PABRIK SODIUM SULFATE DARI SULFURIC ACID DAN SODIUM FORMATE DENGAN PROSES FORMIC ACID.

PABRIK SODIUM SULFATE

DARI SULFURIC ACID DAN SODIUM FORMATE

DENGAN PROSES FORMIC ACID

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

SITA ARIDEWI

NPM. 0831010012

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

PABRIK SODIUM SULFATE

DARI SULFURIC ACID DAN SODIUM FORMATE

DENGAN PROSES FORMIC ACID

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

SITA ARIDEWI

NPM. 0831010012

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK SODIUM SULFATE

DARI SULFURIC ACID DAN SODIUM FORMATE

DENGAN PROSES FORMIC ACID

Disusun Oleh :

SITA ARIDEWI

NPM. 0831010012

Telah dipertahankan dihadapan Dan diterima oleh Dosen Penguji

Pada tanggal 13 April 2012

Tim Penguji : Pembimbing :

1. 1.

Ir. Sutiyono, MT Ir. Ely Kurniati, MT

NIP. NIP.19641018 199203 2 001 2.

Ir. Lucky Indriati Utami, MT NIP.

3.

Ir. Nur Hapsari, MT NIP.

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Surabaya

Ir. Sutiyono, MT NIP.

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK SODIUM SULFATE DARI SULFURIC ACID DAN SODIUM FORMATE DENGAN PROSES FORMIC ACID

Oleh :

Sita Aridewi 0831010012

Telah Diterima dan Disetujui

Mengetahui, Dosen Pembimbing

Ir. Ely Kurniati, MT NIP. 19641018 199203 2 001

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Sodium Sulfate Dari Sulfuric Acid Dan Sodium Formate Dengan Proses Formic Acid”, 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 Sodium Sulfate Dari Sulfuric Acid Dan Sodium Formate Dengan Proses Formic Acid” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literature , data-data , majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

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

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Ely Kurniati, MT

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

“Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orang tua 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 , April 2012

INTISARI

Perencanaan pabrik Sodium Sulfate ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 35.000 ton/tahun dalam bentuk serbuk. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Sodium Sulfate merupakan bahan kimia yang banyak digunakan pada industri kimia di bidang : powder detergent, pulp & paper, tekstil, kaca dan industri kimia lainnya.

Secara singkat, uraian proses dari pabrik Sodium Sulfate sebagai berikut :

Pertama – tama sodium formate dan sulfuric acid direaksikan membentuk sodium sulfate dan formic acid. Cmpuran kemudian difiltrasi untuk memisahkan formic acid sebagai produk samping dan sodium sulfate sebagai produk akhir. Formic acid diuapkan dan diambil dari alat evaporator, sedangkan untuk sodium sulfate dikeringkan dan dihaluskan dengan ball mill.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar , Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perusahaan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 175 orang Sistem Operasi : Continuous

Analisa Ekonomi :

Massa Konstruksi : 2 tahun

Umur Pabrik : 10 tahun

Fixed Capital Investment (FCI) : Rp 148.784.970.958

Working Capital Investment (WCI) : Rp 9.439.972.363

Total Capital Investment (TCI) : Rp 158.224.943.322

Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp 98.882.987.949

Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp 33.286.471.731 - Steam = 1.145.568 lb/hari

- Brine = 159 m3/hari

- Listrik = 7.872 kW/hari

- Bahan Bakar = 8.160 liter/hari

 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp 24.526.943.631

 Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp 251.754.406.987

 Bunga Bank : 14 %

 Internal Rate of Return : 27,13 %

 Pay Out Periode : 4 tahun

 Break Even Point (BEP) : 30,17 %

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrument pada Pabrik VII-5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher VII-7 Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian VIII-7 Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin VIII-9 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses VIII-62

Tabel IX.1. Pembagian LuasPabrik IX-8 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses X-11 TabelX..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 Tabel XI.4.F. Perhitungan discount cash flow rate of return XI-15

Tabel D.1. Data Annual Index D-1 Tabel D.2. Daftar harga peralatan proses D-3

Tabel D.3. Daftar harga peralatan utilitas D-4 Tabel D.4. Gaji Karyawan D-5

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 Gambar XI.1 Grafik BEP XI-17 Gambar D.1 Grafik CE Plant Cost Index XI-2

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

KATA PENGANTAR ii

INTISARI iv

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR ISI viii BAB I PENDAHULUAN I - 1 BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 1

BAB III NERACA MASSA III - 1 BAB IV NERACA PANAS IV - 1 BAB V SPESIFIKASI ALAT V - 1 BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII -1 BAB VIII UTILITAS VIII-1 BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX - 1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN X - 1 BAB XI ANALISA EKONOMI XI - 1 BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN XII - 1 DAFTAR PUSTAKA

Pendahuluan

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sodium sulfate adalah salah satu bahan yang sangat diperlukan sebagai produk hulu. Sodium sulfat banyak digunakan sebagai salah satu bahan pembuat kertas, deterjan, gelas dan lain-lain.

Soduim sulfate pada zaman dahulu dapat diperoleh dari danau yang ada di Amerika. Selain itu dapat diperoleh dengan mereaksikan senyawa sodium dengan asam sulfat, misalnya NaCl dengan H2SO4. Yang merupakan senyawa sodium yang pertama kali ditemukan oleh Sir Humphry pada tahun 1807. Senyawa sodium dialam terdapat banyak dalam jumlah yang berlimpah dan dlam bentuk yang alami, Misalnya NaCl dalam air laut, NaNO3 di Chili dan Peru, Na2CO3 di Australia dan Afrika Timur, Borak ( Na2BO4.10 H2O ) di India, Tibet dan California.

Pengolahan sodium sulfate dari air danau ( Searles Lake ) yang berasal dari California ini dimulai pada tahun 1916 sebagi hasil samping pembuatan KCl, sedangkan yang berasal dari batuan ( mineral ) diproduksi secara besar-besaran pada tahun 1980.

Pada tahun 1884 telah dikembangkan proses kraft paper pulp, Pengembangan ini menjadikan sodium sulfat merupakan bahan yang sangat penting. Penelitian dan pengembangan sodium sulfate dari tahun ke tahun

Pendahuluan

semakin maju dan berkembang dan telah dilakukan pemnyempurnaan dalam pembuatannya sehingga banyak dikenal metode proses pembuatannya. Pada pabrik – pabrik kertas yang banyak memakai kraft maka banyak pula sodium sulfate yang digunakan. Sebagian besar dri produk sodium sulfate dipergunakan untuk pabrik kertas dengan proses kraft.

1.2. Manfaat

Kegunaan terbesar dari sodium sulfate adalah pada bidang industri pulp dan paper, dimana larutan sodium sulfate berfungsi sebagai bahan pemasak dan bahan pencuci dari pulp. Kegunaan laindari sodium sulfate dapat kita lihat pada industri detergen, industri gelas atau serat dan industri tekstil.

