : 1 buah

   

   

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Direncanakan sebuah reaktor Bubling yang dilengkapi dengan jaket pendingin. Reaktor ini beroperasi secara Continue. Secara garis besar, spesifikasi alat sebagai berikut :

Nama Alat : Reaktor Bubling

Kode Alat : R - 210

Fungsi : Mereaksikan Ammonia 99,5% dengan HNO3 60% menjadi

Ammonium Nitrat 75%.

Bahan Kontruksi : Carbon Steel SA – 283 Grade C

Bentuk : Bejana tegak dengan bagian – bagian sebagai berikut :

- Dinding : Silinder

- Tutup atas : Dishead

- Tutup bawah : Dishead

Perlengkapan : - Sparger

- Pengaduk

- Jaket Pendingin

Kondisi Operasi : - Tekanan operasi = 3,5 atm = 51,415 psi

- Suhu operasi = 175 oC

VI.1. Prinsip Kerja

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, pemakaian bahan dan kapasitas produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu Reaktor Berpengaduk (Mixed Flow) dan Reaktor Pipa Alir (Plug Flow). Pada reaktor ini, asam nitrat dalam fase liquid dan ammonia merupakan fase gas, maka jenis reaktor yang digunakan model reaktor bubling, bubling memudahkan dan mempercepat kontak reaksi, reaktor bentuknya berupa silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart dished head dan tutup bawah berbentuk dished head dengan dilengkapi jaket pendingin.

 

VI.2. DIMENSI REAKTOR VI.2.1. Menentukan Volume

Komposisi Berat ( kg ) Xi sg

NH3 5044,1919 0,1392 0,5971

HNO3 18693,1818 0,5160 1,052

H2O 12487,4689 0,3447 1

36224,8426 1

1

 campuran =

0,1392 0,5160 0,3447

0,5971 + 1,052 + 1

= 0,9359 Kg/liter

Total massa masuk = 36224,8426 kg / jam

= 36224,8426 kg / jam x 2,2046 lb

= 79861,2881 lb / jam

79861,2881

Volume Liquid =

58,4959 = 1365,2460 ft

3

/jam

Jumlah tangki yang dibutuhkan sebanyak 1 buah.

Ditetapkan volume bahan = 80% volume reaktor

100

Volume Reaktor =

80 x 1365,2460 = 1706,5575 ft

3

VI.2.2. Menentukan Waktu tinggal

Volume bahan

t = Rate Pompa

1365,2460

= 2296,3308

= 0,5945 jam

Dipakai waktu tinggal di dalam reaktor = 0,5945 jam

maka volume reactor = 1706,5575 ft3/jam x 0,5945

= 1014,6059 ft3

VI.2.3. Menentukan Dimensi Tangki H

Ditetapkan rasio dimensi,

D = 1,5

Volume dished head, V = _{0,000049 Di}3 ( B & Y , Pers 5.11 )

Volume total = Volume Shell + (2 x (Volume dished head) ) 

1706,558 = ( 4

Di2 H ) + (2 x ( 0,000049 ) Di 3 )



1706,558 = ( 4

Di 2 ( 1.5 D)) + ( 0,000098 Di3)

Di 3 = 1449,1851 ft3

Di = 11,3164 ft 

H = 16,9746 ft

VI.2.4. Tebal Shell a. Menentukan Tinggi Liquid pada Shell ( h liq )

 

b. Menentukan Tekanan Design Bejana beroperasi pada tekanan 3,5 atm, maka tekanan perencanaan

ditentukan oleh tekanan hidrostatiknya.

 x h liquid P operasi = P hidrostasik =

144

58,4959 x 13,5801

= 144

= 5,5165 psi

P operasi bawah = P operasi + P hidrostatis

= 51,415 + 5,5165

= 56,9315 psi

Untuk keamanan diambil P design = 1,1 x 56,9315

= 62,6247 psi

c. Menentukan Tebal shell

Bahan yang digunakan = Carbon Steel SA - 283 Grade C

f = 12650 psi B & Y, tabel 13.1, hal 251

Sambungan ( Double Welded Butt Joint ) e = 0.8

Faktor korosi ( c ) = 0.125

 

P . Ri ts =

f . e - 0.6 _P + c B & Y, ASME Code, pers 13-1

Keterangan :

ts = tebal shell, in

P = tekanan design, psi

f = maks allowable stress = 12650 psi B & Y, tabel 13.1, hal 251

Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi = 0,8

maka :

d. Menentukan Tinggi Shell

VI.2.5. Tinggi Tutup

 

Dari figure 5.8, hal 87, B & Y, dihitung ukuran-ukuran sebagai berikut :

maka ;

ID 135,7967 9

AB =

2 - icr = 2 - 16 = 67,3358 inc

BC = r - ( icr ) ; untuk standard head r = OD

OD standard dari B & Y, tabel 5.7 ; OD = ID

OD = ID = 135,7967 in  136 in

BC = 136 -

9/16 = 135,2342 in

 

OA = t + b + sf

= 9/16 + 18,5185 + 2

= 21,0653 in = 1,7554 ft

 

   

VI.2.7. Tinggi Tutup Bawah dan Tinggi Liquid Total ( hl )

Tinggi total bahan dlm reaktor = tinggi bhn dlm shell + tinggi tutup bawah

Hl = 13,5801 + 1,7554

Hl = 15,3355 ft

 x h liquid P hidrostasik =

144

58,4959 x 15,3355

P hidrostasik =

144 = 6,2296 psi

P design = 1,1 x 6,2296

= 6,8526 psi

Tebal tutup bawah untuk standard dished pada tabel 5.7, Brownell & Young,

pada OD = 90 " ( Code ASME ), diperoleh :

r = 90 dan icr = 51/2

untuk icr = 6% r

icr 5 1/2

r = 90 = 0,061

maka :

0,885 . P . rc

th =

f . e - 0,1 _P + c SME CODE, B & Y, pers 13-12

Keterangan :

th = tebal tutup, in

P = tekanan design, psi

f = maksimum allowable stress = 12650 psi

Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi = 0,8

VI.3 PERANCANGAN PENGADUK Agar reaksi yang terjadi lebih sempurna dan suhu didalam reaktor merata.

