PABRIK KALIUM HIDROKSIDA DARI KALIUM KLORIDA DENGAN PROSES ELEKTROLISA.

PABRIK KALIUM HIDROKSIDA

DARI KALIUM KLORIDA

DENGAN PROSES ELEKTROLISA

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

L U T F I R A M L I

063101 0078

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

2011

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK KALIUM HIDROKSIDA

DARI KALIUM KHLORIDA

DENGAN PROSES ELEKTROLISA

Oleh : LUTFI RAMLI

063101 0078

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

Dosen Pembimbing

Ir. TATIEK SRI HAJATI, MT NIP. 19530712 199103 2 001

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

ii

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 Kalium Hidroksida Dari Kalium Khlorida Dengan Proses Elektrolisa”, 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 Kalium Hidroksida Dari Kalium Khlorida Dengan Proses Elektrolisa” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

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

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur. 3. Ibu Ir. Tatiek Srie Hajati, MT

Selaku Dosen Pembimbing.

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

iii

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

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

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

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

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

Surabaya , Februari 2011 Penyusun,

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

iv

INTISARI

Perencanaan pabrik Kalium Hidroksida ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 18.000 ton Kalium Hidroksida / tahun dalam bentuk flake. Pabrik beroperasi secara continuous selama 300 hari dalam setahun.

Kalium Hidroksida dibutuhkan dalam jumlah besar bagi keperluan industri kulit dan tekstil disamping untuk industri kimia juga. Dalam industri kulit , Kalium Hidroksida mempunyai manfaat penting dalam proses penyamakan kulit, pembuatan kulit remah, dan untuk mengkoagulasi latex karet. Secara singkat, uraian proses dari pabrik Kalium Hidroksida sebagai berikut :

Pertama-tama methanol dan gas CO direaksikan membentuk methyl formiat. Methyl formiat kemudian dihydrolisa menjadi Kalium Hidroksida. Larutan produk hydrolisa kemudian diumpankan pada kolom distilasi untuk proses pemisahan Kalium Hidroksida dengan methanol, kemudian methanol dimurnikan dengan metode distilasi untuk kemudian dikembalikan ke reaktor. Kalium Hidroksida dari kolom distilasi kemudian disimpan dalam bentuk liwuid sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 164 orang Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 300 hari/tahun ; 24 jam/hari

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

v Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun * Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 29.221.001.777 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 71.356.981.787 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 100.577.983.564 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 242.850.960.000 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 1.620.600.000

- Steam = 131,70 lb/hari - Air pendingin = 176 M3/hari - Listrik = 10.464 kWh/hari - Bahan Bakar = 2.736 liter/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 285.427.927.148 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 333.088.486.000 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 23,81% * Rate On Investment : 28,96%

* Pay Out Periode : 3 Tahun 10 Bulan * Break Even Point (BEP) : 35%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

vi

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 8 Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-6 Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-8 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-52 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-53 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 7 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 10 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11 Tabel XI.1. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi ….. XI - 9 Tabel XI.2. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 10 Tabel XI.3. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman

…..……….……….……….……… XI - 11 Tabel XI.4. Tabel Cash Flow ……….……….……. XI - 12 Tabel XI.5. Pay Out Periode ……….……….…….. XI - 14 Tabel XI.6. Perhitungan discounted cash flow rate of return …… XI – 16

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 8 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 13 Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 18

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

viii

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

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

I - 1

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Kalium hidroksida merupakan penamaan dalam bahasa Indonesia untuk senyawa potassium hydroxide dan dikenal dengan nama lain seperti : caustic potash, potassia, dan potassium hydrate. Kalium hidroksida merupakan senyawa anorganik dengan rumus molekul KOH dimana unsur kalium ( K+ ) mengikat sebuah gugus hidroksil ( OH- ). Seperti halnya natrium hidroksida, maka kalium hidroksida merupakan basa kuat dan banyak digunakan pada industri kimia sebagai pengontrol derajat keasaman suatu larutan maupun campuran.

Kalium pertama kali ditemukan oleh Sir Humphry Davy pada tahun 1807, dimana penemuan ini berhubungan dengan penemuan senyawa kalium hidroksida. Kalium hidroksida pertama kali dielektrolisa menjadi unsur kalium oleh Sir Humphry Davy. Penamaan kalium diambil dari bahasa Arab “Al Qaliy” yang berarti abu hasil kalsinasi, kemudian dikenal luas dalam istilah “Alkali” untuk kemudian diambil sebagai penamaan unsur “Kalium”.

Kalium hidroksida atau bisa disebut dengan Potassium Hydroxide sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri kimia proses seperti pada industri kalium karbonat, dimana kalium hidroksida merupakan bahan baku utama. Kalium hidroksida juga berfungsi sebagai bahan baku pembantu pada industri pupuk,

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

fosfat, kimia agro (agro chemical), baterai alkaline, dan pada industri tekstil. Kalium hidroksida juga digunakan pada industri sabun sebagai bahan pemucat.

I.2. Tujuan

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

I.3. Manfaat

Kalium hidroksida dibutuhkan dalam jumlah besar bagi keperluan industri kimia proses berbasis kalium seperti industri kalium karbonat, kalium fosfat, kalium sulfat dan lainnya. Disamping untuk industri kimia, kegunaan kalium hidroksida dapat kita jumpai pada industri pertanian, agrochemical, tekstil, dan industri sabun.

I.4. Aspek Ekonomi

Kebutuhan kalium hidroksida di Indonesia khususnya, semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia. Kebutuhan kalium hidroksida untuk Indonesia dapat ditabelkan sebagai berikut :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

Tabel I.1. Kebutuhan Kalium Hidroksida di Indonesia.

Tahun Kapasitas (kg/th)

2004 9.532.761 2005 8.340.028 2006 10.152.446 2007 9.320.400 2008 10.313.584

Sumber : BPS Surabaya

Berdasarkan data dari BPS, dapat kita lihat bahwa kebutuhan KOH (potassium hydroxide) di Indonesia tidak terlalu besar yaitu antara 9.000.000 – 10.000.000 Kg/Thn. Sehingga dapat kita perkirakan untuk dua – tiga tahun kedepan peningkatan produk KOH ± 12.000.000 kg/thn. Maka untuk kapasitas terpasang pada pabrik ini, direncanakan kapasitas produksi pabrik berlebih 50% untuk konsumsi dalam dan luar negeri, yaitu sebesar 18.000 ton/th.