1.3. Aspek Ekonomi

Kebutuhan sodium sulfate di Indonesia, semakin meningkat sejalan dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan kertas di Indonesia. Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tahun

Kapasitas Produksi (ton/th)

2004 45.000 2005 45.000 2006 50.280 2007 50.718 2008 55.615 2009 59.486

Pendahuluan

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

Dari grafik di atas, dengan metode regresi linier maka diperoleh persamaan untuk mencari kebutuhan pada tahun tertentu dengan persamaan :

Y = 2991,8 X – 5952030,2

Keterangan : Y = Kebutuhan (ton/tahun) X = Tahun ke-n

Pabrik Magnesium Karbonat ini direncanakan beroperasi pada tahun 2014 sehingga untuk mencari kebutuhan pada tahun 2012, maka X = 2014.

Kebutuhan pada tahun 2014 :

Y = [ 2991,8 x 2014 ] – 5952030,2 = 73.455 ton/th

Untuk kapasitas terpasang pabrik, diambil asumsi 47% dari kebutuhan total, sehingga kapasitas pabrik = 47% x 73.455 ton/tahun = 34524  35.000 ton/tahun

Pendahuluan

1.4. Sifat Bahan Baku Dan Produk 1.4.1. Bahan Baku

1.4.1.1 Sodium Formiat ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 )

Nama lain : Salachlor, Formic Acid Sodim Salt Rumus Molekul : HCOONa

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 68 Warna : Putih

Bau : Tidak berbau Bentuk : Kristal Spesific Gravity : 1,919

Melting Point : 253 0C

Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 2610C

Solubility, Cold Water : 44 Kg b / 100 Kg H2O ( H2O = 00C ) Solubility, Hot Water : 160 Kg b / 100 Kg H2O ( H2O = 1000C ) Komposisi supplier PT. Karya Inti Mandiri :

HCOONa = 98,0 % NaOH = 0,2 % NaCl = 0,2 % Na2CO3 = 0,5 % Na2S = 0,1 % H2O = 1,0 % Total = 100,0 %

Pendahuluan

1.4.1.2 Sulfuric Acid ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 )

Nama lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate Rumus Molekul : H2SO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : Tidak berwarna Bau : Tajam dan khas Bentuk : Liquid pekat

Spesific Gravity : 1,834 Melting Point : 10,49 0C

Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 340 0C Solubility, Cold Water : Larut sedikit

Komposisi supplier PT. Petrokimia Gresik : H2SO4 = 98,0 %

H2O = 2,0 % Total = 100,0 %

Pendahuluan

1.4.2. Produk samping

1.4.2.1 Formic Acid ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 ) Nama lain : Methanioc Acid, Asam semut

Rumus Molekul : HCOOH Rumus Bangun :

O HO

Berat Molekul : 46

Warna : tidak berwarna Bau : Tajam / pedas Bentuk : Liquid

Spesific Gravity : 1,220 Melting Point : 8,6 0C Boiling Pont : 100,8 0C Solubility, Cold Water : Larut sedikit

Kegunaan produk samping formic acid : ( Chemicalland21 ) 1. Industri Decalcifier : Sebagai bahan tambahan dan filler 2. Industri Pencelupan Wool : Sebagai bahan pereduksi warna 3. Industri Karet : Sebagai bahan aditif untuk regenerasi 4. Industri Electroplating : Sebagai bahan tambahan

5. Industri Kimia Lainnya : Sebagai bahan baku Alkylating agent, Carboxylating agent dan farmasi

Pendahuluan

1.4.3. Produk Utama

1.4.3.1 Sodium Sulfate ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 ) Nama lain : Thenardite, Salt Cake, Trona

Rumus Molekul : NaSO4

Rumus Bangun : O Na+ O- S

O- Na+ O Berat Molekul : 142

Warna : Putih

Bau : Tidak berbau Bentuk : serbuk

Spesific Gravity : 2,700 Melting Point : 880 - 888 0C

Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 1100 0C Solubility, Cold Water : 5 Kg b / 100 Kg H2O ( H2O = 00C ) Solubility, Hot Water : 42 Kg b / 100 Kg H2O ( H2O = 1000C )

Kegunaan produk utama Sodium Sulfate : ( Chemicalland21 ) 1. Industri Powder Detergent : Sebagai bahan tambahan dan filler 2. Industri Pulp & Paper : Sebagai bahan pembuat kertas kraft 3. Industri Pencelupan Tekstil : Sebagai levelling agent

4. Industri Kaca : Sebagai bahan penghilang gelembung

5. Industri Kimia Lainnya : Sebagai bahan baku Industri Alkali Carbonate, Alkali hyposulfite dll.

Seleksi dan Uraian Proses

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1. Macam Proses

Beberapa tahun perkembangan dalam teknologi, pembuatan sodium sufate ini dapat dilakukan dengan lima macam cara atau proses dan bahan baku yang dipergunakan juga berbeda pula.

Proses pembuatan sodium sulfate dapat dibedakan menjadi dua bagian utama yaitu proses pembuatan dengan bahan baku garam dan proses pembuatan dengan bahan baku selain garam. Adapun proses yang dapat digunakan dalam pembuatan sodium sulfate adalah :

1. Sodium Sulfate dari Fibre ( rayon / viscose )

2. Sodium Sulfate dari Glauber’s Salt dengan proses Messo 3. Sodium Sulfate dari Garam dengan proses Mannheim 4. Sodium sulfate dari Methionine

Seleksi dan Uraian Proses

2.1.1. Sodium Sulfate dari Fibre ( rayon / viscose )

Gambar 2.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Sodium Sulfate dari Fibre ( rayon / viscose )

Pada proses ini, sodium sulfate dibuat dengan cara memintal serat viscose kedalam sulfuric acid dan kemudian produk sodium sulfate dapat mengendap. Reaksi yang terjadi :

Seleksi dan Uraian Proses

Cell = Cellulose

Berdasarkan reaksi tersebut, maka sodium sulfate yang dihasilkan merupakan bahan baku utama yang merupakan produk samping dari pemintalan serat viscose dengan penambahan sulfuric acid, sebelum proses pemurnian dilakukan.

Pada proses pemurnian, reaksi antara serat viscose dan sulfuric acid dilakukan pada spinbath crystallizer, dimana sodium sulfate yang dihasilakan dikristalkan dalam bentuk Glauber’s Salt ( Na2SO4.10 H2O ) pada suhu kristalisasi < 20oC. Glauber’s salt kemudian diumpankan pada melter, dimana pada melter Glauber’s salt dikalsinasi pada suhu 32,38 oC untuk melepaskan 10 molekul H2O dengan cara menambahkan air proses, sehingga membentuk padatan sodium sulfate. Untuk menghilangkan kandungan asam ( sulfuric acid ) yang masih terkandung dalam larutan, maka ditambahkan larutan NaOH untuk menetralkan asam. Pada melter dilakukan pemanasan untuk mengurangi kandungan air dalam larutan.

Konsumsi energi pada pabrik ini dapat dikurangi dengan menggunakan multi efek evaporator, karena pemakaian multi efek evaporator dapat menghemat penggunaan steam pada pabrik.

Larutan sodium sulfat dari unit melter (evaporative crystallization), kemudian diumpankan pada centrifuge untuk memisahkan cake sodium sulfate dan mother liquor dikembalikan pada melter untuk proses selanjutnya.