VI.3.1 Power Pengaduk

Didasarkan pada buku Mc. Cabe, fig 9.9 jilid 1, ed Indonesia.

           

Gambar VI.2. Ukuran Turbin Menurut Rushton, dkk

Dimana :

Dt = Diameter tangki

Da = Diameter agitator

H = Kedalaman liquid

dalam tangki

E = Jarak agitator

J = lebar bafle

w = lebar blade

 

Mc Cabe, hal 235, jilid 1 ;

Da 1 H J 1

Dt = 3 Dt = 1 Dt = 12

W 1 E L 1

Dt = 5 Da = 1 Da = 4

Dt = Diameter tangki = 11,3164 ft

 

1 1

Da =

3 x Dt = 3 x 11,3164

3,7721

= 3,7721 ft = 3,2808 = 1,1498 m

E = 1 x Da = 1 x 3,7721

3,7721

= 3,7721 ft = 3,2808 = 1,1498 m

1 1

L =

4 x Da = 4 x 3,7721

0,9430

= 0,9430 ft = 3,2808 = 0,2874 m

1 1

J =

12 x Dt = 12 x 11,3164

0,9430

= 0,9430 ft = 3,2808 = 0,2874 m

1 1

w =

5 x Da = 5 x 3,7721

0,7544

Tipe : Turbin enam daun rata

Dasar Pemilihan : - Sesuai digunakan untuk range viskositas tinggi - Dapat beroperasi pada kecepatan tinggi

Kecepatan (V) : 200 – 250 m/menit (Joshi, hal 389)

Sg liquid : 1,0520

 

h liquid x sg liquid

Jumlah impeller =

Dt

13,5801 x 1,0520

= 11,3164 = 1,2624  2 buah

 

Ditetapkan : kecepatan pengadukkan ( N ) = 100 rpm = 1,7 rps

sehingga : V =  . Da . N

= 3,14 x 3,7721 x 100 x 0,3048

= 361,0200 m / menit ( MEMENUHI )

 campuran = 58,4959 lb / ft3 = 0,9359 gr / cc

     

Bilangan Reynold (NRe) :

Da2 . N . 

NRe =



3,7721 2 x 1,6667 x 58,4959 ft2 rps lb / ft3

= 0,0037 lb / ft s

= 370754,5410

 

Dari Mc. Cabe, tabel 9.2, hal 245 ed Indonesia, jilid 1, diperoleh :

Np = KT = 6,3

P . gc

p =

 . N3

. Da5

    

KT .  . N3 . Da5

P =

gc Mc. Cabe, pers 9.24

6,3 x 58,4959 x 1,6667 3 x 3,7721 5

= 32,174

= 40498,6594 lbf ft / s

40498,6594

= 550 = 73,6339 hp

Power untuk 2 impeller = 2 x 73,6339 = 147,2679 hp

Gland Losses = 10% x 147,2679 Joshi, hal 399

= 14,7268 hp

Power input = 147,2679 + 14,7268

= 161,9946 hp

       

Power yang hilang akibat transmisi = 20% x 161,9946 (Joshi, hal 399) = 32,3989 hp

Power yang diperlukan = 161,9946 + 32,3989

= 194,3936 hp

VI.4 PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN

Perhitungan Jaket :

Perhitungan siatem penjaga suhu : (Kern, hal 719)

Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 175 oC

Panas yang diserap = 3635386,7359 Kkal/jam = 14426305,1841 Btu/jam

Suhu masuk air pendingin = 30 oC = 86 oF Suhu kenaikan reaksi = 50 oC = 122 oF

ΔT = 122 – 86 = 36 oF

Kebutuhan air pendingin = 181769,3368 kg/jam = 400728,6799 lb/jam

Densitas air pendingin = 62,43 lb/cuft

Rate volumetrik = = = 6418,8480 cuft/jam

= 1,783 cuft/dt

Assumsi kecepatan aliran = 10 ft/dt (Kern, T.12, hal. 845)

Luas penampang = = = 0,178 ft2

Dengan : D2 = diameter dalam jaket

D1 = diameter luar bejana = Di bejana + ( 2 x tebal)

Spasi = = = 0,0050 ft

= 0,0595 in 3/16 in

Perhitungan Tinggi Jaket

UD = 500 (Kern, tabel 8)

801,4614 ft2

Rc : Radius of crown = 90 in = 8 ft

h : tinggi dishead = 1,7554 ft

A dishead = 6,28 x 8 x 1,7554 = 82,68111 ft2

A jaket = A shell + A dishead

Tinggi tangki = 16,9746 17 ft

 

     

VI.5. PERENCANAAN SISTEM SPARGER

Perhitungan Sparger (perforated pipe) Bagian Bawah

Total rate massa = 5069,539617 kg/jam = 11176,3070 lb/jam

Ρ bahan = 0,085 lb/ft3

Rate volumetrik = = 2191,433 cuft/mnt

= 16394,10843 gpm ( 1 ft3 = 7,481 )

Berdasarkan Peter 4ed, fig. 14 – 2, halaman 498, dengan asumsi aliran turbulen didapat : ID optimum = 9,5 in, maka digunakan pipa ukuran = 10 in sch 40 dari Foust, App. C – 6a, didapatkan :

OD = 10,750 in

ID = 10,020 in = 0,835 ft A = ¼ π Dp2 = 0,5474 ft2

Kecepatan aliran = V = = 66,7225 ft/dt

Dengan : μ = 0,0014 cp = 0,00000091 lb/ft.dt

Dengan Nre > 2100 untuk menentukan diameter sparger digunakan persamaan 6.3 dari Treyball halaman 141 dp = 0,0233 x Nre -0,5

Dengan : dp = diameter sparger ; ft

d = diameter pipa (ID) ; ft

dp = 0,0233 x (Nre) -0,5 = 0,0250 ft = 7,62 mm ( 1 ft = 304,8 mm ) ( ukuran diameter minimum ) = 1,6 mm = 0,01 ft

Untuk pemasangan sejajar atau segaris pada pipa, jarak interface C dianjurkan minimal menggunakan jarak 3 dp. Maka C = 3 x 0,0250 = 0,0750 ft

Panjang pipa direncanakan 0,75 Diameter shell = 0,75 x 11,3164 = 8,4873 ft

Posisi sparger direncanakan disusun bercabang 20

Maka banyak lubang =

Jumlah lubang tiap cabang =

Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan Ammonia 99,5% dengan HNO3 60%

menjadi Ammonium Nitrat.