Sedangkan harga bahan baku dan produk yang akan kita hasilkan untuk pabrik ini yaitu :

1. Harga bahan baku KCl (Potassium Chloride) dipasaran umumnya berkisar antara Rp. 9.000 – 14.000/Kg.

2. Harga jual produk yang akan dihasilkan yaitu KOH (Potassium

Hydroxide) dipasaran umumnya berkisar antara Rp. 16.000 – 22.000/Kg. Harga diatas sewaktu-waktu juga akan terus berubah seiring

perkembangan harga dollar di Indonesia.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

I.5. Sifat Bahan Baku Dan produk Bahan Baku :

I.5.A. Kalium Klorida (Wikipedia & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Potassium Chloride, Potassium Muriate, Potash Muriate

Rumus Molekul : KCl

Rumus Bangun :

C l

K

Berat Molekul : 74,5 Warna : Putih

Bau : tidak berbau Bentuk : kristal Specific Gravity : 1,988 Melting Point : 790°C Boiling Point : 1500°C

Solubility, Water : 27,6 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)

Solubility, Water : 56,7 gr/100 gr H2O (H2O=100°C)

Komposisi KCl : (PT. Halim Sarana Cahaya Semesta)

Komponen % Berat

KCl 99,89% KClO3 0,01%

H2O 0,10%

100,00%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

Produk : Produk Utama

I.5.B. Kalium Hidroksida (Wikipedia & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Potassium Hydroxide, Caustic Potash, Potassia

Rumus Molekul : KOH

Rumus Bangun :

K

+

OH

-Berat Molekul : 56

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : padatan higroskopis Specific Gravity : 2,044

Melting Point : 380°C Boiling Point : 1320°C

Solubility, Water : 97 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)

Solubility, Water : 178 gr/100 gr H2O (H2O=100°C)

Kadar produk : minimum 90% (Chemicalland21) Kegunaan : (Keyes : 675)

1. Industri Potassium Carbonate 25% 2. Industri Sabun 18% 3. Industri Tetra Potassium Pyro Phosphate 17% 4. Industri Potassium lainnya 10% 5. Industri Pupuk Liquid 5% 6. Industri Pencelupan 4% 7. Industri Lainnya dan Ekspor 21%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

6

Produk Samping

I.5.C. Hydrogen (Wikipedia & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Hydrogen Gas, LH2 (liquifying) Rumus Molekul : H2

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 2

Warna : tidak berwarna Bau : tidak berbau Bentuk : gas

Specific Gravity : 0,0709 Melting Point : -259,1°C Boiling Point : -252,7°C

Solubility, Water : 2,1 cc/100 cc H2O (H2O=0°C)

Solubility, Water : 0,85 cc/100 cc H2O (H2O=80°C)

Kadar produk : minimum 95% (Wikipedia.org) Kegunaan : (Keyes : 477)

1. Industri Ammonia 68% 2. Industri Methanol 13% 3. Industri Pemurnian 6% 4. Industri Liquifying 1% 7. Industri Lainnya 12%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

7

I.5.C. Chlorine (Wikipedia & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Chlorine Gas, Halogen Chlor Rumus Molekul : Cl2

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 71

Warna : kuning kehijauan Bau : berbau seperti sulfur Bentuk : gas

Specific Gravity : 1,56 Melting Point : -101,6°C Boiling Point : -34,6°C

Solubility, Water : 1,46 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)

Solubility, Water : 0,57 gr/100 gr H2O (H2O=30°C)

Kadar produk : minimum 95% (Wikipedia.org) Kegunaan : (Keyes : 249)

1. Industri Hydrocarbon terchlorinasi 59% 2. Industri Pulp and Paper 18% 3. Industri Kimia Anorganik 11% 4. Industri Pengolahan Air 6% 7. Industri Lainnya 6%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

II - 1

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.A. Tinjauan Proses

Pembuatan kalium hidroksida ini dapat dilakukan dengan dua macam proses, Yaitu :

II.A.1. Pembuatan Kalium Hidroksida Dengan Proses Boiling II.A.2. Pembuatan Kalium Hidroksida Dengan Proses Elektrolisa

dimana bahan baku yang dipergunakan untuk kedua proses diatas berbeda-beda.

II.A.1. Pembuatan Kalium Hidroksida Dengan Proses Boiling

Sumber : wikipedia.org

Pada proses boiling, bahan baku yang digunakan adalah kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dan kalium karbonat (K2CO3), dimana kedua bahan baku

merupakan larutan jenuh. Proses ini dilakukan dengan menguapkan air yang terdapat pada campuran larutan kalsium hidroksida dan larutan kalium karbonat sehingga menghasilkan endapan kalsium karbonat (CaCO3) dan

larutan kalium hidroksida (KOH).

Calcium Hydroxide

Potassium Carbonate

Solution Tank

Solution Tank Water

Water Boiling

Tank Precipitator Filter

Boiling Tank

Calcium Carbonate

Potassium Hydroxide

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

Reaksi yang terjadi :

Ca(OH)2(Aq) + K2CO3(Aq)→ CaCO3(S) + 2 KOH(Aq)

Konversi reaksi = 45% - 50%

Campuran produk kemudian dipisahkan menjadi dua lapisan pada precipitator untuk kemudian difiltasi pada filter untuk memisahkan endapan kalsium karbonat dengan larutan kalium hidroksida. Larutan kalium hidroksida kemudian diuapkan untuk mengurangi kadar air sampai didapat padatan kalium hidroksida.

Metode boiling ini merupakan metode pertama kali digunakan untuk pembuatan kalium hidroksida, dan pada akhir abad ke-19, metode ini sudah tidak digunakan karena alasan ekonomis, dikarenakan bahan baku yang dipergunakan relatif banyak dan tidak efisien.

II.A.2. Pembuatan Kalium Hidroksida Dengan Proses Elektrolisa

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

Pada pembuatan kalium hidroksida dengan proses elektrolisa, sebenarnya serupa dengan pembuatan natrium hidroksida dengan proses elektrolisa, sehingga aliran prosesnya dapat diaplikasikan dengan catatan bahan baku utama adalah larutan kalium klorida, karena apabila bahan baku diambil dari brine (leburan garam) kadar kalium klorida pada brine sangat sedikit. hal ini lebih menguntungkan, karena dengan bahan baku kalium klorida, maka tidak memerlukan pengolahan pendahuluan untuk menghilangkan impuritis.

Aliran prosesnya adalah sebagai berikut : pertama-tama kalium klorida dalam bentuk padatan dilarutkan dalam air dengan suhu 60°C sehingga membentuk larutan kalium klorida. Larutan kalium klorida kemudian diumpankan pada sel elektrolisa untuk proses elektrolisa.