Seleksi dan Uraian Proses

Cake sodium sulfate kemudian dikeringkan pada dryer dengan udara panas dan kemudian didinginkan pada cooler untuk kemudian disaring pada screen dengan ukuran disesuaikan dengan kebutuhan pasar ( ± 20 – 40 mesh ).

2.1.2. Sodium Sulfat dari Glauber’s Salt dengan proses Messo

Gambar 2.2. Diagram Alir Proses Pembuatan Sodium Sulfate dari Glauber’s Salt dengan proses Messo

Pada proses Messo, larutan brine jenuh (saturated brine) yang mengandung sodium sulfate merupakan bahan baku utama dan dapat diperoleh dari beberapa air tanah atau danau yang mengandung sodium sulfate (Sear Lake

Seleksi dan Uraian Proses

pendinginan, dimana pada saat pendinginan, sodium sulfate terkristalisasi membentuk Glauber’s salt ( Na2SO4.10 H2O ).

Kristalisasi : Na2SO4(L) + 10 H2O(L) Na2SO4.10 H2O(C)

Larutan Glauber’s salt kemudian diumpankan pada centrifuge untuk memisahkan Kristal yang terbentuk dengan mother liquor, dimana Kristal yang terbentuk diumpankan ke dalam remelting vessel, sedangkan mother liquor dikembalikan kembali menuju ke alat cooling.

Pada remelting vessel, larutan Glauber’s salt diendapkan dalam bentuk sulfate solid dengan cara memanaskan menggunakan steam.

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

Produk sodium sulfate kemudian dikeringkan pada dryer dengan menggunakan natural gas sebagai pemanas, sedangkan padatan yang terikut uap panas kemudian dikembalikan pada remilting vessel.

Seleksi dan Uraian Proses

2.1.3. Sodium Sulfate dari Garam dengan proses Mannheim

Gambar 2.3. Diagram Alir Proses Pembuatan Sodium Sulfate dari Garam dengan proses Mannheim

Pada proses Mannheim ( nama jenis furnace yang digunakan ), bahan baku garam ( NaCl ) direaksikan dengan sulfuric acid pada sebuah furnace Mannheim sehingga menghasilkan gas hydrogen chloride dan padatan sodium sulfate.

Reaksi yang terjadi :

2 NaCl(S) + H2SO4(L) Na2SO4(S) + 2 HCl(G)

Produk gas hydrogen chloride kemudian diserap pada kolom absorber dengan air proses untuk mrnghasilkan produk larutan hydrogen chloride. Produk padatan sodium sulfate dari furnace kemudian didinginkan, dikeringkan dan disaring untuk kemudian dikemas sebagai produk akhir. Proses Mannheim ini merupakan proses pembuatan hydrogen chloride, sehingga produk sodium sulfate merupakan produk samping dari pembuatan hydrogen chloride.

Seleksi dan Uraian Proses

2.1.4. Sodium Sulfat dari Methionine

Gambar 2.4. Diagram Alir Proses Pembuatan Sodium Sulfate dari Methionine Pada proses ini, bahan baku yang digunakan adalah limbah dari pabrik methionine, dimana mother liquor dari proses pabrik methionine merupakan bahan baku yang masih mengandung sodium sulfate dan methionine.

Mother liquor dari proses utama pabrik methionine pertama-tama diumpankan pada evaporative crystallization, dimana terjadi kenaikan suhu dan konsentrasi larutan yang mengakibatkan sodium sulfate mengendap. Larutan dari

Seleksi dan Uraian Proses

sistem crystallization masih mengandung methionine, sehingga larutan kemudian dicuci secara dekantasi dan kemudian dipisahkan kandungan methioninenya dengan centrifuge. Filtrat berupa menthoinine dikembalikan ke proses utama, sedangkan cake berupa sodium sulfate diumpankan menuju ke dryer untuk dikeringkan dan siap untuk dijual sebagai sodium sulfate mentah.

Produk dryer berupa sodium sulfate mentah, masih dapat dimurnikan dengan melalui tahapan sebagai berikut:

1. Humidifikasi dan Spraying dengan penambahan sodium chlorate. 2. Oksidasi dan Calsinasi pada rotary kiln.

3. Cooling dengan penambahan udara pada rotary mixer.

Dengan tahap pemurnian, mampu mendapatkan produk sodium sulfate yang murni dengan kelebihan pada warna yang lebih putih dan tidak berbau. Sedangkan pada produk yang keluar dari dryer ( sodium sulfate mentah ) masih berwarna keruh dan berbau methionine.

Seleksi dan Uraian Proses

2.1.5. Sodium Sulfate dari Formic Acid

Gambar 2.6. Diagram Alir Proses Pembuatan Sodium Sulfate dari Formic Acid

Pada proses formic acid, bahan baku yang digunakan adalah sodium formate. Untuk menghasilkan sodium sulfate, sodium format direaksikan dengan sulfuric acid menghasilkan sodium sulfate dan formic acid.

Reaksi yang terjadi :

Seleksi dan Uraian Proses

Larutan sodium sulfate dan formic acid dari reaktor kemudian diumpankan pada centrifuge untuk memisahkan Kristal sodium sulfate dan formic acid. Filtrat berupa formic acid kemudian diumpankan pada evaporator untuk menguapkan formic acid, sedangkan cake berupa sodium sulfate diumpankan pada drier untuk pengeringan Kristal sodium sulfate. Pada evaporator, setelah uap formic acid terpisah, larutan pekat yang masih mengandung sodium sulfate kemudian dikembalikan menuju ke centrifuge untuk mengambil Kristal yang tersisa pada evaporator.

Cake dari centrifuge yang mengandung sodium sulfate kemudian diumpankan pada system drier yang terdiri dari multi-coil dryer yang dipanaskan dengan menggunakan steam. Produk dari dryer kemudian diumpankan pada system cooling dan kemudian disaring terleih dahulu sebelum dikemas sebagai produk akhir.

Seleksi dan Uraian Proses

2.2. Seleksi Proses

Berdasarkan uraian proses diatas, maka dapat ditabelkan perbandingan masing-masing proses berikut :

Tabel 2.1. Seleksi Proses

Dari Uraian diatas, maka dipilih pembuatan sodium sulfate dengan proses formic acid, dengan beberapa pertimbangan :

a. Bahan baku mudah didapat didalam negeri

b. Biaya ekonomi lebih ekonomis dibanding proses lainnya c. Biaya peralatan dan instrumentasi lebih ekonomis d. Produk yang dihasilkan memenuhi kebutuhan pasar

Macam Proses Parameter _{Fibre Messo} Mannhei

m Methionine

Formic Acid Bahan Baku

Utama

Serat /

Rayon Brine Garam

Limbah pabrik methionine Sodium formate Bahan Baku Pembantu

H2SO4 , NaOH

Natural

gas H2SO4

NaClO3 ,

Natural gas H2SO4 Aliran proses Sederhana Sederhana Sederhana Kompleks Sederhana

Peralatan Sederhana Sederhana Sederhana Kompleks Sederhana Utilitas Ekonomis Sedang Ekonomis Mahal Ekonomis Instrumentasi Kompleks Sederhana Sederhana Kompleks Sederhana