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk

standart dished head (torisperical dished head) dan dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Dimensi Shell :

Diameter shell, inside = 11,3164 ft

Tinggi shell = 16,9746 ft

Tebal shell = 9/16 in

Dimensi Tutup :

Tebal tutup (dishead) = 3/16 in

Tinggi tutup = 1,7554 ft

Sistem Pengaduk :

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

Diameter Impeller = 3,7721 ft

Panjang blade = 0,9430 ft

Lebar blade = 0,7544 ft

Power motor = 194 hp

Sistem Pendingin :

Diameter jaket = 11,3976 ft

Tinggi jaket = 12,2412 ft

Jaket spacing = 3/16 in

Tebal jaket = 9/16 in

Tipe = Standart Perforated Pipe

Diameter lubang = 7,62 mm

Jumlah cabang = 20 buah

Lubang tiap cabang = 113 buah

Bahan Konstruksi Reaktor : Carbon steel SA – 283 grade C Jumlah reaktor : 1 buah

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

Instrumen merupakan bagian yang sangat penting bagi suatu industri kimia. Dengan adanya instrumentasi, maka dengan mudah diketahui kondisi-kondisi operasi yang sedang berlangsung.

Keselamatan kerja merupakan faktor yang sangat perlu diperhatikan, karena menyangkut keselamatan manusia dan kelancaran proses produksi.

VII.1 Instrumentasi

Instrumentasi berfungsi sebagai petunjuk (indikator), suatu perekam atau recorder, atau suatu pengontrol (controller). Dalam suatu industri kima banyak variabel-variabel proses yang perlu diukur maupun dikontrol baik secara manual maupun secara control automatic. Pada proses secara manual dipakai instrumen yang hanya berfungsi sebagai petunjuk atau pencatat saja. Tujuan utama dari pemasangan alat instrumentasi adalah :

a. Untuk menjaga variabel-variabel proses pada batas-batas operasi yang aman.

b. Laju produksi diatur dalam batas-batas yang direncanakan. c. Kualitas produksi lebih terjamin.

d. Membantu mempermudah pengoperasian suatu alat.

e. Kondisi-kondisi yang berbahaya dapat diketahui lebih dini melalui alarm peringatan, sehingga lebih menjamin keselamatan kerja.

Faktor-faktor yang sangat perlu diperhatikan dalam pemilihan instrumentasi adalah :

1. Level instrumentasinya.

2. Range yang diperlukan untuk pengukuran. 3. Ketelitian yang dibutuhkan.

4. Bahan konstruksinya.

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses. 6. Faktor ekonomi.

Jenis-jenis instrumentasi antara lain : a. Indikator

Alat yang dapat menunjukkan kondisi operasi pada suatu daerah tertentu pada suatu peralatan.

b. Recording

Alat yang dapat mencatat kondisi operasi pada suatu daerah tertentu pada suatu peralatan.

c. Controller

Alat yang dapat menunjukkan kondisi operasi dan mengendalikan kondisi tersebut apabila tidak sesuai dengan yang diinginkan.

Secara garis besar cara kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi menjadi dua bagian :

1. Operasi secara manual

Untuk instrumen jenis ini, pada akhirnya dibutuhkan tenaga kerja manusia untuk mengawasinya jika suatu saat instrumen tersebut menunjukkan suatu penyimpangan dari tujuan yang telah ditentukan pada alat tertentu, maka diperlukan tenaga kerja manusia untuk mengatur kondisi dan kerja alat agar sesuai kondisi alat ini sebagai indikator.

2. Operasi secara otomatis

Penyimpangan-penyimpangan yang timbul pada alat yang diawasi langsung dapat diatasi sendiri tanpa bantuan manusia. Intrumentasi ini biasanya bekerja secara kontroler.

Pemilihan Instrumentasi

Peralatan yang dipilih adalah yang sederhana, mudah pemakaiannya, dan jika terjadi kerusakan mudah memperbaikinya. Alat-alat kontrol yang umum dipakai dalam industri/pabrik adalah :

1. Pengukuran suhu

a. Temperatur Indikator (TI)

Fungsi : untuk melihat secara langsung suhu fluida tertentu pada suatu aliran tertentu.

b. Temperatur Controller (TC)

Fungsi : untuk mengendalikan suhu fluida dalam aliran proses pada harga yang telah ditentukan.

c. Temperatur Recorder & Controller (TRC)

Fungsi : untuk mencatat secara kontinu dan mengendalikan suhu pada harga yang telah diinginkan.

2. Pengatur tekanan

a. Pressure Indikator (PI)

Fungsi : untuk mengetahui tekanan setiap saat secara langsung pada alat.

b. Pressure Recorder (PR)

Fungsi : untuk mencatat tekanan dalam peralatan secara kontinu. c. Pressure Controller (PC)

Fungsi : untuk mengatur tekanan dalam alat proses secara kontinu, sehingga tekanan sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki.

d. Pressure Recorder & Controller (PRC)

Fungsi : untuk mengendalikan dan mencatat tekanan dalam alat proses secara kontinu.

3. Pengatur debit aliran a. Flow Recorder (FR)

Fungsi : untuk mencatat secara kontinue debit aliran yang mengalir dalam suatu pipa menuju suatu peralatan.

b. FIC (Flow Indikator Controller)

Fungsi : untuk mengetahui sekaligus mengatur suatu aliran dari fluida dalam suatu peralatan.

4. Pengatur tinggi cairan a. LI (Level Indikator)

Fungsi : untuk mengetahui level dari suatu alat setiap saat. b. LC (Level Controller)

Fungsi : untuk mengatur agar tinggi cairan tidak melebihi batas yang diperbolehkan dalam alat.