Larutan kalium klorida pertama-tama masuk pada bagian katoda (+), dimana terjadi proses penguraian KCl menjadi unsur kalium (K+) dengan gas klor (Cl-). Gas klor terakumulasi menjadi gas klorin (Cl2) untuk kemudian

dikeluarkan sebagai produk samping, sedangkan kalium (K+) diumpankan menuju bagian anoda (-). Pada bagian anoda (-), kalium (K+) bereaksi dengan senyawa air (H2O) membentuk kalium hidroksida (KOH) dengan melepas gas

hydrogen (H2) sebagai produk samping.

Reaksi yang terjadi :

2 KCl(Aq) + 2 H2O(L) → 2 KOH(Aq) + H2(G) + Cl2(G)

Konversi = 95% - 97%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

Larutan KOH yang terbentuk didalam sel elektrolisa sebesar 40 – 45% kemudian diumpankan pada evaporator untuk proses pemekatan sampai dengan kadar 61%. Larutan KOH 61% kemudian diumpankan ke salt separator yang berfungsi untuk mengkristalkan KOH yang telah terelektrolisa. Campuran kemudian difiltrasi untuk memisahkan larutan KCl dengan kristal KOH, sedangkan larutan KOH kemudian dipekatkan kembali kedalam evaporator.

Larutan KOH 61% kemudian diumpankan pada fusion pot untuk proses pembentukan padatan KOH dengan kadar 90%-92% dengan cara penguapan air. Padatan yang terbentuk kemudian diumpankan pada flaker untuk proses pembentukan flake KOH, sehingga didapat produk akhir KOH dalam bentuk flake dengan kadar minimum 90%.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

II.B. Seleksi Proses

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

Parameter Macam Proses

Boiling Elektrolisa

Bahan Baku Utama K2CO3 dan CaO KCl

Proses Pelarutan dan Pengendapan

Pemisahan dan Elektrolisa Bahan Baku Pembantu Ca(OH)2 , H2O H2O

Produk samping CaCO3 H2, Cl2

Suhu operasi 105oC 60oC - 70oC Utilitas Mahal Ekonomis Aliran Proses Sederhana Komplek Kadar Produk 45% - 50% minimum 90%

Dari tinjauan proses pembuatan kalium hidroksida diatas, maka dapat kami buat kesimpulan bahwa proses yang dipilih adalah proses pembuatan kalium hidroksida dengan proses elektrolisa dengan beberapa faktor pendukung :

a. Bahan baku mudah didapat dan ekonomis.

b. Kebutuhan utilitas lebih ekonomis dengan suhu operasi yang rendah. c. Kadar produk yang dihasilkan memenuhi pasar.

d. Ketergantungan akan bahan baku hanya pada KCl. e. Produk samping lebih memiliki nilai jual yang tinggi. f. Kadar produk yang tinggi dapat menaikkan harga jual.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

6

Flowsheet Dasar :

Flowsheet Pengembangan :

PC CW

S WP

S C C W R W T P J - 111

J - 112 KCl

F - 110

F-113 30 1 1 WIC

L - 121 220 V

F-310

L - 211 F-320

L - 234

J - 241 TC S - 240 G - 232 E - 231

F - 233 V - 230

9 10 100 1 45 1 Cl2 G-311 G-321 H2

H - 250

60 1

R - 210

J - 251

F-330 KOH J - 271 Udara

B - 260 G - 262

H - 261 Wasted Gas

100 120

1 E - 270

TC 1 30 1 2 60 1 3 60 1 4 60 1 5 60 1 6 32 1 11 30 1 13 30 1 12 40 1 14 32 1 LC TC FC PC TC LC PC TC PC PI PI 5,7 5,7 TC PC WIC FC FC M-120

E – 263 TC V - 220

8 1 7 15 16 1 171 181 19 TC 80 124 148 92

L - 221 LC 1

1

URAIAN PROSES :

Pada pra rencana pabrik kalium hidroksida ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100 2. Unit Proses Kode Unit : 200 3. Unit Pengendalian produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan kalium hidroksida ini adalah sebagai berikut :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

7

Pertama-tama bahan baku serbuk KCl (100 mesh) dengan kadar 99,80% yang ditampung pada KCl stock pile F-110. KCl kemudian diumpankan pada silo KCl F-113 (silo KCl berfungsi sebagai pengumpan pada tangki pelarut) dengan belt conveyor J-111 dan bucket elevator J-112. KCl kemudian dilarutkan dengan air proses pada tangki pelarut M-120 dengan suhu 60oC. Larutan KCl kemudian diumpankan pada sel elektrolisa 210 pada bagian katoda. Pada sel elektrolisa R-210 terjadi proses elektrolisa larutan KCl menjadi larutan KOH dengan melepas gas Cl2 dan gas H2.

Larutan kalium klorida pertama-tama masuk pada bagian katoda (+), dimana terjadi proses penguraian KCl menjadi unsur kalium (K+) dengan gas klor (Cl-). Gas klor terakumulasi menjadi gas klorin (Cl2) untuk kemudian ditekan

dengan compressor G-311 sampai 5,7 atm dan ditampung pada tangki chlorine F-310 sebagai produk samping, sedangkan kalium (K+) diumpankan menuju bagian anoda (-). Pada bagian anoda (-), kalium (K+) bereaksi dengan senyawa air (H2O) membentuk kalium hidroksida (KOH) dengan melepas gas hydrogen (H2)

yang kemudian ditekan dengan compressor G-321 sampai 5,7 atm dan ditampung pada tangki hydrogen F-320 sebagai produk samping.

Reaksi yang terjadi :

2 KCl(Aq) + 2 H2O(L) → 2 KOH(Aq) + H2(G) + Cl2(G)

Konversi = 97%

Larutan KOH yang terbentuk kemudian diumpankan pada double evaporator untuk proses pemekatan sampai dengan kadar 80%. Larutan KOH

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

8

80% kemudian diumpankan ke crystallizer S-230 yang berfungsi untuk mengkristalkan larutan KOH. Campuran kemudian difiltrasi pada rotary drum vacuum filter H-240 untuk memisahkan larutan KCl dengan kristal KOH, sedangkan kristal KOH kemudian diumpankan ke rotary dryer B-250 dengan screw conveyor J-242.