Seleksi dan Uraian Proses

2.3. Uraian Proses

Flowsheet pengembangan pabrik sodium sulfate :

Pra rencana pabrik sodium sulfate ini, dapat dibagi menjadi 3 unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100 2. Unit Reacting & Evaporator Kode Unit : 200 3. Unit Pengendalian produk Kode Unit : 300 Adapun uraian proses pembuatan sodium sulfate dengan proses formic acid ini adalah sebagai berikut :

Pertama-tama sodium formate dari supplier ditampung pada gudang F-110. Sodium formate yang dibeli berupa serbuk dengan ukuran 100 mesh. Sodium formate kemudian diumpankan pada silo F-113 dengan belt conveyor J-111 dan bucket elevator J-112 untuk cadangan 1 hari proses. Sodium formate kemudian

Seleksi dan Uraian Proses

diumpankan pada bagian atas reaktor R-210 dengan screw conveyor J-114. Secara bersamaan sulfuric acid dari tangki F-120 dipompa menuju reaktor R-210.

Pada reaktor R-210 terjadi reaksi antara sodium formate dengan sulfuric acid membentuk sodium sulfate. Reaksi yang terjadi :

Reaksi utama :

Reaksi-1. 2 HCOONa(S) + H2SO4(L) 2 HCOOH(L) + Na2SO4(S)

Reaksi samping :

Reaksi-2. 2 NaOH(S) + H2SO4(L) Na2SO4(S) + 2 H2O(L)

Reaksi-3. 2 NaCl(S) + H2SO4(L) Na2SO4(S) + 2 HCl(G)

Reaksi-4. Na2CO3(S) + H2SO4(L) Na2SO4(S) + H2O(L) + CO2(G)

Reaksi-5. Na2S(S) + H2SO4(L) Na2SO4(S) + H2S(G)

Kondisi operasi pada reaktor dijaga pada tekanan 1 atm dengan suhu kamar (40oC). Produk atas reaktor berupa campuran gas buang, dibuang menggunakan stack agar tidak mencemari lingkungan. Produk bawah berupa sludge sodium sulfate kemudian diumpankan pada rotary drum vacuum filter H-220.

Pada rotay drum vacuum filter H-220 terjadi proses pemisahan cake dan filtrate secara sentrifugal. Filtrat berupa larutan formic acid dan sedikit sodium sulfate kemudian dipompa menuju ke evaporator V-230, sedangkan cake berupa sodium sulfate diumpankan pada rotary dryer untuk dikeringkan.

Pada evaporator V-230, formic acid diuapkan dengan suhu 105oC, sedangkan larutan sodium sulfate pekat dikembalikan menuju ke rotary drum vacuum filter H-220. Uap formic acid dikondensasi pada condenser E-231,

Seleksi dan Uraian Proses

kemudian kondensat ditampung sementara pada akumulator F-232 dan selanjutnya ditampung pada tangki formic acid F-330.

Cake sodium sulfate dari rotary drum vacuum filter H-220 diangkut dengan screw conveyor J-222 untuk di keringkan pada dryer. Pada rotary dryer B-310 terjadi proses pengeringan dengan bantuan udara panas secara counter-current (berlawanan arah). Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan pada cyclone H-311, dimana udara panas dibuang ke udara bebas, sedangkan padatan yang tertangkap secara bersamaan diumpankan pada cooling conveyor J-314 untuk proses pendinginan sampai suhu kamar (35oC) dengan bantuan brine.

Produk sodium sulfate kemudian diumpankan pada ball mill C-320 dengan bucket elevator J-315 untuk dihaluskan sampai dengan 100 mesh. Produk kemudian disaring pada screen H-321, dimana produk berukuran lebih besar dari 100 mesh dikembalikan pada ball mill, sedangkan produk dengan ukuran 100 mesh ditampung pada silo F-340 sebagai produk akhir.

Neraca Massa

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 35.000 ton/tahun

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

1. REAKTOR ( R – 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * HCOONa teknis dr F – 110 * Campuran ke H - 220

HCOONa 4362,9600 Na2SO4 4528,8707 NaOH 8,9040 HCOONa 87,2592

NaCl 8,9040 HCOOH 2892,3858

Na2CO3 22,2600 H2O 116,0937 Na2S 4,4520 7624,6095

H2O 44,5200 44552,0000 * Limbah gas ke stack

CO2 9,2400

* H2SO4 98% dr F – 120 HCl 5,5555

H2SO4 3125,5587 H2S 1,9406

H2O 63,7869 16,7361

3189,3456

Neraca Massa

2. ROTARY DRUM VACUUM FILTER ( H – 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr R-210 * Cake dr Na2SO4 ke B-310

Na2SO4 4528,8707 Na2SO4 4416,2170 HCOONa 87,2592 HCOONa 1,7452 HCOOH 2892,3858 HCOOH 57,8477 H2O 116,0937 H2O 2,3219

7624,6095 4478,1318

* Recycle dr V-230 * Filtrat ke V-230

Na2SO4 22,5268 Na2SO4 22,5268 HCOONa 85,5140 HCOONa 85,5140 H2O 51,3725 HCOOH 2834,5381 159,4133 H2O 273,1851

3215,7641

* Bekas air pencuci * Bekas air pencuci   

Air pencuci 2253,1720 Air pencuci 2343,2988

10037,1948 10037,1948

3. EVAPORATOR ( H – 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr H-220

* Liquid ke-220

Na2SO4 22,5268 Na2SO4 22,5268 HCOONa 85,5140

HCOONa 85,5140 HCOOH 2834,5381 H2O 51,3725

H2O 273,1851 159,4133

3215,7641 * Uap HCOOH ke F-330

HCOOH 2834,5381

H2O 221,8127

3056,3508

Neraca Massa

4. ROTARY DRYER ( H – 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Cake Na2SO4 dr H-220 * Na2SO4 ke J-314

Na2SO4 4416,2170 Na2SO4 4411,8008 HCOONa 1,7452 HCOONa 1,7434 HCOOH 57,8477 H2O 2,2079 H2O 2,3219 4415,7521 4478,1318 * Campuran ke H-311

Na2SO4 4,4162

HCOONa 0,0017

HCOOH 57,8477

H2O 0,1140

62,3797

4478,1318 4478,1318

5. CYCLONE ( H – 311 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr B-310 * Solid ke J-314

Na2SO4 4,4162 Na2SO4 4,3721 HCOONa 0,0017 HCOONa 0,0016 HCOOH 57,8477 4,3737 H2O 0,1140 * Campuran ke udara