Pemasangan instrumen pada perencanaan Pabrik Ammonium Nitrat dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel VII.1 Pemasangan Instrumentasi Pabrik Ammonium Nitrat Kode Alat Nama Alat Alat Kontrol

F - 111 F - 114 E - 113 E - 115 R - 210 V - 230

Tangki penampung HNO3

Tangki penampung NH3

Heat Exchanger HNO3

Heat Exchanger NH3

Reaktor Bubling Evaporator LI PI TC TC TC,LI,PI,PC TC

VII.2 Keselamatan Kerja

Dalam suatu industri kimia, bila keselamatan kerja diperhatikan dan dilaksanakan dengan baik dan sepenuhnya, maka dampaknya adalah para pekerja dapat bekerja dengan perasaan aman dan tentram, sehingga akan meningkatkan effisiensi kerja.

Secara umum, bahaya – bahaya tersebut dapat dibagi dalam 3 kategori, yaitu :

1. Bahaya Kebakaran. 2. Bahaya Kecelakaan.

3. Bahaya Terhadap Zat – Zat Kimia. VII.2.1 Bahaya Kebakaran

A. Penyebab bahaya kebakaran berupa :

1. Kemungkinan terjadinya nyala terbuka yang datang dari unit utilitas, workshop, laboratorium dan unit-unit lainnya.

2. Terjadinya loncatan api pada saklar dan stop kontak dari instrumen lainnya.

3. Gangguan pada peralatan utilitas. B. Cara mengatasi bahaya kebakaran meliputi :

1. Pencegahan kebakaran :

a) Penempatan alat-alat utilitas yang cukup jauh dari power plant, tetapi praktis dari unit proses.

b) Bangunan seperti work shop, laboratorium dan kantor sebaiknya diletakkan sejauh mungkin dari unit proses.

c) Pemasangan unit alarm dan temperatur alarm.

d) Pemasangan isolasi yang baik pada seluruh kabel transmisi yang ada.

e) Diberikan tanda-tanda keterangan suatu tindakan yang dapat mengakibatkan kebakaran, seperti tanda dilarang merokok. 2. Pengamanan dan pengontrolan terhadap kebakaran

Apabila terjadi kebakaran, api harus dilokalisir, harus dapat diketahui kemungkinan apa saja yang dapat terjadi dan bagaimana

mengatasinya. Untuk pemakaian alat-alat pemadam kebakaran, harus diketahui jenis-jenis api, yang dibedakan atas :

a) Kelas A, api biasa yang ditimbulkan oleh bahan-bahan yang dapat terbakar, seperti keras dan kotoran-kotoran yang terdapat didalam pabrik. Untuk penanganan api jenis ini diperlukan pembasahan pada bagian-bagian dan sekitarnya.

b) Kelas B, api yang ditimbulkan oleh cairan yang mudah terbakar seperti residu. Penanganan api jenis ini dengan memberikan penutup / pembungkus bahan-bahan yang dapat sesuai dengan keperluan diatas.

c) Kelas C, api dengan perlengkapan listrik atau dari hubungan arus pendek. Tentunya untuk keperluan pemadaman api ini alat pemadam harus tidak mengandung listrik maupun dapat dialiri listrik.

d) Kelas D, api yang ditimbulkan bahan-bahan mudah meledak. 3. Karyawan

Para karyawan terutama para operator, perlu diberi bimbingan atau pengarahan yang dimaksud agar para karyawan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik, dan tidak membahayakan keselamatan jiwanya maupun keselamatan orang lain.

Adanya peraturan keselamatan kerja yang dikeluarkan oleh departement tenaga kerja bagian keselamatan kerja, misalnya Para pegawai harus memakai sarung tangan, topi pengaman, dan lain-lain. Peraturan tersebut harus dilaksanakan dalam perusahaan agar keselamatan kerja para karyawan lebih terjamin.

VII.2.2 Bahaya Kecelakaan

Pada umumnya bahaya-bahaya yang terjadi dalam suatu pabrik disebabkan oleh suatu kecelakaan dalam pengoperasian mesin pabrik, kebocoran bahan-bahan yang berbahaya, peledakan, kebakaran dan lain-lain. Usaha-usaha untuk mengurangi terjadinya bahaya-bahaya yang timbul dalam pabrik ini antara lain :

a. Bangunan pabrik

Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan. Konstruksi gedung harus dapat perhatian yang cukup besar, perlu perhatian kelengkapan-kelengkapan penunjang untuk pengamanan bahaya alamiah, seperti petir, angin dan sebagainya.

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan bangunan pabrik adalah :

 Bangunan – bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 m, maka harus diberi lampu suar

( mercu suar ).

 Sedikitnya harus ada 2 jalan keluar dari dalam bangunan. b. Ventilasi

Pada ruangan proses maupun ruangan lainnya pertukaran udara diusahakan berjalan dengan baik, sehingga memberikan kesegaran para karyawan serta dapat menghindari gangguan terhadap pernafasan. c. Perpipaan

Jalur pemprosesan yang terletak diatas tanah lebih baik dibandingkan yang terletak dibawah permukaan tanah, karena hal tersebut mempermudah pendeteksian adanya kebocoran.

Pengaturan valve sangat penting untuk pengamanan proses produksi. Bila terjadi kebocoran pada check valve, sebaiknya diatasi dengan pemasangan block disamping check valve tersebut.

Dari segi konstruksi harus dicegah pemasangan pipa 1 inchi dalam over head line. Sebelum pipa-pipa dipasang sebaiknya

dilakukan test hidrostatik yang bertujuan mencegah terjadinya stress yang berlebihan pada bagian-bagian tertentu atau pada bagian pondasi. d. Alat-alat penggerak

Peralatan penggerak hendaknya ditempatkan pada tempat-tempat tertutup atau setidaknya ditempat-tempatkan pada jarak yang lebih aman dengan peralatan lainnya. Hal ini untuk mempermudah penanganan dan perbaikan serta menjaga keamanan dan keselamatan para pekerja.

e. Pengoperasian boiler

Dalam pengoperasian boiler perlu diperhatikan segala hal, misalnya : menjaga batas-batas tekanan steam maksimal yang dapat dioperasikan, memberi daerah larangan merokok pada daerah boiler (karena bahan bakar boiler adalah fuel oil yang mudah terbakar), menggunakan alat pengaman yang telah disediakan. Tekanan kerja boiler diamankan dengan menggunakan savety valve.

f. Vessel

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat menyebabkan kerusakan fatal. Cara pencegahannya :

 Menyeleksi dengan hati – hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat digunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam produksi Ammonium Sulfat. Semua konstruksi harus sesuai dengan standart 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.

g. 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.