Pada rotary dryer B-250 kristal KOH dikeringkan dengan udara panas secara counter-current (berlawanan arah). Udara panas dihembuskan oleh blower G-252 dan dipanaskan dengan heater E-253. Udara panas dan padatan terikut kemudian ditangkap dengan cyclone H-251 untuk proses pemisahan padatan dan gas, dimana udara panas (gas) dibuang ke atas, sedangkan padatan tertangkap diumpankan secara bersamaan dengan produk bawah rotary dryer menuju ke cooling conveyor E-260 untuk didinginkan sampai dengan suhu 32°C dan kemudian produk KOH ditampung pada silo KOH F-330 sebagai produk akhir.

the number of opening per inch of a screen; measures size of particles; "a 100 mesh screen" the number of openingperinch of a screen ; measuressize of particles ; "a 100 meshscreen "

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

III - 1

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB III

NERACA MASSA

1. TANGKI PELARUT ( M - 120 )

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

* KCl dr F-110 * KCl ke R-210

KCl 3400,186 KCl 3400,186 KClO3 3,407 KClO3 3,407

H2O 3,407 H2O 7545,9077

3407,000 * Air proses dr utilitas

H2O 7542,5007

Total 10949,5007 Total 10949,5007

2. SEL ELEKTROLISA ( R - 210 )

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

* KCl dr M-120 * Campuran ke V-220

KCl 3400,186 KOH 2479,1692 KClO3 3,407 KCl 3,407

H2O 7545,9077 KClO3 402,0056

H2O 6749,0319

9333,6136 * Produk Cl2 ke F-310

Cl2 1571,6162

* Produk H2 ke F-320

H2 44,2719

Total 10949,5007 Total 10949,5007

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Massa III

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

3. EVAPORATOR ( V - 220 )

Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam)

Larutan KOH terdiri dari : Uap sbg steam ke evap 2

KOH 2479,1692 H2O 2254,2119

KCl 102,0056 Larutan KOH terdiri dari :

KClO3 3,4070 KOH 2479,1692

H2O 6749,0319 KCl 102,0056

KClO3 3,4070

H2O 4494,8199

Total 9333,6136 Total 9333,6136

4. EVAPORATOR ( V - 230 )

Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam)

Larutan KOH terdiri dari : Uap

KOH 2479,1692 H2O 3980,4402

KCl 102,0056 Larutan KOH terdiri dari :

KClO3 3,4070 KOH 2479,1692

H2O 4494,8199 KCl 102,0056

KClO3 3,4070

H2O 514,3797

Total 7079,4017 Total 7079.4017

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Massa III

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

5. CRYSTALLIZER ( S - 240 )

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

* Larutan KOH dr V-230 * Campuran ke H-250

KOH 2479,1692 KOH (C) 2475,7516 KCl 102,0056 KOH (L) 3,4176 KClO3 3,4070 KCl 102,0056

H2O 514,3797 KClO3 3,4070

H2O 514,3797

Total 3098,9615 Total 3098,9615

6. ROTARY DRUM VACUUM FILTER ( H - 250 )

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam)

Slurry terdiri dari :

Cake :

KOH 2475,7516

Liquid :

KOH 3,4176 KCl 102,0056 KClO3 3,4070

H2O 514,3797

H2O washing 618,9379

1242,1478

Filtrat :

KOH 3,2786 KCl 97,8564 KClO3 3,2684

H2O 1087,2188

1191,6222

Cake :

KOH 2475,8906 KCl 4,1492 KClO3 0,1386

H2O 46,0988

2526,2771

Total 3717,8994 Total 3717,8994

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Massa III

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

7. ROTARY DRYER ( B - 260 )

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

* Cake dr H-250 * KOH ke H-261

KOH 2475,8906 KOH 247,5891 KCl 4,1492 KCl 0,4149 KClO3 0,1386 KClO3 0,0138

H2O 46,0988 H2O 23,1326

271,1505 * Campuran ke E-270

KOH 2228,3015 KCl 3,7343 KClO3 0,1247

H2O 22,9662

2255,1267

Total 2526,2771 Total 2526,2771

8. CYCLONE ( H - 261 )

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

Ke udara :

KOH 247,5891 H2O(L) 23,1326

KCl 0,4149 KOH 2,4759 KClO3 0,0139 KCl 0,0041

H2O 23,1326 KClO3 0,0001

25,6128 Ke conveyor :

KOH 245,1132 KCl 0,4108 KClO3 0,0137

245,5377

Total 271,1505 Total 271,1505

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Massa III

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

9. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

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

* KOH dr B-260 * KOH ke F-330

KOH 2228,3015 KOH 2473,4147 KCl 3,7343 KCl 4,1450 KClO3 0,1247 KClO3 0,1384

H2O 22,9662 H2O 22,9662

2255,1267 * KOH dr H-261

KOH 245,1132 KCl 0,4108 KClO3 0,0137

245,5377

Total 2500,6643 Total 2500,6643

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

IV - 1

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB IV

NERACA PANAS

1. TANGKI PELARUT ( M - 120 )

Komponen Masuk (Kkal/j) Komponen Keluar (Kkal/j)

≈ KCl dari F-110 ≈ KCl ke R-210

KCl 2752,1982 KCl 19355,4808 KClO3 3,5739 KClO3 25,0171

H2O 7,6099 H2O 118371,7577

2763,3819 137752,2556

≈ Air Proses dr Utilitas ≈ Q Loss

H2O 16846,9644 5429,8679

≈ Panas pelarutan

14974,4191

≈ Q supply

108597,3580

Total 143182,1235 Total 143182,1235

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Panas IV

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

2. SEL ELEKTROLISA ( R - 210 )

Komponen Masuk (Kkal/j) Komponen Keluar (Kkal/j)

≈ KCl dari F-110 ≈ KCl ke V-220

KCl 19355,4808 KOH 11931,0017 KClO3 25,0171 KCl 580,6644

H2O 118371,7577 KClO3 25,171

137752,2556 H2O 105871,2616

118407,9448

≈ Produk Cl2 ke F-310

6551.7964

≈ Produk H2 ke F-320

≈ ∆H reaksi 5326,8641 2369554,4805 ≈ Q Elektrolisa

2377020,1308

Total 2507306,7361 Total 2507306,7361

3. EVAPORATOR ( V - 220 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ KCl dari R-210 Uap sbg steam ke evap 2

KOH 11931,0017 H2O 104410,8106

KCl 580,6644 Ke evaporator 2 ;

KClO3 25,0171 KOH 41928,9487

H2O 105871,2616 KCl 2068,4828

118407,9448 KClO3 87,9173

∆H steam H2O 250359,5841

403257,1987 294444,9328

∆H kondensat

91648,5336 Q Loss

31160,8665

Total 521665,1435 Total 521665,1435

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Panas IV

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

4. EVAPORATOR ( V - 230 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ larutan dari Evap I ; Vapor :

KOH 41928,9487 H2O 102301,9407

KCl 2068,4828 Ke Crystalizer ;