62,3797 Na2SO4 0,0442

HCOONa 0,0001

HCOOH 57,8477

H2O 0,1140

58,0060

Neraca Massa

6. COOLING CONVEYOR ( J – 314 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Na2SO4 dari B-310 * Na2SO4 ke C-320

Na2SO4 4411,8008 Na2SO4 4416,1729 HCOONa 1,7434 HCOONa 1,7451 H2O 2,2079 H2O 2,2079

4415,7521 4420,1258

* Na2SO4 dr H-311 Na2SO4 4,3721 HCOONa 0,0016

4,3737

4420,1258 4420,1258

7. BALL MILL ( C – 320 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Na2SO4 dr J-314 * Na2SO4 ke H-321

Na2SO4 4416,1729 Na2SO4 4648,6030 HCOONa 1,7451 HCOONa 1,8369 H2O 2,2079 H2O 2,3241

4420,1258 4652,7640

* Recycle dr H-321 Na2SO4 232,4302 HCOONa 0,0918

H2O 0,1162

232,6382

Neraca Massa

8. SCREEN ( H – 321 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Na2SO4 dr C-320 * Na2SO4 ke F-340

Na2SO4 4648,6030 Na2SO4 4416,1729 HCOONa 1,8369 HCOONa 1,7451 H2O 2,3241 H2O 2,2079

4652,7640 4420,1258

* Na2SO4 ke C-320

Na2SO4 232,4302

HCOONa 0,0918

H2O 0,1162

232,6382

Neraca Panas

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 35.000 ton/tahun Waktu operasi = 1 jam proses Satuan panas = kilokalori/jam Suhu Refference = 25oC = 298,15 K

1. REAKTOR ( R – 210 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * H HCOONa teknis dari F-110 * H campuran ke H-220

HCOONa 5870,7476 Na2SO4 1164990,4481

NaOH 13,9125 HCOONa 26151,7251

NaCl 9,1724 HCOOH 1116679,3039

Na2CO3 30,3450 H2O 67977,7192

Na2S 1,8897 2375799,1964

H2O 99,4401 * H limbah gas ke stack

6025,5073 CO2 2873,3118

* H H2SO4 98 % dr F-120 HCl 1259,5356

H2SO4 6378,6912 H2S 601,5766

H2O 142,4747 4734,4241

6521,1659

* ΔH reaksi 2394090,4032 * Q terserap 26103,4560

Neraca Panas

2. EVAPORATOR ( H – 220 )

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

* H Campuran dr H-220 * H Liquid ke H-220

Na2SO4 78,0507 Na2SO4 416,2703

HCOONa 345,2000 HCOONa 1841,0665

HCOOH 10076,1027 H2O 1851,5245

H2O 1832,5524 4108,8613

12331,9057 * H Uap HCOOH ke F-330

HCOOH 379827,8894

H2O 128047,1944

507875,0839

* Q supply 525949,5152 * Q loss 26297,4758

538281,4209 538281,4209

3. CONDENSER ( E – 231 )

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

* H Uap HCOOH dr V-230 * H Uap HCOOH (L) ke F-330

HCOOH 56937,0255 HCOOH 6685,3765

H2O 8305,3173 H2O 991,4204

65242,3428 7676,7968

* Q Terserap 57565,5460

Neraca Panas

4. ROTARY DRYER ( B – 310 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * H Cake Na2SO4 dr H-220 * H Na2SO4 ke J-314

Na2SO4 15301,2591 Na2SO4 81525,1082

HCOONa 7,0449 HCOONa 37,5352

HCOOH 205,6347 H2O 79,5745

H2O 15,5754 81642,2179

15529,5141 * H Campuran ke H-311

Na2SO4 87,2172

* H Udara panas HCOONa 0,0402

Udara 141189,2916 HCOOH 7837,1325

H2O uap 10579471,9312 H2O uap 10460951,8368

10720661,2228 Udara 181195,0196

10650071,2462

* Q loss 4477,2727

10736190,7368 10736190,7368

5. HEATER ( E – 313 )

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

* H Udara bebas * H Udara panas

Udara 22057,0358 Udara 141189,2916

H2O uap 752,1449 H2O uap 10579471,9312

22809,1807 10720661,2228

* Q supply 11260896,8864 * Q loss 563044,8443

Neraca Panas

6. COOLING CONVEYOR ( J – 340 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * H Na2SO4 dr B-310 * H Na2SO4 ke C-320

Na2SO4 81525,1082 Na2SO4 10200,7374

HCOONa 37,5352 HCOONa 4,6963

H2O 79,5745 H2O 9,8684

81642,2179 10215,3021

* H Na2SO4 dr H-311

Na2SO4 86,3450

HCOONa 0,0379 * Q terserap 71513,2987

86,3829

Spesifikasi Alat

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

Kapasitas produksi = 35.000 ton/tahun

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

Satuan panas = kilokalori/jam

1. GUDANG SODIUM FORMATE ( F - 110 )

Fungsi : Menampung sodium formate dari supplier Dasar pemilihan : Sesuai untuk padatan dan kapasitas besar Spesifikasi :

Kapasitas : 800 m3

Bentuk : empat persegi panjang Ukuran : Panjang = 12,0 m Lebar = 12,0 m

Tinggi = 6,0 m Bahan konstruksi : Beton

Accessories : Crane & Flight conveyor Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat

2. BELT CONVEYOR ( J - 111 )

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

Type : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal lenght 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 : (4,5 / 32) x 100 ft/mnt = 13,91 ft/min Panjang : 23 ft

Sudut elevasi : 26,6o Power : 3 Hp Jumlah : 1 buah

3. BUCKET ELEVATOR – 1 ( J – 112 )

Fungsi : memindahkan bahan 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

Spesifikasi Alat

Tinggi Elevator : 39 ft Ukuran Feed (maximum ) : ¾ in

Bucket Speed : (4,5 / 14) x 225 ft/mnt = 72 ft/menit Putaran Head Shaft : (4,5 / 14) x 43 rpm = 14 rpm

Lebar Belt : 7 in Power total : 3 hp

Jumlah : 1 buah

4. SILO SODIUM FORMATE ( F – 113 )

Fungsi : Menampung sodium formate selama 1 hari (day tank) Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis Dasar Pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan.

Spesifikasi :

Volume : 2477 cuft = 71 m3 Diameter : 10 ft

Tinggi : 31 ft Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat

5. SCREW CONVEYOR – 1 ( J – 114 )

Fungsi : memindahkan bahan dari F-113 ke R-210 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan system tertutup Spesifikasi :

Kapasitas : 83 cuft/jam Panjang : 20 ft Diameter : 10 in Kecepatan putaran : 12 rpm Power : 1 hp Jumlah : 1 buah

6. TANGKI SULFURIC ACID ( F – 120 )

Fungsi : menampung sulfuric acid selama 6 hari

Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish Dasar Pemilihan : Umum digunakan pada tekanan atmospheric

Spesifikasi :

Volume : 5602 cuft = 156 m3 Diameter : 19 ft

Tinggi : 29 ft Tebal shell : 3/8 in Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Spesifikasi Alat

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah : 2 buah

7. POMPA – 1 ( L – 121 )

Fungsi : mengalirkan H2SO4 dari tangki F-120 ke reactor R-210 Type : Centrifugal Pump

Dasar pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan umum digunakan Spesifikasi :

Bahan : Comersial Steel Rate volumetric : 7,84 gpm

Total Dynamic Head : 10,57 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80 %

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Jumlah : 1 buah

8. REAKTOR ( R – 210 ) Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan sodium formate dan sufuric acid menjadi sodium sulfate.