 Drain hole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.  Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara

sendiri – sendiri.

Memakai heat exchager 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.

h. Listrik

Pada pengoperasian maupun perbaikkan instalasi listrik hendaknya selalu menggunakan alat pengaman yang telah disediakan, dengan demikian para pekerja dapat terjamin keselamatannnya. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut :

1. Peralatan yang sangat penting seperti swicher dan transformer sebaiknya diletakkan ditempat yang aman dan tersendiri.

2. Peralatan listrik dibawah tangan sebaiknya diberikan tanda-tanda tertentu dengan jelas.

3. Sebaiknya disediakan pembangkit tenaga (power supply) cadangan.

4. Semua bagian pabrik harus diberikan penerangan yang cukup.

VII.2.3 Bahaya terhadap zat kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan – bahan berupa gas yang tidak

berbau atau yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara lainnya adalah memberikan tanda – tanda atau gambar – gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat – alat yang berbahaya, sehinga semua orang yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal – hal tersebut diatas, usaha – usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal – hal sebagai berikut :

1. Didalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.

2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang alasnya berpaku.

Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memakai daerah proses diharuskan menggunakan topi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang – barang dari atas.

VII.3 Alat Pelindung Diri

1. Topi Keselamatan (Safety head)

Alat ini digunakan untuk melindungi kepala terhadap benturan benda–benda yang kemungkinan dapat menimpa, kejutan listrik, dan kontak dengan bahan kimia berbahaya.

2. Alat Pelindung Mata (Eye gogle)

Alat ini digunakan untuk melindungi mata dari benda–benda yang melayang (debu), garam, cahaya menyilaukan, dan percikan bahan kimia yang berbahaya.

3. Alat Pelindung Muka (Face shield)

Alat ini digunakan untuk melindungi muka dari atas hingga leher. Jenis–jenis dari alat ini adalah :

a. Warna kuning, untuk melindungi dari bahan kimia yang berbahaya seperti asam atau alkali.

c. Pelindung khusus, untuk perlindungan terhadap pancaran sinar Ultraviolet dan infrared.

4. Alat Pelindung Telinga

Alat ini untuk melindungi telinga dari kebisingan yang dapat menimbulkan penurunan daya dengar yang menyebabkan ketulian. Jenis–jenisnya antara lain :

a. Ear plug, digunakan di daerah dengan tingkat kebisingan hingga 95 dB.

b. Ear muff, digunakan di daerah dengan tingkat kebisingan di atas 95 dB.

5. Alat Pelindung Pernafasan

Alat ini digunakan untuk melindungi hidung dan mulut dari berbagai gangguan yang dapat membahayakan pernafasan karyawan. Jenis–jenisnya antara lain :

a. Masker kain, digunakan di tempat kerja dengan ukuran debu lebih dari 10 mikron.

b. Masker berfilter untuk debu (warna merah), digunakan untuk melindungi dari debu dengan ukuran rata–rata 0,6 mikron sebanyak 90 %.

c. Masker berfilter untuk debu dan gas (warna kuning), digunakan untuk melindungi debu dengan ukuran rata–rata 0,6 mikron sebanyak 99,99 % dan dapat menyerap gas asam, uap bahan organik, fumes, asap dan kabut hingga 0,1 % volume atau 10 kali konsentrasi maksimum yang diijinkan.

e. Masker gas dengan udara dari blower yang digerakkan tangan (A hand operated blower), digunakan di daerah dengan kadar oksigen kurang, karena kontaminasi yang tinggi dan dapat digunakan terus–menerus selama blower diputar dimana pengambilan udara blower harus dari tempat yang bersih dan bebas dari kontaminasi.

6. Alat Pelindung Kepala

a. Kerudung kepala (hood), digunakan untuk melindungi seluruh kepala dan bagian muka terhadap kotoran bahan lainnya yang dapat membahayakan maupun mengganggu kesehatan.

b. Kerudung kepala dengan alat pernafasan, digunakan di daerah yang berdebu atau terdapat gas, uap, fumes tidak lebih dari 1 % atau 10 kali konsentrasi maksimum yang diijinkan.

c. Kerudung kepala anti asam atau anti alkali, digunakan untuk melindungi seluruh bagian kepala dan muka dari percikan bahan kimia yang bersifat asam atau alkali.

7. Sarung Tangan

Alat ini digunakan untuk melindungi tangan dari bahaya fisik, kimia, dan listrik. Adapun jenis–jenis alat ini sebagai berikut : a. Sarung tangan kulit, digunakan untuk melindungi tangan bila

bekerja dengan benda keras, kasar dan tajam.

b. Sarung tangan asbes, digunakan bila bekerja dengan benda panas. c. Sarung tangan katun, digunakan bila bekerja dengan peralatan

untuk oksigen.

d. Sarung tangan karet, digunakan saat bekerja dengan bahan kimia berbahaya, iriatif dan korosif.

e. Sarung tangan listrik, digunakan bila bekerja dengan kemungkinan terkena bahaya listrik.

8. Sepatu Pengaman

Alat ini digunakan untuk melindungi kaki terhadap bahaya yang dapat mengakibatkan kecelakaan kerja. Jenis–jenis alat ini sebagai berikut :

a. Sepatu keselamatan (Safety shoes), digunakan untuk melindungi kaki dari kemungkinan tertusuk benda tajam atau keras, bahan kimia yang korosif, tertusuk benda serta menjaga seseorang agar tidak terpeleset oleh air atau minyak.

b. Sepatu karet (Rubber shoes), digunakan untuk melindungi kaki terhadap bahan kimia yang berbahaya.

c. Sepatu listrik, digunakan untuk melindungi kaki terhadap kemungkinan tersengat aliran listrik.