KClO3 87,9173 KOH 25566,4321

H2O 250359,5841 KCl 1252,0032

294444,9328 KClO3 53,6081

∆H steam H2O 17370,0071

147900,9415 44242,0505

∆H kondensat 104392,2713 Q Loss 191409,6117

Total 442345,8743 Total 442345,8743

5. BAROMETRIC CONDENSER ( E - 231 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ Uap Air dari V-230 ; Uap H2O ke G - 232 :

H2O (G) 2251076,2587 H2O (G) 450215,2517

H2O ke F - 233 ;

H2O (L) 28585,8968

Q terserap 1772275,1101

Total 2251076,2587 Total 2251076,2587

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Panas IV

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

6. CRYSTALLIZER ( S - 240 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ larutan KOH dari V-230 ; ≈ Campuran ke H - 250 :

KOH 25566,4321 KOH (C) 2139,7171

KCl 1252,0032 KOH (L) 3,2894

KClO3 53,6081 KCL 115,6284

H2O 17370,0071 KClO3 5,0034

44242,0505 H2O 1608,8371

3872,4753 Q Kristalisasi 570,7492 Q terserap 40940,3244

Total 44812,7997 Total 44812,7997

7. ROTARY DRUM VACUUM FILTER (H - 250)

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ larutan KOH dari S - 240 ; ≈ CAKE ke B - 260 :

KOH (C) 2139,7171 KOH (C) 4667,7463

KOH (L) 3,2894 KCl 10,2389

KCL 115,6284 KClO3 0,4425

KClO3 5,0034 H2O 313,7633

H2O 1608,8371 4992,1910

3872,4753

≈ Air pencuci dari Utilitas ;

1382,4625 Q Loss 262,7469

Total 5254,9379 Total 5254,9379

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Panas IV

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

8. ROTARY DRYER ( B - 260 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ Cake dari H - 250 ; ≈ Produk ke E - 270 :

KOH (C) 4667,7463 KOH (C) 21197,2879 KCL 10,2389 KCl 45,8338 KClO3 0,4425 KClO3 1,9625

H2O 313,7633 H2O 775,5405

4992,1910 22020,6247

Udara Panas : ≈ Campuran ke H - 261 : O2 23039,0210 KOH 2100,6638

N2 86670,6026 KCl 4,5507

109709,6236 KClO3 0,1951

H2O 13213,6422

O2 16246,0490

N2 61116,0891

92681,1899

Total 114701,8146 Total 114701,8146

9. HEATER ( E - 262 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ Udara bebas ; ≈ Udara ke B - 260 :

O2 1412,8963 O2 23039,0210

N2 4330,2060 N2 86670,6026

5743,1023 109709,6236 Q Supply 109438,4435 Q Loss 5471,9222

Total 115181,5458 Total 115181,5458

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Neraca Panas IV

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

6

10. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

≈ Kristal KOH dari B - 260 ; ≈ Produk ke F - 330 :

KOH (C) 21197,2879 KOH (C) 2137,6974

KCl 45,8338 KCl 4,6986 KClO3 1,9625 KClO3 0,2033

H2O 775,5405 H2O 71,8318

22020,6247 2214,4310

≈ Kristal KOH dari H - 261 ;

KOH (C) 2079,6572

KCl 4,5052 KClO3 0,1931

2084,3555 Q terserap 21890,5491

Total 24104,9801 Total 24104,9801

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

V - 1

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. GUDANG KALIUM KLORIDA ( F - 110 )

Fungsi : Menampung kalium klorida dari supplier Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 10 hari

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung kalium klorida dari supplier Kapasitas : 840,22 m3

Bentuk : empat persegi panjang Ukuran : Panjang = 11,88 m Lebar = 11,88 m Tinggi = 5,9 m Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. BELT CONVEYOR ( J - 111 )

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

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (3 / 32) x 100 ft/mnt = 9,4 ft/min Panjang : 51 ft

Sudut elevasi : 11,3 o Power : 4 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 Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Waktu proses = continuous

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ½ in Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 46 ft Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (3,0 / 14) x 225 ft/mnt = 49 ft/menit Putaran Head Shaft = (3,0 / 14) x 43 rpm = 10 rpm

Lebar Belt = 7 in Power total = 4 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan) Jumlah = 1 buah

4. SILO KALIUM KLORIDA ( F - 113 )

Fungsi : Menampung kalium klorida.

Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 1 hari

Spesifikasi :

Volume : 1560 cuft = 45 m3 Diameter : 12 ft

Tinggi : 36 ft Tebal shell : ¼ in

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

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

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

5. MIXING TANK ( M - 120 )

Fungsi : Melarutkan KCl dengan penambahan air proses.

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

Kondisi operasi : Tekanan Operasi : 1 atm (tekanan atmospheric) Suhu Operasi : 60oC (suhu elektrolisa) Waktu operasi : 1 jam (sistem continuous)

Spesifikasi : Dimensi Tangki :

Diameter Dalam Tangki : 6,4 ft Tinggi Total : 14,26 ft Tebal Bejana : 2/14 in Tebal Tutup : 2/14 in Diameter dalam Jacket : 8,4 ft Tebal Jacket : 2/14 in Tinggi Jacket : 12 ft

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller. Diameter impeler : 2,133 ft

Panjang blade : 0,533 ft Lebar blade : 0,426 ft Power motor : 13,5 hp

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah tangki : 1 buah (Continuous)

6. POMPA - 1 ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari tangki M-120 ke R-210. Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan viskositas rendah Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 60°C (suhu elektrolisa) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 41,9 gpm

Total DynamicHead : 55,39 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

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

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

6

7. POMPA - 2 ( L - 211 )

Fungsi : mengalirkan bahan dari R-210 ke V-220 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan viskositas rendah Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 60°C (suhu elektrolisa) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 36,30 gpm

Total DynamicHead : 51,097 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 1,209 hp = 0,967 kW Jumlah : 1 buah

8. EVAPORATOR ( V - 220 )

Fungsi : Memekatkan bahan sampai dengan kadar 35%. Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria ) Kondisi Operasi : - Suhu = 148°C

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bagian Shell :

Diameter evaporator = 2,57 ft ≈ 1 m Diameter centerwall = 6,5 ft = 1,98 m Tinggi shell = 6,953 ft = 2 m

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

7

Tebal shell = 2/12 in Tebal tutup = 2/12 in

Tube Calandria :

Ukuran = 3 in sch. 40 standard IPS OD = 3,500 in = 0,3 ft ID = 3,068 in = 0,256 ft Panjang Tube = 10 ft

Jumlah Tube = 102 buah

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

9. EVAPORATOR ( V - 230 )

Fungsi : Memekatkan bahan sampai dengan kadar 80%. Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria ) Kondisi Operasi : - Suhu = 100°C

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bagian Shell :