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

Operasi : Continuous Dimensi Shell :

Spesifikasi Alat

Diameter Shell , inside : 6 ft Tinggi Shell : 9 ft Tebal Shell : 3/16 in Dimensi tutup :

Tinggi tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 0,796 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tebal Tutup bawah : 0,7 ft

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah rekator : 2 buah ( sistem continuous )

Sistem pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeler. Diameter impeller : 1,980 ft

Panjang blade : 0,495 ft Lebar blade : 0,396 ft Power motor : 20 hp Sistem Pemanas

Diameter jaket : 5,980 ft Tinggi jaket : 7,96 ft Jaket spacing : 3/16 in Tebal Jaket : 3/16 in

Spesifikasi Alat

9. POMPA – 2 ( L – 211 )

Fungsi : mengalirkan bahan dari reactor R-210 ke RDVF H-220 Type : Reciprocating Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan viskositas tinggi Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 18,72 gpm

Total Dynamic Head : 34,96 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80 %

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Jumlah : 1 buah

10. ROTARY DRUM VACUUM FILTER ( H – 220 ) Fungsi : memisahkan filtrate dan cake

Type : standard rotary drum vacuum filter Dasar Pemilihan : sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Diameter : 2,1 m Panjang : 3,3 m

Putaran : 10 rpm (Perry 7ed : 18-96) Bahan : Carbon Steel

Spesifikasi Alat

11. POMPA – 3 ( L – 233 )

Fungsi : mengalirkan bahan dari RDVF H-220 ke evaporator V-230 Type : Centrifugal pump

Dasar pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan viskositas rendah Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik :11,78 gpm

Total Dynamic Head : 29,69 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80 %

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Jumlah : 1 buah

12. SCREW CONVEYOR – 2 ( J – 222 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-220 ke B-310 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan system tertutup Spesifikasi :

Kapasitas : 60 cuft/jam Panjang : 50 ft Diameter : 10 in Kecepatan putaran : 11 rpm Power : 2 hp Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat

13. EVAPORATOR ( V – 230 )

Fungsi : Menguapakan formic acid dengan suhu 105oC Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria ) Dasar pemilihan : sesuai untuk kadar pemekatan yang rendah (<70%) Spesifikasi :

Bagian Shell :

Diameter evaporator : 9,7 ft Diameter centerwall : 14,6 ft Tinggi shell : 19,4 ft Tebal shell : 3/8 in Tebal tutup : 3/8 in Tube Calandria :

Ukuran : 4 in sch. 40 standard IPS OD : 4,500 in

ID : 4,026 in Panjang Tube : 12 ft

Jumlah Tube : 835 buah

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-203 Grade C ( 2 ½ Ni ) Jumlah evaporator : 1 buah

Spesifikasi Alat

14. CONDENSER ( E – 231 )

Fungsi : mengkondensasi bahan dari suhu 105oC menjadi 35oC Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchange (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar. Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 302 Passes = 6

Shell : ID = 23,25 in Passes = 1 buah Heat Exchanger Area , A = 948,5216 ft2 = 89 m2 Jumlah exchanger = 1 buah

15. AKUMULATOR ( F – 232 )

Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisiensi untuk kapasitas kecil Spesifikasi :

Volume : 19 cuft = ½ m3 Tekanan : 1 atm absolute

Spesifikasi Alat

Diameter : 3 ft Panjang : 9 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 buah

16. POMPA – 4 ( L – 233 )

Fungsi : mengalirkan bahan dari evaporator V-230 ke RDVF H-220 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan viskositas rendah Spesifikasi :

Bahan : Comersial Steel Rate Volumetrik : 0,46 gpm

Total Dynamic Head : 25,3 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80 %

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Jumlah : 1 buah

17. ROTARY DRYER ( B – 310 ) Spesifikasi :

Fungsi : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas Kapasitas : 4478,1318 kg/jam

Spesifikasi Alat

Isolasi : Batu isolasi Tebal isolasi : 4 in

Tebal shell : 3/16 in Diameter : 3,4 m Panjang : 33 m Tinggi bahan : 1,8 ft Sudut rotary : 1,3o Time of passes : 9 menit Jumlah flight : 171 buah Power : 66 hp Jumlah : 1 buah

18. CYCLONE ( H – 311 )

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar Pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan Spesifikasi :

Kapasitas : 395,641 cuft/dt Diameter partikel : 0,00023 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal Tutup atas : 3/16 in Tebal Tutup bawah : 3/16 in Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat

19. BLOWER ( G – 312 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke B-310 Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi. Spesifikasi :

Bahan : Commersial Steel Rate Volumetrik : 9330 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80 %

Power : 96 hp Jumlah : 1 buah

20. HEATER ( E – 313 )

Fungsi : Memanaskan bahan sampai dengan 120oC

Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar. Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 1024 Passes = 2

Spesifikasi Alat

Shell : ID = 39 in Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 3216,2 ft2 = 299 m2 Jumlah exchanger = 1 buah

21. COOLING CONVEYOR ( J – 314 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 35oC Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Spesifikasi :

Kapasitas : 59 cuft/jam Panjang : 50 ft Diameter : 9 in Kecepatan putaran : 13 rpm Power : 2 hp Tebal jaket standard : 2 in

Jumlah : 1 buah

22. BUCKET ELEVATOR – 2 ( J – 315 )

Fungsi : memindahkan bahan dari J-314 ke C-320 Type : Continuous Disharge Bucket Elevator

Spesifikasi Alat

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 45 ft Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (4,4 / 14) x 225 ft/mnt = 71 ft/menit Putaran Head Shaft = (4,4 / 14) x 43 rpm = 14 rpm

Lebar Belt = 7 in Power total = 3 hp

Jumlah = 1 buah

23. BALL MILL ( C – 320 )

Fungsi : menghaluskan bahan sampai dengan 100 mesh Type : Marcy Ball Mill

Dasar Pemilihan : dipilih karena sesuai dengan jenis bahan dan kapasitas Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 180 ton/hari Sieve number : No. 100 Ukuran sieve : 7 ft x 5 ft Ball charge : 13,1 ton Power : 135 hp Mill Speed : 22 ½ rpm

Spesifikasi Alat

Jumlah : 1 buah

24. SCREEN ( H – 321 )

Fungsi : Menyaring bahan dari C-320 Type : Vibrated Screen

Dasar Pemilihan : sesuai dengan bahan dan kapasitas. Spesifikasi :

Kapasitas : 4,7 ton/jam

Speed : 50 vibrition/dt ; P = 3 Hp (Peter’s 4ed;p.567) Ty Equivalent design : 100 mesh

Sieve No. : 100

Sieve design : standard 149 micron Sieve opening : 0,149 mm

Ukuran kawat : 0,110 mm Effisiensi : 99,73 % Jumlah : 1 buah

25. TANGKI FORMIC ACID ( F – 330 )

Fungsi : menampung produk samping formic acid selama 6 hari Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish Dasar pemilihan : Umum digunakan pada tekanan atmospheric

Spesifikasi :

Spesifikasi Alat

Diameter : 18 ft Tinggi : 27 ft Tebal shell : 3/8 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

26. SILO SODIUM SULFATE ( F – 340 )

Fungsi : Menampung produk sodium sulfate selama 6 hari Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis Dasar Pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Spesifikasi :

Volume : 5290 cuft = 150 m3 Diameter : 13 ft

Tinggi : 39 ft Tebal shell : 3/8 in Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : 3/8 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah : 2 buah

Perencanaan Alat Utama

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR ( R - 210 )

Fungsi : Mereaksikan sodium formate dan sulphuric acid menjadi sodium Sulfate.