9. Baju Pelindung

Alat ini digunakan untuk melindungi seluruh bagian tubuh. Jenis–jenis alat ini antara lain adalah :

a. Baju pelindung yang tahan terhadap asam alkali, digunakan untuk melindungi tubuh dari percikan bahan kimia berbahaya baik asam atau alkali.

b. Baju pelindung tahan percikan pasir atau logam, digunakan untuk melindungi tubuh saat membersihkan logam dengan semburan pasir

Dengan usaha-usaha untuk menjamin keselamatan kerja para karyawan akan diharapkan semangat dan ketenangan kerja dapat dirasakan, sehingga hasil kerja lebih baik dan efisien.

BAB VIII

UTILITAS

Setiap industri kimia mutlak harus memiliki utilitas. Unit ini merupakan penunjang berlangsungnya proses produksi utama, sehingga kapasitas produksi semaksimal mungkin dapat tercapai.

Utilitas pada pabrik Ammonium Nitrat ini meliputi unit – unit sebagai berikut :

1. Unit Penyediaan Uap (Steam)

2. Unit Penyediaan Air

3. Unit Penyediaan Tenaga Listrik

4. Unit Penyediaan Bahan Bakar

VII.1. UNIT PENYEDIAAN UAP (STEAM)

Unit ini berfungsi menyediakan kebutuhan steam yang digunakan sebagai media pemanas pada Evaporator dan Heater. Jumlah uap air (Steam) yang dibutuhkan untuk memproduksi Ammonium Nitrat adalah :

Heater NH3 = 890,4856 kg/jam

Heater HNO3 = 4506,5707 kg/jam

Evaporator = 128,8224 kg/jam

5525,8786 kg/jam

Kebutuhan steam per jam = 5525,8786 kg/jam

h - hf

Faktor Evaporasi =

970,3

Severn, pers. 173

1189,82 - 309,048

= 970,3 = 0,9077

Dengan memperhitungkan faktor keamanan dan kebocoran, maka direncanakan

Steam yg dihasilkan = 1.2 x 12182,3520

= 14618,8224 lb/jam

jumlah steam yang dihasilkan

Air yang dibutuhkan = faktor evaporasi

14618,8224 lb

= 0,9077 = 16104,7847 jam

Dianggap air yang dapat disirkulasi = 80%

= 80% x 16104,7847

= 12883,8278 lb / jam

Jadi air yang harus ditambahkan (make up water)

= 16104,7847 - 12883,8278

= 3220,9569 lb / jam

Kapasitas boiler :

ms x ( h - hf )

Q =

1000

Severn, pers. 171

Dengan : Q = Kapasitas boiler ( KBtu / jam )

ms = Massa steam yang dihasilkan ( lb / jam )

hg = Entalpi steam ( Btu / lb )

 

hf = Entalpi liquida ( Btu / lb )

Steam yang digunakan adalah saturated steam pada 200 oC

Dari Steam Table (Himmelblau, App. C.1, hal 645) diperoleh :

hg = 1189,82 Btu / lb

hf = 309,048 Btu / lb

16104,7847 x 1189,82 - 309,048

Q =

1000

= 14184,6434 Btu / jam

Menghitung Power Boiler :

ms x ( h - hf )

hp Boiler =

970,3 x 34,15

Severn, pers. 172

16104,7847 x 1189,82 - 309,048

=

970,3 x 34,15

= 428,0768 hp  428 hp

Keterangan :

Angka – angka 970,3 dan 34,15 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/jam dari air pada suhu 212 oF menjadi uapa kering pada suhu 212 oF pada tekanan 1 atm dan untuk kondisi demikian diperlukan enthalpi sebesar 970,3 Btu/lb.

Menghitung Heating Surface : 

Heating Surface Boiler = 10 ft2 x hp boiler

Severn, pers. 140

= 10 ft2 x 428,0768

= 4280,7679 ft2

Menghitung kebutuhan bahan bakar :

ms x ( h - hf )

mf = eb x f

Severn, pers. 175

Dengan : mf = Berat bahan bakar yang digunakan, lb / jam

ms = Berat steam yang dihasilkan, lb / jam

h = Entalpi steam yang dihasilkan, Btu / lb

hf = Entalpi liquida masuk, Btu / lb

eb = Effisiensi boiler ( dianggap 70% )

f = Nilai kalor bahan bakar, Btu / jam

Digunakan diesel oil 33 oAPI = 19500 Perry 3rd ed, p. 1629

16104,7847 x 1189,82 - 309,048

mf =

0,7 x 19500

= 1039,1680 lb / jam

Spesifikasi :

Nama Alat : Boiler

Fungsi : Menghasilkan steam

Tipe : Fire Tube Boiler

Rate Steam : 14184,6434 Btu / jam

Kapasitas : 16104,7847 lb / jam

Heating Surface : 4280,7679 ft2

Jenis bahan bakar : Diesel Oil 33 oAPI

Rate bahan bakar : 1039,1680 lb / jam

Power : 428 hp

Jumlah : 1 buah

VIII.2. UNIT PENYEDIAAN AIR

Air merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu industri kimia demikian pula dengan pabrik Ammonium Nitrat ini. Kebutuhan akan air ini direncanakan dapat dipenuhi dari air sungai, namun air sungai harus diolah terlebih dahulu dalam unit pengolahan air agar layak dipakai. Air sungai diperoleh dari sungai yang berlokasi disekitar pabrik dengan kondisi yang telah memenuhi syarat sebagai air yang digunakan untuk keperluan utilitas. Air sungai yang dipompa kedalam bak penampung dilewatkan penyaring atau sekat untuk mencegah terbawanya kotoran – kotoran yang berukuran besar masuk ke bak penampung. Air dari bak penampung kemudian diolah lebih lanjut sesuai kebutuhan untuk menghemat pemakaian air maka dilakukan sirkulasi. Kebutuhan air dalam Pabrik Ammonium Nitrat ini meliputi :