Diameter evaporator = 3,13 ft ≈ 1 m Diameter centerwall = 6,26 ft = 1,8 m Tinggi shell = 6,87 ft = 2 m Tebal shell = 2/12 in

Tebal tutup = 2/12 in

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

8

Tube Calandria :

Ukuran = 4 in sch. 40 standard IPS OD = 4,500 in = 0,375 ft ID = 4,026 in = 0,336 ft Panjang Tube = 12 ft

Jumlah Tube = 81 buah

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

10. POMPA - 3 ( L - 221 )

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

Dasar Pemilihan : sesuai untuk tekanan rendah dan viskositas rendah Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 148°C (suhu larutan) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bahan Konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 27,97 gpm

Total DynamicHead : 28,56 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 0,57 hp = 0,458 kW Jumlah : 1 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

9

11. BAROMETRIC CONDENSER ( E - 231 )

Fungsi : mengkondensasi uap dan menjaga tekanan evaporator Type : Multi jet spray

Dasar pemilihan : sesuai dengan kondisi tekanan yang vacuum Kondisi Operasi : - Tekanan = 26 inHg = 0,63 atm

- Suhu = 100°C (suhu uap) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel Volumetrik uap : 102,4 cuft/mnt

Diameter pipa : 10 in ( asumsi aliran turbulent ) Panjang total pipa : 28,3 ft

Tekanan : 8,7582 psia Air pendingin : 3042.6700 kg/jam Jumlah alat : 1 buah

12. STEAM JET EJECTOR ( G - 232 )

Fungsi : memvacuumkan evaporator V-230 Type : Single stage steam-jet ejector

Dasar Pemilihan : sesuai untuk penjagaan tekanan vacuum Kondisi Operasi : - Tekanan = 0,6 atm

- Suhu = 100°C - Waktu proses = continuous

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

10

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel Inlet (suction) : 0,49 in Outlet (discharge) : 0,37 in Panjang : 4,41 in Kapasitas design : 3,98 lb/jam Kebutuhan Steam : 1107 lb/jam Jumlah alat : 1 buah

13. HOT WELL ( F - 233 )

Fungsi : Menampung condensate selama 1 jam Dasar Pemilihan : sesuai dengan bahan

Hotwell berbentuk persegi panjang terbuat dari beton.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 45°C

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas : 3,2 m3

Bentuk : empat persegi panjang Ukuran : Panjang = 1,7 m

Lebar = 1,7 m Tinggi = 0,83 m Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

11

14. POMPA - 4 ( L - 234 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari V-230 ke S-240 Type : Reciprocating Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk tekanan sedang dan viskositas tinggi

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 100°C (suhu evaporator) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 10,034 gpm Total DynamicHead : 52,14 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 0,50 hp = 0,40 kW Jumlah : 1 buah

15. CRYSTALLIZER ( S - 240 )

Fungsi : Kristalisasi larutan KOH. Type : Swenson-Walker Crystallizer

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk kristalisasi dengan pendinginan Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 32°C (suhu kamar) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas : 114,824 cuft Diameter : 4,82 ft Panjang : 16,05 ft

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

12

Luas Cooling Area : 109,60 ft2/ft3 Power : 2 hp

Jumlah : 2 buah (1 buah standby running)

16. SCREW CONVEYOR ( J - 241 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari S-240 ke H-250 Type : Plain spouts or chutes

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 32°C (suhu crystallizer) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas : 80,37 cuft/jam Panjang : 46 ft

Diameter : 14 in Kecepatan putaran : 12 rpm Power : 1,2 hp Jumlah : 1 buah

17. ROTARY DRUM VACUUM FILTER ( H - 250 )

Fungsi : memisahkan filtrat dan cake Type : standard rotary drum vacuum filter Dasar pemilihan : sesuai dengan bahan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

13

Kondisi Operasi : - Tekanan = 20 inHg (0,33 atm) (Hugot : 474) - Suhu = 40°C

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 0,283 m3 Diameter = 0,61 m Panjang = 1,8 m Putaran = 7 ½ rpm

Power = 1,12 kW = 1,5 hp Bahan konstruksi = Carbon Steel Jumlah = 1 buah

18. SCREW CONVEYOR ( J - 251 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-250 ke B-260 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 40°C (suhu RDVF) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas : 39 cuft/jam Panjang : 50 ft Diameter : 14 in Kecepatan putaran : 12 rpm Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

14

19. ROTARY DRYER ( B - 260 ) Spesifikasi :

Fungsi : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas Type : Rotary Drum

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 100°C (titik didih air)

- Time of Passes = 13 menit Kapasitas : 2526,2771 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi Tebal isolasi : 4 in

Tebal shell : 3/16 in Diameter : 1,26 m Panjang : 6,4 m Tinggi bahan : 0,622 ft Sudut rotary : 0,9° Time of Passes : 13 menit Jumlah flight : 12 buah Power : 1,42 hp Jumlah : 1 buah

20. CYCLONE ( H - 261 )

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

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

15

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 92,1°C (perhitungan dryer) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas : 50 cuft/dt Diameter partikel : 0,000029ft Tebal shell : 3/10 in Tebal Tutup atas : 3/10 in Tebal Tutup bawah : 3/10 in Jumlah : 1 buah

21. BLOWER ( G - 262 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke B-260 Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 2340 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 46 hp Jumlah : 1 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

16

22. HEATER ( E - 263 )

Fungsi : Memanaskan bahan dari 30°C sampai dengan 120°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 120°C

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 220

Passes = 2

Shell : ID = 19,25 in Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 691 ft2 = 65 m2 Jumlah exchanger = 1 buah

23. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 32°C Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

17

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 32°C (suhu kamar)

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas : 43,41 cuft/jam Panjang : 80 ft

Diameter : 14 in Kecepatan putaran : 12 rpm Power : 2 hp Tebal jaket standard : 2 in Jumlah : 1 buah

24. BUCKET ELEVATOR - 2 ( J - 271 )

Fungsi : memindahkan bahan dari E-270 ke F-330 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 32°C (suhu kamar) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ½ in Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 40 ft Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (2,5 / 14) x 225 ft/mnt = 40,18 ft/menit

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

18

Putaran Head Shaft = (2,5 / 14) x 43 rpm = 8 rpm Lebar Belt = 7 in

Power total = 3 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan) Jumlah = 1 buah

25. TANGKI CHLORINE ( F - 310 )

Fungsi : menampung gas chlorine dalam bentuk liquid (Liquifying)

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 5,7 atm

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 6 hari

Spesifikasi :

Volume : 20116,8 cuft = 571 M3 Tekanan : 5,7 atm gauge

Diameter : 21 ft Panjang : 59 ft Tebal shell : 1 in Tebal tutup : 1 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 253) Jumlah : 2 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