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

Operasi : continuous

Kondisi operasi :

Tekanan operasi = 1 atm ( Tekanan atmospheric) Suhu operasi : 40oC ( Suhu kamar )

Perencanaan Alat Utama

Kondisi feed :

1. Feed sodium formate dari tangki M-113 :

Komponen Berat (kg) Fraksi

berat

Ρ (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

HCOONa 4362,9600 0,9800 1,919

NaOH 8,9040 0,0020 2,130

NaCl 8,9040 0,0020 2,163

Na2CO3 22,2600 0,0050 2,533

Na2S 4,4520 0,0010 1,856

HCOOH 44,5200 0,0100 1,000

4452,0000 1,0000

 campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1  



= . . . lb/cuft (Foust : 671)

(1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

bahan =

1 0,0010 1,856 0,0010 2,533 0,0050 2,163 0,0020 2,130 0,0020 1,919 0,9800 1      x 62,43

= 118,9 lb/cuft

Rate massa natrium carbonate = 4452,0000 kg/jam = 9815,3244 lb/jam

 campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1  



= 118,9 lb/cuft

Rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 118,9 9815,3244

Perencanaan Alat Utama

2. Feed sulfuric acid dari tangki F-120 :

Komponen Berat (kg) Fraksi

berat

Ρ (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

H2SO4 3125,5587 0,9800 1,834

H2O 63,7869 0,0200 1,000

3189,3456 1,0000

Rate massa sulfuric acid = 3189,3456 kg/jam = 7031,5502 lb/jam

 campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1  



= 112,6 lb/cuft

Rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 112,6 7031,5502

= 62 cuft/jam

Tahap – tahap Perencanaan 1. Perencanaan Dimensi Reaktor 2. Perencanaan Sistem Pengaduk 3. Perencanaan Sistem Pemanas

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR Total rate volumetric bahan masuk :

Rate volumetrik = rate sodium formate + rate sulfuric acid = 83 (cuft/jam) + 62 (cuft/jam)

= 145 cuft/jam

ρ campuran = 113,1 lb/cuft (produk) Waktu reaksi = 1,36 jam

Perencanaan Alat Utama

Volume bahan = rate volumetrik x waktu reaksi = 145 cuft/jam x 1,36 jam = 197 cuft

Asumsi volume bahan mengisi 80 % volume tangki dan digunakan 1 buah tangki. Volume tangki = 197 / 80% = 247 cuft

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya

Diambil dimension ratio H

D = 1,5 (Ulrich ; T.4-27 : 248) Dengan mengabaikan volume dished head.

Volume tangki =  4 . D

2 . H

247 =

4

_{. D}2

. 1,5 D

D = 6 ft = 72 in = 1,83 m (Dmaksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18) H = 1,5 D = 9 ft = 108 in

Penentuan tebal shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min = C

P 6 , 0 fE ri P 

 [Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254]

dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell & Young,T.13-1]

Perencanaan Alat Utama

P operasi = P hydrostatis

P hydrostatis = 144 H x  =





144 9 % 80 1 ,

113  

= 5,6 psi

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 5,6 = 6,2 psi

r = ½ D = ½ x 72 in = 36 in

t min =



 



0,125

7 6 , 0 8 , 0 12650 36 2 , 6   

  = 0,147 in digunakan t = 3/16 in

Dimensi tutup atas, standard dished :

Untuk D = 72 in didapat rc = 72 in , icr = 4 3/8 in (Brownell & Young, T-5.7) digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.

Tebal standard torispherical dished (atas) :

th =

P 1 , 0 fE rc P 885 , 0

  + C [Brownell & Young; pers.13.12]

dengan : th = tebal dished minimum ; in P = tekanan tangki ; psi

rc = crown radius ; in [B&Y,T-5.7] C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell & Young,T.13-1] P design = 6,2 psi

th =



12650 0,8

 

0,1 6,2



72 2 , 6 885 , 0  

   + 0,125 = 0,163 in , digunakan t = 3/16 in

h = rc -

4 D rc

2 2 _

Perencanaan Alat Utama

Penentuan dimensi tutup atas, dished :

ID = ID shell = 72 in

a = 2

ID

= 36 in

Untuk D = 72 in, didapat rc = 72 in , icr = 4 3/8 in (Brownell & Young, T-5.7) Rc (r) = radius of dish = 72 in

icr (rc) = inside crown radius = 4,3/8 in = 4,375 in

AB = 2

ID

- icr = 36 – 4,375 = 31,261 in

BC = r – icr = 72 – 4,375 = 66,897 in

AC = (BC)2 (AB)2 = 59,144 in

b = r - (BC)2 (AB)2 = 72 – 59,144 = 12,129 in

sf = straight flange = dipilih 2 in = 2 in [Brownell,T.5.6]

t = tebal dished = 3/16 in = 0,188 in

OA = t + b + sf = 0,188 + 12,129 + 2 = 14,317 in C

a

t r

ID sf

b icr

OA

Perencanaan Alat Utama

Tutup bawah, conis :

Tebal conical =





C

0,6P -fE cos 2 D . P 

 [Brownell,hal.118; ASME Code]

dengan  = ½ sudut conis = 30/2 = 15

tc =



 







8

1 2 , 6 6 , 0 8 , 0 12650 15 cos 2 72 2 , 6    

 o   0,147 in = 3/16 in

Tinggi conical :

h =





2 m D tg 

[Hesse, pers.4-17]

Keterangan :  = ½ sudut conis ; 15

D = diameter tangki ; ft

m = flat spot center ; 12 in = 1 ft

maka h =





2 1 D 15

tg o 

= 2 5 268 , 0 

Perencanaan Alat Utama

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari ( Perry 6ed ; p.19-9 ) : Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 6 = 1,980 ft Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,2 x 1,980 = 0,396 ft Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 1,980 = 0,495 ft

Penentuan putaran pengaduk :

V = π x Da x N (Joshi; hal.389) Dengan : V = peripheral speed ; m/menit Untuk pengadukan jenis turbin :

Da = diameter pengaduk ; m N = putaran pengaduk ; rpm

Peripheral speed = 200 – 250 m/menit (Joshi; hal.389) Sesuai dengan range maka diambil V = 200 m/menit Da = 1,980 ft = 0,60 m

N =

Da x

V

 = 0,60 200 x

 = 106 rpm = 1,8 rps

Da E J H

Dt L W

Perencanaan Alat Utama

Putaran Jumlah Pengaduk :

Jumlah Impeller =

gki Diameter sg x liquid tinggi

tan (Joshi; hal.389)

= 6 905 , 1 9 %

80 x x

≈ 2 buah Bilangan Reynolds ; NRe :

Putaran pengaduk , N = 106 rpm = 1,8 rps

ρ campuran = 113,1 lb/cuft

μ campuran = 0,00162 lb/ft.dt (berdasarkan sg bahan)

NRe =

  

 Da2 N

 499126

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

Untuk NRe > 10000 diperlukan 4 buah baffle , sudut 900 (Perry, 6ed , hal. 19-8 ) Lebar baffle, J = J/Dt = 1/12

Lebar baffle, J = 1/12 x Dt = 1/12 x 6 = 0,5 ft

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan persamaan 5.5 Ludwig, halaman 190 dengan persamaan :

P = 3

   

N 3 D 5

g K

 



 [Ludwig,Vol-1,pers.5.5,hal.190]

dengan : P = power ; hp

K3 = faktor mixer (turbin) = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T.5.1,hal.192] g = konstanta gravitasi ; 32,2 ft/dt2 x lbm/lbf

 = densitas ; lb/cuft

Perencanaan Alat Utama

D = diameter impeller ; ft

P = 113,1

  

1,83 1,980



5 2

, 32

3 , 6

 

 = 4077,7 lb.ft/dt = 7,4 hp (1 lb.ft/dt=1/550 hp)

Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 7,4 hp = 14,8 hp Perhitungan losses pengaduk :

Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10 %(Joshi:399)

Gland losses 10 % = 10 % x 14,8  1,48 hp

Power input dengan gland losses = 14,8 + 1,48 = 16,31 hp Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 16,31  3,26 hp

Power input dengan transmission system losses = 16,31 + 3,26 = 19,57 hp Digunakan power motor = 20 hp

3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS Perhitungan Jaket :

Perhitungan system penjaga suhu : ( Kern , hal 719 ) Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 40 oC

Q = 26103,4560 kkal/jam = 103587 Btu/jam 

Suhu masuk rata-rata = 30 oC = 86 oF Suhu keluar produk = 40 oC = 104 oF

∆T = 104 – 86 = 18 oF

Kebutuhan media = 1333,5099 kg/jam = 2940 lb/jam  Densitas brine = 74,6638 lb/cuft (Obin : table 2.2)

Perencanaan Alat Utama

Rate volumetrik =

cuft / lb jam / lb bahan bahan rate

 = 39 cuft/jam = 0,01 cuft/dt

Asumsi kecepatan aliran = 3 ft/dt [Kern, T.12, hal. 845]

Luas penampang =

dt / ft dt / cuft aliran tan kecepa volumetrik rate

= 0,01 / 3 = 0,004 ft2

Luas penampang = /4 (D22 - D12) dengan : D2 = diameter dalam jaket

D1 = diameter luar bejana = Di bejana + (2 x tebal) = 6 + 2 ( 3/16 in  0,02 ft ) = 5,979 ft

Luas penampang = /4 (D22 - D12) 0,004 = /4 (D22 – 5,979 2)

D2 = 5,980 ft

Spasi = 2

D D₂  ₁

=

2 5,979 5,980

= 0,00031 ft = 0,004 in  3/16 in

Penentuan tebal jaket :

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min = C

P 6 , 0 fE ri P 

 [Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254]

dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell & Young,T.13-1]

Perencanaan Alat Utama

P design = 6,2 psi

R = ½ D = ½ x 5,980 in = 2,990 in

tmin =



12650 0,8

 

0,6 6,2



12 990 , 2 2 , 6  

  + 0,125 = 0,147 in , digunakan t = 3/16 in

Perhitungan Tinggi Jaket : UD = 30 (Kern, Tabel 8)

A = t U

Q

D 

=

18 30 103587

 = 192 ft

2

A conis = 0,785 (D + m) 4h2 



Dm



0,785d2(Hesse : pers. 4-19)

m = 12 in = 1 ft (Hesse : 85)

h : tinggi conical = 0,7 ft

d : Indise Diameter Jaket = 5,980 ft

D : Outside Diameter Jaket = OD + (2 x tebal jaket) = 6,02 ft A conis = 0,785 (D + m) 4h2 



Dm



0,785d2= 40,37 ft2

Ajaket = A shell + A conis

192 = ( . (5,980) . h ) + 40,37 hjaket = 7,96 ft

Perencanaan Alat Utama

Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan sodium formate dan sufuric acid menjadi sodium

sulfate.

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

Operasi : Continuous Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 6 ft

Tinggi Shell : 9 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

Tinggi tutup atas (dished) : 3/16 in

Tinggi Tutup atas : 0,796 ft

Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tebal Tutup bawah : 0,7 ft

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah rekator : 2 buah ( sistem continuous )

Sistem pengaduk

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

Diameter impeller : 1,980 ft

Panjang blade : 0,495 ft

Lebar blade : 0,396 ft

Perencanaan Alat Utama

Sistem Pemanas

Diameter jaket : 5,980 ft

Tinggi jaket : 7,96 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumentasi

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

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

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

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

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

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

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

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

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

- Akurasi hasil pengukuran. - Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

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

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.

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

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

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

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

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik

No. NAMA

ALAT INSTRUMENTASI

1

TANGKI PENAMPUNG

LI ; PI ; WC

2

POMPA

FC ; LC

3

REAKTOR

TC ; PC

4 HEAT

EXCHANGER

TC

5

KOLOM DISTILASI

TC ; PC

6 BLOWER

FC

VII.2. Keselamatan Kerja

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

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

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

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

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

VII.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

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 ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

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

C. Peralatan yang bergerak.

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

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

D. Perpipaan.

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

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

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

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

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 Pembahasan & Kesimpulan

Pabrik Sodium Sulfate

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan Sodium Sulfate, Indonesia masih mengimpor Sodium Sulfate dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian pabrik Sodium Sulfate 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 Sodium Sulfate 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.

XII - 2 Pembahasan & Kesimpulan

Pabrik Sodium Sulfate

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 148.784.970.958 Working Capital Investment (WCI) : Rp 9.439.972.363 Total Capital Investment (TCI) : Rp 158.224.943.322 Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp 98.882.987.949 Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp 33.286.471.731

- Steam = 1.145.568 lb/hari

- Brine = 159 m3/hari

- Listrik = 7.872 Kw/hari

- Bahan Bakar = 8.160 liter/hari  Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp 24.526.943.631  Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp 251.754.406.987

 Bunga Bank : 14 %

 Internal Rate of Return : 27,13 %

 Rate On Equity : 39,12 %

 Pay Out Periode : 4 tahun

XII - 3 Pembahasan & Kesimpulan

Pabrik Sodium Sulfate

XII.2. Kesimpulan

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

Kapasitas : 35.000 ton/tahun Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 175 orang Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp. 158.224.943.322

Pay Out Periode : 4 tahun

Bunga bank : 14%

Internal Rate of Return : 27,13% Rate On Equity : 39,12% Break Even Point : 30,17%

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

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.

KeputusanMenteriKesehatan no. 492, 2010, “Standart Baku Mutu Air Bersih” Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Int ed ,

McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

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.

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.

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

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

3 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 http://www.chemicalland21.com