1. Air Sanitasi 2. Air Pendingin

3. Air Umpan Boiler

VIII.2.1. Air Sanitasi

Air sanitasi dipakai untuk keperluan para karyawan dilingkungan pabrik untuk konsumsi, cuci, mandi, dan laboratorium serta perkantoran dan lain – lain. Karena air ini berhubungan langsung dengan kesehatan, air sanitasi ini harus memenuhi standart kualitas tertentu, sebagai berikut :

1. Syarat Fisik

 Suhu : Suhu Kamar

 Warna : Jernih (tidak berbau)

 Rasa : Tidak berasa

 Kekeruhan : Kurang dari 1 mg SiO2/lt

2. Syarat Kimia

Tidak mengandung zat – zat organik maupun anorganik yang terdapat didalam air seperti, PO4, Hg, Cu, serta harus memenuhi standart kesehatan

yang ditetapkan WHO. 3. Syarat Bakteriologis

Tidak mengandung kuman maupun bakteri terutama bakteri patogen. Angka kuman dari bakteriologi harus nol, untuk memenuhi persyaratan yang terakhir setelah proses penjernihan harus diberi tambahan desinfektan seperti Chlor atau kaporit.

Kebutuhan air sanitasi untuk Pabrik Ammonium Nitrat ini sebagai berikut :

- Untuk keperluan air minum dan toilet, per satu orang = 0,1 m3 / hari

Jumlah karyawan pabrik = 172 orang

Kebutuhan air per hari = 172 x 0,1 = 17,2 m3 / hari

- Untuk keperluan laboratorium = 10,0 m3 / hari

- Untuk poliklinik = 10,0 m3 / hari

- Untuk penyiraman taman = 0,3 m3 / hari

- Untuk kebersihan pabrik = 0,5 m3 / hari

- Untuk cadangan = 5,0 m3 / hari

Total kebutuhan air sanitasi = 43,0 m3 / hari

Kebutuhan air pendingin dalam pabrik Ammonium Nitrat ini digunakan untuk mendinginkan alat – alat seperti yang terlihat pada tabel VIII.1. Air dalam perencanaan ini tersirkulasi terus sehingga perlu persediaan air tambahan yang digunakan untuk mengatasi kemungkinan hilangnya air akibat kebocoran pipa aliran.

Tabel VIII.1. Kebutuhan Air Pendingin

No. Nama Peralatan Kebutuhan ( kg / hari )

1 Reaktor 4362464,0831

2 Barometric Condensor 5022428,3514

Total 9384892,4345

Densitas air pada suhu 30 oC = 995,6470 kg/m3

Perry 6th ed, tabel 3-28

9384892,4345 m3

Rate Volumetrik =

995,6470 = 9425,9235 hari

Hal yang harus diperhatikan untuk pendingin adalah :

 Kesadahan dapat memberikan efek pembentukan kerak

 Silika, penyebab korosi

 Minyak, penyebab terganggunya efisiensi film corrosion inhibitor

Mengingat kebutuhan air sebagai media pendingin ini cukup besar maka perlu dilakukan sirkulasi untuk penghematan pemakaian air, dengan menggunakan Cooling Tower.

Dianggap kehilangan air pada waktu sirkulasi adalah 10% dari total air

= 942,5923 m3 / hari

Jadi jumlah air pendingin yg disirkulasi = 90% x 9425,9235

= 8483,3311 m3 / hari

Jadi air baru yg harus ditambahkan (Makae Up Water) = 942,5923 m3 / hari

8483,3311 m3

Rate aliran masuk cooling tower =

24 x 60 = 5,8912 menit

= 1556,2789 gpm

Untuk keperluan diatas digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai

berikut :

Nama Alat : Cooling Tower

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.

Kapasitas air : 1556.2789 gpm

Temperatur air masuk : T1 = 122 oF = 50 oC

Temperatur air keluar : T2 = 86 oF = 30 oC

Temperatur wet bulb, Twb = 70 oF ( Diambil kondisi Surabaya 70%

Relative Humidity , 30 oC )

Temperatur approach ( T2 - Twb ) = 86 - 70 = 16 oF

Temperatur range ( T1 - T2 ) = 122 - 86 = 36 oF

Diperoleh water concentration = 1,875 gal / min ft3 Perry 6th ed, fig. 12-14

1556,279

Luas menara =

1,875 = 830,015 ft

2

Perry 6th ed, p.12 – 15 : untuk range pendingin 25 – 35 oF, maka tinggi menara antara 15 – 20 ft. Oleh karena pendingin yang dikehendaki 27 oF, temperature approach 16 oC (range approach 15 – 20 oF), maka tinngi menara cooling tower = 16 ft.

Power Fan :

Asumsi : Performance dari cooling tower 90%

Dari Perry 6th ed, fig. 12-15, diperoleh :

- 0,03 hp / ft2 area tower

- Power fan = 830,015 x 0,03 = 24,9005 hp

- Diambil power = 25 hp

Spesifikasi :

Nama Alat : Cooling Tower

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai sampai

Suhu 30 oC

Tipe : Induce Draft Cooling Tower

Tinggi : 16 ft

Bahan : Cast Iron

Perlengkapan fan : - Power motor fan : 25 hp

- Jumlah : 1 buah

VIII.3. Air Umpan Boiler

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

 Bebas dari penyebab korosi seperti asam dan gas – gas yang terlarut.

 Bebas dari penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan dan suhu

yang tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silika. Kesadahan maksimum adalah 150 ppm.

 Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin.