19

26. COMPRESSOR - 1 ( G - 311 )

Fungsi : Menaikkan tekanan gas Chlorine sampai dengan 5,7 atm. Type : Sliding Van Rotary Compressor

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

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

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 354,4 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 55 hp Jumlah : 1 buah

27. TANGKI HYDROGEN ( F - 320 )

Fungsi : menampung gas hydrogen dalam bentuk liquid (Liquifying)

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 17 atm

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 6 hari

Spesifikasi :

Volume : 567 cuft = 16,8 M3 Tekanan : 17 atm gauge

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

20

Diameter : 7 ft Panjang : 21 ft Tebal shell : 1 in Tebal tutup : 1 ½ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 253) Jumlah : 2 buah

28. COMPRESSOR - 2 ( G - 321 )

Fungsi : Menaikkan tekanan gas Hydrogen sampai dengan 17 atm. Type : Sliding Van Rotary Compressor

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

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

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 325,4 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 76,25 hp Jumlah : 1 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Spesifikasi Alat V

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

21

29. SILO KALIUM HIDROKSIDA ( F - 330 )

Fungsi : Menampung kalium hidroksida.

Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 6 hari

Spesifikasi :

Volume : 3125,53 cuft = 90,33 m3 Diameter : 12 ft

Tinggi : 35 ft Tebal shell : 1/3 in Tebal tutup atas : 1/3 in Tebal tutup bawah : 1/3 in

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

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VI - 1

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

SEL ELEKTROLISA ( R - 210 )

Fungsi : Elektrolisa kalium klorida menjadi kalium hidroksida Type : Tangki persegi dengan datar dilengkapi cell electrolyzer Merk : Pulsar-6 , High Eficiency Series Cell Electrolyser

Kondisi operasi :

Tekanan operasi : 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi : 60oC (Keyes : 739)

Feed masuk :

Komponen Berat (kg/j) Fraksi berat ρ (gr/cc)

KCl 3400,1860 0,3106 1,988 KClO3 3,4070 0,0003 2,320

H2O 7545,9077 0,6891 1,000

10949,5007 1,0000

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Perencanaan Alat Utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

Produk gas Chlorine = 1571,6162 kg/jam Produk gas Hydrogen = 44,2719 kg/jam

Perhitungan :

ρ campuran = 62,43 komponen

berat fraksi

1 _×

ρ

∑

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

ρ campuran = 62,43 1 0,6891 2,320 0,0003 1,988 0,3106 1 _× + +

= 74 lb/cuft

Rate massa = 10949,5007 kg/jam = 24139,4883 lb/jam (1 kg = 2,2046 lb)

ρ campuran = 62,43 komponen

berat fraksi

1 _×

ρ

∑

= 74 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 74 24139,4883

= 326,22 cuft/jam Waktu operasi = 1 jam continuous

Maka volume liquid = 326,22 cuft/jam x 1 jam = 326,22 cuft

Sel elektrolisa berbentuk persegi panjang.

Volume liquid = 326,22 cuft

Asumsi volume liquid mengisi 80% volume sel.

Maka volume sel = 326,22 cuft x (100/80) = 407,775 cuft Perbandingan Panjang, Lebar dan Tinggi = 1 : 1,07 : 1,43 (Pulsar-6; www.intensys.com)

Volume Sel = P x 1,07 P x 1,43 P 407,775 = 1,5301 P3

P = 6,5 ft = 1,982 m

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Perencanaan Alat Utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

Lebar = 1,07 P = 1,07 x 1,982 m = 2,121 m Tinggi = 1,43 P = 1,43 x 1,982 m = 2,834 m Panjang total = Panjang Bagian Katoda + Anoda Panjang total = 2 x 1,982 m = 3,964 m

Perhitungan bagian katoda dan anoda :

Perbandingan Tebal cell dan Tinggi tangki = 1 : 16,67 (tero.ranta@bigfoot.com) Tinggi tangki = 2,834 m

Tebal cell = 2,834 m / 16,67 = 0,17 m

Perbandingan Tebal cell dan Spasi Cell = 1 : 0,25 (tero.ranta@bigfoot.com) Spasi cell = 0,17 m x 0,25 = 0,043 m

Total tebal cell = tebal cell + spasi cell Total tebal cell = 0,17 + 0,043 = 0,213 m Lebar Tangki = 2,121 m

Jumlah cell =

Cell Tebal Total

Tangki Lebar

= 0,213 2,121

≈ 10 buah

Jumlah cell katoda dan anoda = 10 buah

Perhitungan Produksi Gas Berdasarkan persamaan Faraday :

V =

z p F

t T I R

× ×

× × ×

Keterangan : V = Volume gas ; (lt)

R = Konstanta gas ideal ; (0,0820577 lt.atm/mol.K) I = Kuat arus listrik ; (1 A ≈ 1 ampere)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Perencanaan Alat Utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

T = Temperatur ; (60oC = 333,15 Kelvin) t = Waktu ; (3600 detik)

F = Konstanta Faraday ; (96485,31 As/mol) p = Tekanan ; (1 atm)

z = Jumlah elektron ; (H2 = 2 , Cl2 = 2)

Volume Produksi Gas Chlorine :

Jumlah elektron Cl2 = 2 , maka z = 2

V =

z p F t T I R × × × × × = 2 1 96485,31 3600 333,15 1 0,0820577 × × × × ×

= 0,51 lt

Volume Produksi Gas Hydrogen :

Jumlah elektron H2 = 2 , maka z = 2

V =

z p F t T I R × × × × × = 2 1 96485,31 3600 333,15 1 0,0820577 × × × × ×

= 0,51 lt Volume produksi gas total = 0,51 + 0,51 = 1,02 lt Volume produksi gas total = 1,02 lt untuk 1 ampere

= 1,02 lt/A Kuat arus tiap jam = 1,02 x 2,5423

= 2,593 A/lt.jam (1 lt/A = 2,5423 A/lt per cell) Jumlah cell = 10 buah

Kuat arus cell = 2,593 x 10 = 25,93 A/lt.jam Power input = 12 V

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Perencanaan Alat Utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

Digunakan power faktor = 80%

Power terpakai = 80% x 12 V = 9,6 V Kuat arus cell = 25,93 A/lt.jam

Maka kebutuhan listrik = 9,6 V x 25,93 A/lt.jam = 248,93 W/lt.jam Untuk katoda dan anoda = 2 x 248,93 W/lt.jam

= 497,86 W/lt.jam

Perhitungan volume produk gas hasil reaksi : Gas Chlorine :

Berat Cl2 = 1571,6162 kg/jam = 3464,82 lb/jam

Suhu operasi = 60°C = 333,15 K BM Cl2 = 71

ρ gas Cl2 =

359 71 atm 1

atm 1 15 , 333

492 _{× ×}

= 0,293 lb/cuft

Volume Cl2 =

cuft lb

jam lb

/ / 0,293 3464,82

= 11825,33 cuft/jam = 417,56 lt/jam (1 lt = 28,32 cuft)

Kebutuhan listrik katoda = 248,93 W/lt.jam Volume produk gas Cl2 = 417,56 lt/jam

Total Kebutuhan listrik katoda = 417,56 lt/jam x 248,93 W/lt.jam = 103943,22 W

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Perencanaan Alat Utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

6

Gas Hydrogen :

Berat H2 = 44,2719 kg/jam = 97,61 lb/jam

Suhu operasi = 60°C = 333,15 K BM H2 = 2

ρ gas H2 =

359 2 atm 1

atm 1 15 , 333

492 _{× ×}

= 0,009 lb/cuft

Volume H2 =

cuft lb

jam lb

/ / 0,009 97,61

= 10845,56 cuft/jam = 382,97 lt/jam (1 lt = 28,32 cuft)

Kebutuhan listrik anoda = 248,93 W/lt.jam Volume produk gas H2 = 382,97 lt/jam

Total Kebutuhan listrik anoda = 382,97 lt/jam x 248,93 W/lt.jam = 95332,73 W

Kebutuhan listrik katoda dan anoda = 103943,22 W + 95332,73 W

≈ 199277 W ≈ 200 kW

Spesifikasi :

Fungsi : Elektrolisa kalium klorida menjadi kalium hidroksida Type : Tangki persegi dengan datar dilengkapi cell electrolyzer Merk : Pulsar-6 , High Eficiency Series Cell Electrolyser Panjang : 3,964 m

Lebar : 2,834 m Tinggi : 2,834 m

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Perencanaan Alat Utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

7

Cell Electrolyzer : (Katoda dan Anoda) - Panjang Cell = 1,982 m - Lebar Cell = 2,121 m - Tebal Cell = 0,17 m - Spasi Cell = 0,043 m - Jumlah Cell = 10 buah Bahan Konstruksi Cell : Stainless Steel 304 Kapasitas power : 12 Volt

Power Faktor : 80% Kebutuhan Listrik : 200 kW

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C Jumlah : 1 buah

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

VII - 1

---Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

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 dicatat 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 effisiensi 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.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : 1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur,

Tekanan, dan Radiasi.

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

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

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

- Ketelitian hasil pengukuran. - 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 effektif, 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.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

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

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai.

- Melakukan perhitungan. - Melakukan koreksi.

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

1. Sensing / Primary Element.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element merubah energi yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa dibaca ( yaitu dengan tekanan fluida ).

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, 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 signal dari sensing element ke receiving element.

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

4

digunakan sebagai penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal 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. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini:

1. Flow Control ( F C )

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

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

Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki

dapat juga digunakan sebagai ( W C ) Weight Control 4. Level Indicator ( L I )

Mengindikasikan / informatif ketinggian bahan didalam tangki 5. Pressure Control ( P C )

Mengontrol tekanan pada aliran / alat 6. Pressure Indicator ( P I )

Mengindikasikan / informatif tekanan pada aliran / alat 7. Temperature Control ( T C )

Mengontrol suhu pada aliran / alat

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

5

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik

NO KODE NAMA ALAT INSTRUMENTASI

1. F - 113 SILO KALIUM KLORIDA WIC 2. M - 120 TANGKI PELARUT FC , LC , TC 3. L - 121 POMPA – 1 LC 4. R - 210 SEL ELEKTROLISA TC , PC 5. L - 211 POMPA – 2 FC 6. V - 220 EVAPORATOR 1 TC , LC 7. L - 221 POMPA – 3 LC 8. V - 230 EVAPORATOR 2 TC , PC , LC 9. E - 231 BAROMETRIC CONDENSER TC 10. G - 232 STEAM JET EJECTOR PC 11. L - 234 POMPA – 4 LC 12. S - 240 CRYSTALLIZER TC 13. L - 241 POMPA – 5 FC 14. H - 250 ROTARY DRUM VACUUM

FILTER

PI , FC 15. G - 262 BLOWER FC 16. E - 263 HEATER TC 17. E - 270 COOLING CONVEYOR TC 18. F - 310 TANGKI CHLORINE PI 19. G - 311 COMPRESSOR - 1 PC 20. F - 320 TANGKI HYDROGEN PI 21. G - 321 COMPRESSOR - 2 PC 22. F - 330 SILO KALIUM HIDROKSIDA WIC

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

6

VII.2. Keselamatan Kerja

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

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

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

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

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

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

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

7

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 power plant 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. - Karena bahan baku ada yang beracun, maka perlu digunakan

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

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

--- Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

8

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

NO. TEMPAT JENIS BERAT SERBUK JARAK

SEMPROT JUMLAH

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

VII.2.2. Bahaya Kecelakaan

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

A. Vessel.

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

- Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

XII - 1

---Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan Kalium Hidroksida, Indonesia masih mengimpor Kalium Hidroksida dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian pabrik Kalium Hidroksida 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 Kalium Hidroksida yang selama ini masih diimpor, hal ini akan menguntungkan dalam segi pangsa pasar dalam negeri. Karena bahan dasarnya yang dapat diperoleh secara mudah di dalam negeri di Indonesia. Sehingga keadaan tersebut akan mampu menjadi modal dalam persaingan internasional dan persaingan domestik.

Lokasi

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

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

2

Teknis

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

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 29.221.001.777 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 71.356.981.787 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 100.577.983.564 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 242.850.960.000 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 1.620.600.000

- Steam = 131,70 lb/hari

- Air pendingin = 176 M3/hari

- Listrik = 10.464 kWh/hari

- Bahan Bakar = 2.736 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 285.427.927.148 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 333.088.486.000 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 23,81%

* Rate On Investment : 28,96%

* Pay Out Periode : 3 Tahun 10 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 35%

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Kalium Hidroksida

3

XII.2. Kesimpulan

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

Kapasitas : 18.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 116 Orang

Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 300 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp. 100.577.983.564

Pay Out Periode : 3 Tahun 10 Bulan

Bunga bank : 12%

Internal Rate of Return : 23,81% Rate on Investment : 28,96%

Break Even Point : 35%

1

DAFTAR PUSTAKA

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

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

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

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

Biro Pusat Statistik , “Export – Import Sektor Industri”

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Internet :

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