Kebutuhan umpan boiler sebesar = 16104,7847 lb / jam

= 7305,0824 kg / jam

= 175321,9780 kg / hari

Densitas air ( pada suhu 30 oC = 995,6470 kg/m3

Perry ed 6, tab 3.28

175321,9780 m3

Rate Volumetrik =

995,6470 = 176,0885 hari

Dianggap kehilangan air kondensat pada boiler = 20%

Kehilangan air kondensat = 0,2 x 176,0885

= 35,2177 m3 / hari

Air kondensat dari boiler yang dapat dipakai sebagai air umpan boiler ;

= 0,8 x 176,0885

= 140,8708 m3 / hari

Air baru ( make up water ) yang harus diperlukan untuk umpan boiler

= 176,0885 - 140,8708

= 35,2177 m3 / hari

BEP = CF + 0,3 CSV x 100% S - 0,7 CSV - CV

BEP = 38%

Gambar XI.1. Grafik BEP

0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% Kapasitas Produksi

Ju

m

lah

(

Mi

lyar

R

u

p

iah

)

B iaya Tetap B iaya P roduks i B iaya

P enjualan B E P

BAB XII – DISKUSI DAN KESIMPULAN 

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat dengan Proses FAUSER  _XII ‐   

BAB XII

DISKUSI DAN KESIMPULAN

XII.1. DISKUSI

Perancangan pabrik ammonium nitrat dengan proses Fauser, yang menggunakan bahan baku Ammonia ( 99,5 % ) dan Asam Nitrat ( 60 % ), berlangsung dalam tekanan 3,5 atm dan suhu 175 oC menghasilkan ammonium nitrat 75%. Setelah melewati unit pemurnian produk menggunakan evaporator, diperoleh produk ammonium nitrat dengan kemurnian 95%.

Kelayakan pra rencana pabrik ammonia ditinjau dari segi : 1. Ekonomi

2. Lokasi Pabrik

XII.1.1. Ekonomi

Untuk mengetahui kelayakan pabrik ini dari segi ekonomi telah dilakukan perhitungan Internal Rate of Return ( IRR ), Pay out time (POT) dan Break Even Point ( BEP ).

Internal rate of return pabrik yang direncanakan sebesar 25,29%. Angka ini lebih besar dari bunga bank yang berlaku saat ini.

Modal pabrik ini akan kembali setelah pabrik berproduksi 3 tahun 8 bulan, waktu ini relatif cukup jika dilihat berdasarkan perkiraan umur pabrik.

Pabrik ini akan impas jika berproduksi dengan kapasitas 8% dari kapasitas produksi terpasang, sehingga pabrik ini cukup fleksibel terhadap pengaturan kapasitas produksinya.

XII.1.2. Faktor Lokasi

Pemilihan lokasi dalam Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat ini adalah Gresik, Jawa Timur. Dengan mempertimbangkan faktor – faktor

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

pemasaran, daerah persediaan power dan bahan bakar, persediaan air, daerah pemasaran, iklim dan cuaca, seperti yang telah dibahas di BAB IX

XII.2. KESIMPULAN

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

1. Perencanaan operasi : 24 jam/hari 330 hari per tahun 2. Proses yang digunakan : Kontinu

3. Kapasitas produksi : 200.000 ton per tahun

4. Bahan baku : Ammonia dan Asam Nitrat

5. Konsumsi Utilitas :

 Air : 1224,9721 m3 / hari

 Steam : 16104,7847    lb / jam

 Bahan bakar : 782,8274 lt / hari

 Listrik : 721,3370 KWH

6. Bentuk perusahaan : Perseroan terbatas 7. Struktur Organisasi : Garis dan staff 8. Jumlah Tenaga kerja : 172 orang

9. Umur pabrik : 10 tahun

10.Masa konstruksi : 2 tahun

11.Lokasi pabrik : Kawasan Gresik, Jawa Timur 12.Analisa Ekonomi

Pembiayaan :

 Modal tetap ( FCI ) = Rp         1.493.630.501.010,34  Modal kerja ( WCI ) = Rp         12.890.770.981,27  Modal total ( TCI ) = Rp         1.506.521.271.991,61

Penerimaan

BAB XII – DISKUSI DAN KESIMPULAN 

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat dengan Proses FAUSER  _XII ‐   

Rentabilitas perusahaan

 Investasi pada akhir masa produksi = Rp 1.794.568.139.196,41   Waktu pengembalian modal ( POT ) = 3,75 tahun

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

DAFTAR PUSTAKA

Badger, W. L & Banchero, J.T.,”Introduction to Chemical Engineering”

Mc Graw – Hill Book Company, Inc, New York, 1982.

Brownell, Llyod E, Edwin H Young. 1959. “Process Equipment Design : Vessel Design”. John Wiley & Sons. Inc - New York.

Foust, Alan S. 1980. “Principles of Unit Operation 2nd Edition”. John Wiley & Sons. Inc – Canada.

Faith, W. L., Keyes D.B. and clark Ronald L., “Industrial Chemicals” second edition, New York, 1960.

Geankoplis, Cristie J. 1993. “Transport Process and Unit Operations 3rd Edition”. Prentice Hall. Inc – New Jersey.

Hesse,H.C. and Ruston, J.H.,1945,”Process Equipment Design”, 9th ed, D.van Nostrad Company, Inc. Princeton, New Jersey, New York.

Kern. Donald Q. 1985. “Process Heat Transfer”. Mc Graw – Hill, Inc.

Kirk – Othmer. 1985. “Concise Encyclopedia of Chemical Technology”, John Wiley & Sons. Inc – New York

Mc. Cabe W.L. and Jc. Smith, “Unit Operation of Chemical Engineering”, 4th edition, Mc Graw Hill Kogakusha, Tokyo, 1985.

Perry, R. H. Green, D. W. 1997. “Chemical Engineering Handbook 7TH Edition”. Mc Graw – Hill. Inc – New York.

Perry, R. H. Green, D. W. 1997. “Chemical Engineering Handbook 6TH Edition”. Mc Graw – Hill. Inc – New York.

Peter, Max’s, Klous D. Timmerhous. 1991. “Plant Design and Economic for Chemical Engineers 4th”. Mc Graw – Hill. Inc – Singapore

DAFTAR PUSTAKA

 

 

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat dengan Proses UCB   DAFTAR PUSTAKA ‐   

 

Smith, J. M. Van Ness, H. C. Abbot, M. M. 1996. “Introduction to Chemical Engineering Thermodinamics”. Mc Graw – Hill. Inc. Singapore

Ulrich, Gael D. 1984. “A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”. John Wiley & Sons. Inc – Canada

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :