PABRIK SILICA GEL DARI SODIUM CARBONATE DAN PASIR SILIKA DENGAN PROSES HYDROLYSIS.

PRA RENCANA PABRIK

OLEH :

TIARA TARADITA

0931010045

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL "VETERAN"

JAWA TIMUR

PABRIK SILICA GEL DARI SODIUM CARBONATE DAN PASIR

SILIKA DENGAN PROSES HYDROLYSIS

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

OLEH :

TIARA TARADITA

0931010045

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL "VETERAN"

JAWA TIMUR

PASIR SILIKA DENGAN PROSES HYDROLYSIS

DISUSUN OLEH:

TIARA TARADITA

0931010045

Surabaya, 17 Mei 2013

Disetujui untuk diajukan dalam Ujian Lisan

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK SILICA GEL DARI SODIUM CARBONATE DAN PASIR SILIKA DENGAN PROSES HYDROLYSIS

Disusun oleh : TIARA TARADITA

0931010045

Telah dipertahankan di hadapan dan di terima oleh Dosen Penguji Pada tanggal : 17 Mei 2013

Tim Penguji : Pembimbing :

1. 1.

Ir. Dwi Hery Astuti, MT Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT

NIP. 19590520 198703 2 001 NIP. 19650731 199203 2 001 2.

Ir. Kindriari Nurma W, MT NIP. 19600228 198803 2 001 3.

Ir. Nana Dyah S., MKes NIP. 19600422 198703 2 001

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Surabaya

Ir. Sutiyono, MT NIP. 19600713 198703 1 001

segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan tugas akhir “Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis”, 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 “Veteran” Jawa Timur.

Tugas akhir “Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis” 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 Fakultas Teknologi Industri, UPN ”Veteran” Jawa Timur. 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Dr.Ir. Ni Ketut Sari, MT

iii

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN “Veteran” Jawa Timur.

5. Seluruh Civitas Akademika Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN “Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orangtua yang selalu mendoakan kami.

7. Semua pihak yang telah membantu, baik 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, Mei 2013

KATA PENGANTAR ii

INTISARI iv

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR 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

iv

INTISARI

Perencanaan pabrik silica gel ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dalam bentuk gel. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Kegunaan dari silica gel adalah :

- Untuk proses penyerapan - Untuk pengemasan makanan

Secara singkat, uraian proses dari pabrik silica gel adalah sebagai berikut :

Pertama, sodium carbonate direaksikan dengan pasir silika membentuk sodium silicate pada furnace, kemudian sodium silicate direaksikan dengan sulfuric acid sehingga terdekomposisi menjadi silica dan sodium sulfate. Pada saat reaksi berlangsung dengan suasana asam sulfuric acid maka silica yang terdekomposisi berubah bentuk menjadi gel. Silica gel kemudian difiltrasi dengan filter press dan dikeringkan pada spray dryer kemudian siap untuk dipasarkan.

Pendirian pabrik berlokasi di Kebomas, Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 126 orang Sistem Operasi : Continuous

 Umur Pabrik : 10 Tahun

 Fixed Capital Investment ( FCI ) : Rp. 407.511.563.165  Working Capital Investment ( WCI ) : Rp 227.032.381.029  Total Capital Investment ( TCI ) : Rp 634.543.944.193  Biaya Bahan Baku : Rp 1.141.708.572.346  Biaya Utilitas :

- Steam =107878196 lb/tahun - Air Pendingin =6504962935 lb/tahun - Listrik =8327123,9 kW/tahun - Bahan Bakar =1145571 liter/tahun  Biaya Produksi Total ( Operation Cost ) : Rp 1.198.703.383.064  Hasil Penjualan Produk ( Sale Cost ) : Rp 1.570.680.000.000  Laju Pengembalian Modal Terhadap Bunga Bank

Internal Rate Of Return : 33,6%. Rate On Equity : 36,8%.

 Waktu Pengembalian Modal ( Pay Out Periode ) : 3,84 tahun  Break Even Point ( BEP ) : 33,6%

I - 1 Utilit Pendahuluan

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silica Dengan

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Beberapa orang berpendapat bahwa silica gel adalah produk yang ditemukan pada beberapa tahun terakhir, akan tetapi pada kenyataannya silica gel telah dipersiapkan dan diperkenalkan pada awal tahun 1931. Pada saat itu Steven S. Kistler dari Universitas Pacific di California telah mengemukakan teori pembuatan gel, dimana hasil penelitiannya mempunyai kesimpulan bahwa suatu

liquid dapat dipisahkan oleh solid tanpa merusak struktur dari solid yang dipergunakan.

Pada penelitian yang pertama kali dilakukan oleh Kistler, silica gel dipersiapkan dengan cara mengkondensasi larutan sodium silicate dengan asam, akan tetapi penelitian ini gagal, karena silica gel tidak mampu menyerap lebih banyak. Pada penelitian selanjutnya, Kistler melakukan pencucian silica gel dengan alcohol sebelum silica gel tersebut dimanfaatkan. Hasil terakhir silica

gel dari penelitian tersebut hampir sama dengan produk silica gel pada saat ini.

Pada beberapa tahun terakhir, silica gel telah dipergunakan secara luas sebagai media pengering ( drying agent ) pada industri kimia. Kemampuan dari

silica gel sangat dipengaruhi oleh kondisi fisik dari silica gel seperti luas permukaan, diameter porositas, distribusi ukuran porositas, hal ini sangat berpengaruh dalam produk silica gel.

I.2. Manfaat

Kegunaan terbesar dari silica gel adalah sebagai media pengering ( drying

agent ) pada industri kimia. Akan tetapi dengan perkembangan ilmu teknologi, silica gel mempunyai kegunaan lain yaitu sebagai catalyst support, media pemisah, media penyerap dan media pemucat untuk minyak bumi.

I.3. Tujuan

Kebutuhan silica gel di dunia dan di Indonesia khususnya, semakin meningkat. Silica gel merupakan media pengering ( drying agent ) yang paling sering dipergunakan secara luas di dunia.

Perencanaan Kapasitas Produksi :

Pabrik direncanakan beroperasi pada tahun 2015 dimana masa konstruksi pabrik dimulai pada awal tahun 2013. Perencanaan kapasitas produksi didasarkan pada kebutuhan silica gel yang terus meningkat baik kebutuhan dalam negeri maupun kebutuhan dunia. Kapasitas produksi sebagai acuan diambil dari Badan Pusat Statistik ( BPS ).

Tabel I.3.1. Data Impor Silica Gel

Tahun Jumlah ( kg )

2000 5.539.194 2001 4.631.877 2002 6.203.180

I - 3 Utilit Pendahuluan

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silica Dengan 2003 6.737.326

2004 7.826.207 2006 21.713.981 2007 28.902.030

Berdasarkan data tersebut dapat menentukan kapasitas produksi pabrik

silica gel yaitu sebesar 60.000 ton/tahun.

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk

I.4.1. Bahan Baku

A. Sodium Carbonate ( Perry 7ed: 1999 )

Rumus molekul : Na2CO3

Berat molekul : 106

Warna : putih

Bentuk : serbuk

Specific gravity : 2,533

Melting point ( oC ) : 851

Boiling point ( oC ) : dekomposisi

Solubility / 100 parts, hot water : 48,5 ( H2O = 104oC )

B. Pasir Silika ( Perry 7ed: 1999 )

Rumus molekul : SiO2

Berat molekul : 60

Warna : kecoklatan

Bentuk : hexagonal

Specific gravity : 2,65

Melting point ( oC ) : 1425

Boiling point ( oC ) : 2230

Solubility / 100 parts, cold water : tidak larut

Solubility / 100 parts, hot water : tidak larut

C. Sulfuric Acid ( Perry 7ed: 1999 )

Rumus molekul : H2SO4

Berat molekul : 98

Warna : tidak bewarna

Bentuk : larutan pekat

I - 5 Utilit Pendahuluan

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silica Dengan Melting point ( oC ) : 10,49

Boiling point ( oC ) : dekomposisi pada suhu 340oC

Solubility / 100 parts, cold water : larut sebagian

I.4.2. Produk

A. Silica Gel (www.desiccachemicals.com )

Rumus molekul : SiO2.nH2O

Berat molekul : 600 gr/L

Warna : transparan

Bentuk : granular

Average pore diameter : 21 Å

Temperature range ( oC ) : 120 – 250

Adsorption : 29% - 40%

Loss drying : 2% - 5%

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Tinjauan Proses

Beberapa tahun perkembangan dalam teknologi, pembuatan silica gel ini dapat dilakukan dengan dua macam cara dengan bahan baku yang berbeda. Bahan baku yang dipergunakan adalah alkali silicate atau lebih umum dikenal dengan nama sodium silicate. Pada pengendalian bahan baku utama, dapat dipergunakan sodium silicate secara langsung atau dapat dengan cara mereaksikan

sodium carbonate dengan pasir silika.

Proses pembuatan silica gel dapat dibedakan menjadi dua bagian utama yaitu : (US. Patent no. 0020018743)

1. Pembuatan silica gel dengan proses hydrolysis

2. Pembuatan silica gel dengan proses hydrothermal

II.1.A. Pembuatan Silica Gel dengan Proses Hydrolisis

Pada pembuatan silica gel dengan proses hydrolysis ini, beberapa macam bahan baku dapat dipergunakan untuk proses ini. Bahan baku utama yang dapat dipergunakan adalah : silicon alkoxide, sodium silicate, sodium silicatevia sodium

carbonate dan pasir silika dan beberapa alkali silicate lainnya.

Pada proses ini, hydrolysis dilakukan pada kondisi asam dengan penambahan asam mineral seperti sulfuric acid. Pertama-tama sodium silicate

II - 2 Utilit Seleksi dan Uraian Proses

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan dihydrolysis dengan bantuan sulfuric acid sehingga terbentuk silica hydrosol yang berbentuk gel. Produk hydrolysis, kemudian dikeringkan.

Beberapa cara hydrolysis telah dikenalkan oleh beberapa peneliti, seperti penelitian di Jepang ( JP-A-62-113713 ) yang menemukan cara pembuatan silica

gel dengan proses hydrolysis sodium silicate dalam bentuk larutan dengan asam mineral. Hasil penelitian ini mempunyai keunggulan dari porositas silica gel yang terdistribusi, dengan menjaga kondisi pH tetap dibawah 2,5.

II.1.B. Pembuatan Silica Gel dengan Proses Hydrothermal

Pada pembuatan silica gel dengan proses hydrothermal ini, perlakuan pemanasan pada suhu tinggi dengan metode batch flow drying dapat merubah karakteristik produk silica gel menjadi lebih mempunyai porositas yang tinggi dan mempunyai kemampuan penyerapan yang baik.

Pada proses ini, pertama-tama sodium silicate dihydrolysis dengan bantuan

sulfuric acid sehingga terbentuk silica hydrosol yang berbentuk gel. Produk silica hydrogel kemudian dipanaskan dengan metode batch flow drying pada suhu antara 50oC sampai dengan 150oC dengan waktu sekitar 10 jam. Produk silica gel kemudian dilakukan pemurnian dengan cara distilasi.

II.2. Seleksi Proses

Parameter

Nama Proses

Hydrolysis Hydrothermal

Bahan Baku Sodium Silicate Sodium Silicate Proses Reaksi Batch (3 Jam) Batch (10 Jam) Suhu Reaksi 50oC – 100oC 50oC – 150oC Pemisahan Filtrasi Distilasi Instalasi Mudah Rumit Porositas Memenuhi Pasar Memenuhi Pasar

Dari tinjauan proses pembuatan silica gel diatas maka dapat kami simpulkan bahwa proses yang dipilih adalah proses pembuatan silica gel dengan proses hydrolysis dari sodium silicate via sodium carbonate dan pasir silika dengan faktor :

a. Bahan baku mudah didapat

b. Proses yang digunakan lebih sederhana c. Suhu reaksi lebih rendah

II - 4 Utilit Seleksi dan Uraian Proses

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

II.3 Uraian Proses

Flowsheet dasar yang direncanakan ditunjukkan pada gambar II.1. :

Gambar II.1. Flowsheet Dasar Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate dan

Pasir Silika dengan Proses Hydrolysis.

Gambar II.2. Flowsheet Pengembangan Pabrik Silica Gel Dari Sodium

Pada pra rencana pabrik silica gel ini, dibagi menjadi 4 unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Produk Kode Unit : 100

2. Unit Reaksi dan Pemurnian Kode Unit : 200

3. Unit Pengeringan Kode Unit : 300

4. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 400

Adapun uraian proses pembuatan silica gel dengan proses hydrolysis adalah sebagai berikut :

Pertama – tama sodium carbonate dari supplier diumpankan menuju silo sodium carbonate F – 110 dengan bantuan screw conveyor J – 111 dan bucket elevator J – 112. Dari silo F – 110, sodium carbonate kemudian diumpankan pada electric furnace Q – 210 dengan bantuan screw conveyor J – 113. Secara bersamaan, pasir silika dari supplier diumpankan menuju ke silo F – 120 dengan bantuan screw conveyor J – 121 dan bucket elevator J – 122. Dari silo F – 120, pasir silika kemudian diumpankan pada electric furnace Q – 210 dengan bantuan screw conveyor J – 123.

Pada furnace Q – 210 terjadi reaksi pembentukan sodium silicate pada suhu 1260oC dengan tekanan atmospheric. Reaksi yang terjadi :

Reaksi yang terjadi : ( New Logic Research )

II - 6 Utilit Seleksi dan Uraian Proses

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Produk reaksi berupa gas carbon dioxide dikeluarkan pada nozzle bagian atas furnace menuju ke udara bebas, sedangkan produk sodium silicate dikeluarkan pada bagian bawah furnace dan kemudian didinginkan pada cooling conveyor J – 220 sampai dengan suhu 30oC. Sodium silicate yang sudah didinginkan, kemudian diumpankan pada silo F – 222 dengan bantuan bucket elevator J – 221.

Sodium silicate dari silo F – 222 kemudian diumpankan pada reaktor R -230 untuk bereaksi dengan sulfuric acid yang dipompa dari tangki F – 130. Pada reaktor terjadi reaksi hydrolysis sodium silicate dengan sulfuric acid pada suhu 60oC dengan waktu tinggal selama 3 jam. Reaksi yang terjadi :

Reaksi – 1 : Na2O.SiO2(S) + H2SO4(Aq) SiO2(S) + H2O (L) + Na2SO4(S)

Reaksi – 2 : 2NaCl (S) + H2SO4(Aq) Na2SO4(S) + 2HCl (Aq)

Reaksi – 3 : Fe2O3(S) + 3H2SO4(Aq) Fe2(SO4)3(Aq) + 3H2O (L)

Reaksi – 4 : Al2O3(S) + 3H2SO4(Aq) Al2(SO4)3(Aq) + 3H2O (L)

Reaksi – 5 : CaO (S) + H2SO4(Aq) CaSO4(S) + H2O (L)

Reaksi – 6 : MgO (S) + H2SO4(Aq) MgSO4(Aq) + H2O (L)

Produk reaksi berupa larutan silica, kemudian dipompa ke tangki pelarut M – 240 untuk melarutkan impuritis silica gel dengan air. Larutan kemudian dipompa menuju ke filter press H – 250 untuk proses pemisahan cake dan filtrat. Filtrat berupa larutan impuritis silca dibuang ke pengolahan limbah cair,

sedangkan cake berupa silica gel diumpankan menuju ke silo F – 253 dengan bantuan screw conveyor J – 251 dan bucket elevator J – 252.

Cake silica gel dari silo F – 253 kemudian diumpankan pada spray dryer B – 3110 melalui nozzle atomization yang telah ditentukan ukuran pengeluaran silica gel sebesar 3 mesh. Pada spray dryer B – 310 terjadi proses pengeringan silica gel pada suhu 120oC dengan bantuan udara panas secara counter – current. Udara panas dihembuskan dengan blower G – 312 dan dipanaskan pada heater E – 311 sampai dengan suhu 175oC. Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan pada cyclone H – 313. Udara panas dibuang ke udara bebas sedangkan padatan diumpankan ke cooling conveyor J – 320 bersamaan dengan produk bawah dryer untuk didinginkan sampai 30oC. Dari cooling conveyor J – 320, silica gel kemudian ditampung pada tangki produk F – 410 dengan bantuan bucket elevator J – 321 dan siap untuk dipasarkan dengan ukuran produk 3 mesh.

III - 1 Utilit Neraca Massa

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas yang direncanakan = 60000 ton/tahun Waktu operasi = 330 hari/tahun

24 jam/hari

Basis bahan baku = 1000 kg/jam Soda Ash Scale Up factor = 13,3905

Produksi = 7575,7576 kg/jam

1. ELECTRIC FURNACE ( Q - 210 )

Masuk Kg Keluar Kg

* Soda Ash (dari F-110) * Produk Na.Silicate (ke F-222) Na2CO3 13363,67075 Na2O.SiO2 15390,49818 Na2SO4 13,39045 Na2SO4 13,39045 NaCl 6,69523 NaCl 6,69523 H2O 6,69523 Fe2O3 12,27353 13390,45165 Al2O3 9,97224

CaO 16,10900

* Pasir Silika (dari F-120) MgO 23,77995 SiO2 7575,83333 15472,71858 Fe2O3 12,27353 * Produk gas buang

Al2O3 9,97224 CO2 5549,00590 CaO 16,10900 H2O 39,68032

MgO 23,77995 5588,68623 H2O 32,98510

7670,95315

21061,40480 21061,40480

2. REAKTOR ( R – 230 )

Masuk Kg Keluar Kg

* Produk Na.Silicate ( dari F - 222 ) *Produk Silica gel ( ke M – 240 )

Na2O.SiO2 15390,49818 SiO2 7575,83333 Na2SO4 13,39045 Na2SO4 17930,38442 NaCl 6,69523 HCl 4,17697 Fe2O3 12,27353 Fe2(SO4)3 30,73272 Al2O3 9,97224 Al2(SO4)3 33,46232 CaO 16,10900 CaSO4 39,10600 MgO 23,77995 MgSO4 71,01501 15472,71858 H2SO4 625,43474 H2O 2564,74609 28874,89159 *Sulfuric Acid (dari F-130)

H2SO4 13134,12956

H2O 268,04346

13402,17302

III - 3 Utilit Neraca Massa

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

3. TANGKI PELARUT ( M – 240 )

Masuk Kg Keluar Kg

*Produk silica gel ( dari R – 310 ) *Campuran produk ( ke H - 250 )

SiO2 7575,83333 SiO2 7575,83333 Na2SO4 17930,38442 Na2SO4 17930,38442 HCl 4,17697 HCl 4,17697 Fe2(SO4)3 30,73272 Fe2(SO4)3 30,73272 Al2(SO4)3 33,46232 Al2(SO4)3 33,46232 CaSO4 39,10600 CaSO4 39,10600 MgSO4 71,01501 MgSO4 71,01501 H2SO4 625,43474 H2SO4 625,43474 H2O 2564,74609 H2O 124701,68323 28874,89159 151011,82873

*Air Proses

H2O 122136,93714

4. FILTER PRESS ( H – 250 )

Masuk Kg Keluar Kg

*Campuran produk ( ke H – 250 ) *Cake silica gel ( ke B – 310 )

SiO2 7575,83333 SiO2 7575,83333 Na2SO4 17930,38442 H2O 3120,44805 HCl 4,17697 10696,28138 Fe2(SO4)3 30,73272

Al2(SO4)3 33,46232 *Filtrat ke pengolahan : CaSO4 39,10600 Na2SO4 16137,34598 MgSO4 71,01501 HCl 3,75928 H2SO4 625,43474 Fe2(SO4)3 27,65945 H2O 124701,68323 Al2(SO4)3 30,11609 151011,82873 CaSO4 35,19540 MgSO4 63,91350 *Dari utilitas H2SO4 562,89127 Air pencuci 4668,42286 H2O 123454,66640 Air pencuci 4668,42286

144983,97021 155680,25160 155680,25160

III - 5 Utilit Neraca Massa

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

5. SPRAY DRYER ( B – 310 )

Masuk Kg Keluar Kg

*Cake silica gel ( dari H – 250 ) *Silica gel ( Ke F – 410 )

SiO2 7575,83333 SiO2 7568,25750 H2O 3120,44805 H2O 30,39461 10696,28138 7598,65211

*Udara

Udara + H2O uap 19003,93237 *H2O uap+ padatan ( ke H – 313 ) udara+H2O uap 19003,93237

H2O ( uap ) 3090,05344 SiO2 7,57583 3097,62927 29700,21375 29700,21375

6. CYCLONE ( H – 313 )

Masuk kg Keluar kg

*Udara ( ke udara bebas ) *Silica gel ( ke F – 410 )

Udara + H2O uap 19003,93237 SiO2 7,50008 H2O (uap) 3090,05344

SiO2 7,57583 *Udara (ke udara bebas)

Udara + H2O uap 19003,93237 H2O (uap) 3090,05344 SiO2 0,07576 22101,56164 22101,56164

IV - 1 Utilit Neraca Panas

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silica Dengan

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas Produksi = 60000 ton Satuan = kilo kalori Waktu Operasi = 1 jam proses Suhu Refference = 25oC = 298,15 K Scale up Factor = 13,39045

1. ELECTRIC FURNACE ( Q – 210 )

Masuk Kkal Keluar Kkal

*H Soda Ash ( dari F – 110 ) Na2CO3 18217,45682 Na2O.SiO2 4391186,24887 Na2SO4 15,46503 Na2SO4 3818,86165 NaCl 6,89707 NaCl 2070,69227 H2O 33,47613 Fe2O3 3769,77686 18273,29505 Al2O3 3705,21473

CaO 5147,71694

*H Pasir silika ( dari F – 120 ) MgO 8822,78872 SiO2 9077,61544 4418521,30004 Fe2O3 11,95283

* Produk gas buang

Al2O3 13,05886 CO2 2022973,37311 CaO 17,02472 H2O 22733,77430 MgO 35,36972 2045707,14742 H2O 164,92549

9319,94706 ∆HR Reaksi 650602,14903 Q supply 6090561,11191 Q loss 304528,05560 6768756,50305 6768756,50305

2. COOLING CONVEYOR ( J – 220 )

Masuk Kkal Keluar Kkal

*H Produk Na.Silicate ( ke F – 222 ) *H Produk Na.Silicate ( ke F – 222) Na2O.SiO2 4391186,24887 Na2O.SiO2 16769,39648 Na2SO4 3818,86165 Na2SO4 15,46098 NaCl 2070,69227 NaCl 6,90382 Fe2O3 3769,77686 Fe2O3 11,95283 Al2O3 3705,21473 Al2O3 13,05886 CaO 5147,71694 CaO 17,02472 MgO 8822,78871 MgO 35,36972

16869,16740

Q terserap 4401652,13264 4418521,30004 4418521,30004

IV - 3 Utilit Neraca Panas

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silica Dengan

3. REAKTOR ( R – 230 )

Masuk Kkal Keluar Kkal

*Produk Na.Silicate ( dari F – 222 ) *Produk Silica gel ( ke M – 240 ) Na2O.SiO2 16769,39648 SiO2 63676,82623 Na2SO4 15,46098 Na2SO4 144920,35406 NaCl 6,90382 HCl 27,92753 Fe2O3 11,95283 Fe2(SO4)3 178,07856 Al2O3 13,05886 Al2(SO4)3 217,36978 CaO 17,02472 CaSO4 260,98778 MgO 35,36972 MgSO4 551,36332 16869,16740 H2SO4 8928,09505 *Sulfuric Acid (dari F-130) H2O 89766,11311 H2SO4 26804,34603 308527,11543 H2O 1340,21730

28144,56334

∆HR Reaksi 3087220,36116 Q terserap 2823706,97647 3132234,09190 3132234,09190

4. TANGKI PELARUT ( M – 240 )

Masuk Kkal Keluar Kkal

*Produk silica gel ( dari R – 230 ) *Campuran produk ( ke H – 250 ) SiO2 63676,82623 SiO2 12787,25945 Na2SO4 144920,35406 Na2SO4 31081,50698 HCl 27,92753 HCl 5,97180 Fe2(SO4)3 178,07856 Fe2(SO4)3 38,17033 Al2(SO4)3 217,36978 Al2(SO4)3 46,62626 CaSO4 260,98778 CaSO4 54,22430 MgSO4 551,36332 MgSO4 118,57882 H2SO4 8928,09505 H2SO4 1915,76786 H2O 89766,11311 H2O 935834,99834 308527,11543 981883,10415

*Air Proses

H2O 610684,68571 ∆H solution 62671,30295 981883,10415 981883,10415

IV - 5 Utilit Neraca Panas

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silica Dengan

5. SPRAY DRYER ( B – 310 )

Masuk Kg Keluar Kg

*Cake Silica Gel ( dari H – 250 ) *Silica Gel ( Ke F - 410 )

SiO2 12787,25945 SiO2 230977,82358 H2O 23417,68306 H2O 3799,32605 36204,94251 234777,14963 H udara + H2Ouap 3690854,07360 *H2O uap (ke udara bebas)

H2O(uap) + padatan 135021,49042 H udara + H2O uap 3357260,37606

3492281,86648

3727059,01611 3727059,01611

6. HEATER ( E – 313 )

Masuk Kg Keluar Kg

*H dari udara bebas *H ke B-330

Udara + H2O uap 93159,09950 Udara panas + H2O uap 3357260,37606 Q supply 3435896,08059 Q loss 171794,80403 3529055,18009 3529055,18009

7. COOLING CONVEYOR – 2 ( J – 320 )

Masuk Kkal Keluar Kkal

*H silica gel (dari B-313) *H silica gel (ke F-410)

SiO2 230977,82358 SiO2 9068,53783 H2O 3799,32605 H2O 151,97304 *H silica gel (dari H-313) Q terserap 225731,37341 SiO2 174,73465

V - 1 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. SILO Na2CO3 ( F – 110 )

Fungsi : Menampung soda ash dari supplier

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

Volume : 6725,775 cuft = 191,969 m3 Diameter : 12 ft

Tinggi : 60 ft Tebal shell : 5/16 in Tebal tutup atas : 5/16 in Tebal tutup bawah : 5/16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C ( Brownell & Young : 253) Jumlah : 4 buah

2. SCREW CONVEYOR – 1 ( J – 111)

Fungsi : Membawa bahan dari supplier ke J -112 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kapasitas : 186,827 cuft/jam

Panjang : 30 ft Diameter : 14 in

Kecepatan Putaran : 10 rpm Power : 3,4 hp Jumlah : 1 buah

3. BUCKET ELEVATOR – 1 ( J – 112 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J – 111 ke F -110 Type : Continuous Bucket Elevator

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu Ukuran : 6 in x 4 in x 4 1/4 in

Bucket spacing : 12 in Tinggi elevator : 25 ft Ukuran feed (max.) : ¾ in

Bucket speed : 215 ft/menit Putaran Head shaft : 41 rpm Lebar belt : 7 in Power total : 2 hp Jumlah total : 1 buah

4. SCREW CONVEYOR – 2 ( J – 113 )

Fungsi : Membawa bahan dari F – 110 ke Q - 210 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kapasitas : 186,827 cuft/jam

V - 3 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Panjang : 30 ft

Diameter : 14 in Kecepatan Putaran : 10 in Power : 3,4 hp Jumlah : 1 buah

5. SILO SiO2( fine ground ) ( F – 120 )

Fungsi : Menampung pasir silika dari supplier

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

Volume : 7393,863 cuft = 210,519 m3 Diameter : 12 ft

Tinggi : 62 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 and Young: 253 ) Jumlah : 2 buah

6. SCREW CONVEYOR – 3 ( J – 121 )

Fungsi : Membawa bahan dari supplier ke J -120 Type : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 102,693 cuft/jam Panjang : 30 ft

Diameter : 12 in Kecepatan Putaran : 10 rpm Power : 1,9 hp Jumlah : 1 buah

7. BUCKET ELEVATOR – 2 ( J – 122 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J – 121 ke F - 120 Type : Continuous Bucket Elevator

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk menampung padatan Kapasitas : 7670,953 kg/jam = 7,671 ton/jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 1/4 in Bucket spacing : 12 in

Tinggi elevator : 25 ft Ukuran feed ( max. ) : ¾ in Bucket speed : 73 ft/menit Putaran Head shaft : 14 rpm Lebar belt : 7 in Power total : 1,5625 hp Jumlah total : 1 buah

V - 5 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

8. SCREW CONVEYOR – 4 ( J – 123 )

Fungsi : Membawa bahan dari F – 120 ke Q -210 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kapasitas : 102,478 cuft/jam

Panjang : 30 ft Diameter : 12 in Kecepatan Putaran : 10 rpm Power : 1,9 hp Jumlah : 1 buah

9. TANGKI PENAMPUNG H2SO4 ( F – 130 )

Fungsi : Menampung sulfuric acid dari supplier

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dish dan bawah datar Dasar pemilihan : Umum digunakan pada tekanan atmospheric

Volume : 9444,939 cuft Diameter : 23 ft

Tinggi : 23 ft Tebal shell : 7/16 in Tebal tutup atas : 7/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C( Brownell and Young : 253 ) Jumlah : 4 buah

10. POMPA – 1 ( L – 131 )

Fungsi : Mengalirkan sulfuric acid dari F – 130 ke R - 230 Type : Centrifugal Pump

Dasar pemilihan : Sesuai untuk viskositas rendah, efisiensi tinggi Rate Volumetrik : 32,710 gpm

Total Dynamic Head : 44 ft.lbf/lbm Efisiensi motor : 81%

Power : 1,6 hp = 1,2 kW Jumlah : 1 buah

11. ELECTRIC FURNACE ( Q – 210 )

Fungsi : Mereaksikan pasir silika dan soda ash membentuk sodium silicate.

Type : XLE 4080 ( L & L Special Furnace Co. ) Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk menampung padatan Kapasitas maksimum : 1500 lb

Temperature : maksimum 1648oC ( 3000oF) Control Voltage : 208 - 240 Volts ; 3 phase Lebar : 42 in

Panjang : 39 in Diameter : 81 in Kaloric Load : 96 kWh

V - 7 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan = 128,7381 hp = 129 hp

Bahan : Heavy Gauge Steel with external bracing angles ( welded )

Isolasi : Ceramic Fiber Tebal isolasi : 24 in

Jumlah : 1 buah

12. COOLING CONVEYOR – 1 ( J – 220 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai suhu 30oC Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kapasitas : 160,045 cuft/jam

Panjang : 45 ft Diameter : 12 in Kecepatan Putaran : 12 rpm Power : 4,4 hp Tebal jaket standard : 2 in Jumlah : 1 buah

13. BUCKET ELEVATOR – 3 ( J – 221 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J – 220 ke F - 222 Type : Continuous Bucket Elevator

Kapasitas : 15472,719 kg/jam = 15,473 ton/jam Ukuran : 8 in x 5 in x 5 1/4 in

Bucket spacing : 14 in Tinggi elevator : 25 ft Ukuran feed (max.) : ¾ in

Bucket speed : 129 ft/menit Putaran Head shaft : 25 rpm Lebar belt : 7 in Power total : 2 hp Jumlah total : 1 buah

14. SILO SEMENTARA – 1 ( F – 222 )

Fungsi : Menampung soda ash dari supplier

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

Volume : 1911,502 cuft Diameter : 7,9 ft

Tinggi : 39,3 ft Tebal shell : 1/4 in Tebal tutup atas : 1/4 in Tebal tutup bawah : 5/16 in

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

V - 9 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

15. REAKTOR ( R – 230 )

Perhitungan dan penjelasan ada pada bab VI Spesifikasi Alat Utama.

16. POMPA – 2 ( L – 231 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari R – 230 ke M – 240 Type : Reciprocating Pump

Dasar pemilihan : Untuk viskositas tinggi dan bahan mengandung solid Rate Volumetrik : 54,927 gpm

Total Dynamic Head : 40,276 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 3,592 hp Jumlah : 1 buah

17. TANGKI PELARUT ( M – 240 )

Fungsi : Melarutkan bahan yang tidak diinginkan dengan air Type : Silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conical

dilengkapi dengan pengaduk. Dasar pemilihan : Sesuai untuk fase solid – liquid Operasi : Batch

Dimensi Shell

Diameter shell, inside = 9,72 ft Tinggi shell = 19,43 ft Tebal shell = ¼ in

Dimensi Tutup

Tebal tutup atas ( dishead ) = ¼ in Tebal tutup bawah ( conical ) = ¼ in

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-283 grade C Jumlah tangki = 2 buah

Sistem Pengaduk

Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat balde dengan 2 buah impeller Diameter impeller = 3,24 ft

Panjang blade = 0,81 ft Lebar blade = 0,65 ft Power motor = 67,5 hp

18. POMPA – 3 ( L -241 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari M – 240 ke H - 250 Type : Reciprocating Pump

Dasar pemilihan : Untuk viskositas tinggi dan bahan mengandung solid Rate Volumetrik = 592,657 gpm

Total Dynamic Head = 40,11 ft.lbf/lbm Effisiensi motor = 88%

Power = 12,75 hp Jumlah = 1 buah

V - 11 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

19. FILTER PRESS ( H – 250 )

Fungsi : Memisahkan filtrat dan cake

Type : Plate and frame filter press with double frame Dasar pemilihan : Sesuai dengan kadar solid pada bahan

Bahan konstruksi : Rubber – covered cast iron Kapasitas = 1188,4 cuft

Ukuran = 30 in x 30 in Tebal frame = 2 1/2

Jumlah frame = 61 frame

Tekanan = 40 psi ( Foust, hal. 670 )

Jumlah alat = 2 buah ( 1 buah standby running )

20. SCREW CONVEYOR – 5 ( J – 251 )

Fungsi : Membawa bahan dari H – 250 ke J – 252 Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kapasitas = 211,146 cuft/jam

Panjang = 30 ft Diameter = 14 in Kecepatan Putaran = 12 rpm Power = 2,680 hp Jumlah = 1 buah

21. BUCKET ELEVATOR – 4 ( J – 252 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J – 251 ke F - 253 Type : Continuous Bucket Elevator

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu Kapasitas = 10696,281 kg/jam = 10,696 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 1/4 in Bucket spacing = 12 in

Tinggi elevator = 25 ft Ukuran feed (max.) = ¾ in

Bucket speed = 172 ft/menit Putaran Head shaft = 33 rpm Lebar belt = 7 in Power total = 2 hp Jumlah total = 1 buah

22. SILO SEMENTARA – 2 ( F – 253 )

Fungsi : Menampung bahan selama 8 jam

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

Volume = 1689,17 cuft Diameter = 7,55 ft Tinggi = 37,75 ft Tebal shell = 3/16 in

V - 13 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Tebal tutup atas = 3/16 in

Tebal tutup bawah = 3/16 in

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

23. SPRAY DRYER ( B – 310 )

Fungsi : Mengeringkan dan sizing silica gel dengan bantuan udara panas.

Type : Counter – current nozzle atomization

Dasar pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan dan ukuran produk Volume = 351,910 cuft

Diameter = 4,821 ft Tinggi = 19,285 ft Tebal shell = 3/16 in Tebal tutup atas = 3/16 in Tebal tutup bawah = 3/16 in

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

Nozzle Atomization

Type = Standard perforated pipe Bahan konstruksi = Commercial steel

Diameter = 6,73 mm Jumlah lubang = 60 lubang

24. HEATER ( E – 311 )

Fungsi : Memanaskan udara sampai dengan suhu 175oC Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Changer ( Fixed Tube ) Dasar pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Tube : Dari Kern : T. 9, untuk 3/4 in. OD tubes on 1-in. triangular pitch; n ( tube passes ) = 2

Panjang = 16

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube, Nt = 1024

Passes = 2

Shell : ID = 37

Passes = 1

Heat Exchanger Area, A = 678,59 ft2 _{= 63,04 m}2 Jumlah exchanger = 1 buah

25. BLOWER ( G – 312 )

Fungsi : Memindahkan udara dari udara bebas ke B – 310 Type : Centrifugal Blower

Dasar pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan, efisiensi tinggi Rate volumetrik = 7475,924

V - 15 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Efisiensi motor = 80%

Power = 77 hp Jumlah = 1 buah

26. CYCLONE ( H – 313 )

Fungsi : Untuk memindahkan padatan dari gas Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar pemilihan : Efektif dan sesuai dengan jenis bahan Diameter partikel = 0,000045 ft

Tebal shell = 3/16 in Tebal tutup atas = 3/16 in Tebal tutup bawah = 3/16 in Jumlah = 1 buah

27. COOLING CONVEYOR – 2 ( J – 320 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai suhu 30oC Type : Plain Spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup Kapasitas = 101,618 cuft/jam

Panjang = 30 ft Diameter = 10 in Kecepatan Putaran = 10 rpm Power = 2,847 hp

Jumlah = 1 buah

28. BUCKET ELEVATOR – 5 ( J – 321 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J – 320 ke F - 410 Type : Continuous Bucket Elevator

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu Kapasitas = 7575,758 kg/jam = 7,576 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 1/4 in Bucket spacing = 12 in

Tinggi elevator = 25 ft Ukuran feed (max.) = ¾ in

Bucket speed = 122 ft/menit Putaran Head shaft = 23 rpm Lebar belt = 7 in Power total = 2 hp Jumlah total = 1 buah

29. SILO SILICA GEL ( F – 410 )

Fungsi : Menampung produk silica gel

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

Volume = 4303,823 cuft Diameter = 10 ft

V - 17 Utilit Spesifikasi Alat

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Tinggi = 52 ft

Tebal shell = 5/16 in Tebal tutup atas = 5/16 in Tebal tutup bawah = 5/16 in

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell and Young:253 ) Jumlah = 4 buah

BAB VI

SPESIFIKASI ALAT UTAMA

VI.1. Keterangan Alat

Nama Alat : REAKTOR ( R – 230 )

Fungsi : Mereaksikan sodium silicate dan sulfuric acid membentuk silica gel.

Type : Silinder tegak, tutup atas dishead dan tutup bawah conical dilengkapi dengan pengaduk dan jaket.

Jenis : Batch

VI.2. Prinsip Kerja

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi dan kapasitas

produksi maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk ( mixed flow ) dan reaktor pipa alir ( plug flow ). Pada reaktor ini, sodium silicate

VI - 2 Utilit Spesifikasi Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan merupakan fase solid sedangkan sulfuric acid merupakan fase liquid maka dipilih jenis reaktor tangki berpengaduk ( mixed flow ) untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.

Reaktor tangki berpengaduk ( mixed flow ) ini berupa silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart dishead head dan tutup bawah berbentuk conical yang dilengkapi dengan jaket yang berfungsi sebagai penjaga suhu.

VI.3. Kondisi Operasi

Tekanan Operasi : 1 atm Suhu Operasi : 60o_C Waktu Tinggal : 3 jam

Kondisi Bahan Baku : Sodium Silicate

Komponen Berat (kg) Fraksi

berat

ρ (gr/cc)

Perry 7ed, T.2-1

Na2O.SiO2 15390,4982 0,9947 3,4142 Na2SO4 13,3905 0,0009 2,698 NaCl 6,6952 0,0004 2,163 Fe2O3 12,2735 0,0008 5,12 Al2O3 9,9722 0,0006 3,99 CaO 16,1090 0,0010 3,32 MgO 23,7800 0,0015 3,65 15472,7186 1,0000

ρ campuran =

1

= 213,135 lb/cuft

Sulfuric Acid

Komponen Berat (kg) Fraksi

berat

ρ (gr/cc)

Perry 7ed, T.2-1

H2SO4 13134,130 0,9800 1,834 H2O 268,043 0,0200 1

13402,173 1,0000

ρ campuran =

1

∑

Fraksi komponen_{ρ komponen} x 62,43lb/cuft

= 112,618 lb/cuft

ρ campuran semua = 150,703 lb/cuft Rate massa = 28874,892 kg/jam = 63657,586 lb/jam

Rate volumetrik = rate massa ( lb/jam ) = 422,404 cuft/jam densitas ( lb/cuft )

VI.4. Perencanaan Dimensi Reaktor

Bentuk reaktor = Silinder tegak, tutup atas dishead, tutup bawah conical Waktu tinggal = 3 jam ( US Patent no. 0020018743 : 8 )

Rate massa = 28874,89 kg/jam = 63657,58601 lb/jam

ρ bahan = 150,703 lb/cuft

Volumetrik bahan = 422,404 cuft/jam = 7,040 cuft/menit

Untuk density = 150,703 lb/cuft bahan termasuk kelas D dengan F = 3 ( Badger, Tabel 16-6 )

Dengan waktu tinggal 3 jam dimana volume bahan mengisi 80% volume tangki dan digunakan 3 buah tangki.

VI - 4 Utilit Spesifikasi Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Volume bahan = 1267,212 cuft

Volume tangki = 1584,015 cuft

Menentukan Ukuran Tangki Dan Ketebalannya

Diambil dimention ratio = H / D = 2 ( Ulrich; T.4-27 hal. 248 ) Volume tangki = ¼ . _{π . D}2 _{. 2D}

1584,015 = 1008,927 D = 10 ft = 120 in

H = 20 ft = 241 in

Menentukan Tebal Minimum Shell

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min =

P x ri

fE-0,6P+ C ( Brownell and Young, Pers. 13-1, hal. 254)

dengan :

t min = tebal shell minimum ; in P = tekanan tangki ; psi ri = jari-jari tangki ; in (1/2 D) C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

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

P operasi = P hydrostatic = ρ x H = 21 psi 144

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 23 psi

R = 1/2 D = 5 ft = 60 in

t min = 0,2625 in digunakan t = 5/16 in

Dimensi Tutup Atas, Standard Dishead

Untuk D = 120 in dengan ts = 5/16 in, dari Brownell Tabel 5.7 didapat : icr = 7 ¼ in dan rc = 114 in

Tebal Standard Torispherical Dishead ( Atas )

0,885 x P x rc

th = + C ( Brownell and Young; pers.13.12 ) fE - 0,1P

dengan :

th = tebal dishead minimum ; in P = tekanan tangki ; psi

rc = knuckle radius ; in ( Brownell and Young; Tabel 5.7 ) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

C = faktor korosi ; in ( digunakan 1/8 in )

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA - 283 grade C maka f = 12650 psi

th = 0,355 in, digunakan t = 3/8 in

Penentuan Dimensi Tutup Atas Dishead

Dimana : ID = ID shell = 120 in a = ID/2 = 60 in

VI - 6 Utilit Spesifikasi Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Rc ( r ) = radius of dish = 114 in

icr ( rc ) = inside crown radius = 7 ¼ in ( Brownell and Young; Tabel 13.1 )

AB = ID/2 - icr = 53 in BC = r - icr = 107 in AC = √( BC )2 _{- ( AB )}2 _{= 93 in} b = r - _√( BC )2 - ( AB )2 = 21 in

sf = straight flange = dipilih 2 in = 2 in Brownell and Young Tabel 5.6 t = tebal dishead = 5/16 = 0,3125 in OA = t + b + sf = 24 in

Tutup Bawah, Conis

P x D

Tebal Conical = + C ( Brownell, hal. 118 ; ASME Code) 2 cos α ( Fe - 0,6P )

dengan α = 1/2 sudut conis = 30/2 = 15o _{= 0,966} tc = 0,267 in = 5/16 in

Tinggi Conical

h = tag α ( D - m ) ( Hesse, hal. 91-92 )

2 Keterangan :

α = Cone angle = 15o _{= 0,267949} D = Diameter tangki, ft

m = 1 ft

VI.4.1. Perhitungan Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade ( Perry 6ed _{; hal.19-9 )} Diameter impeler ( Da ) = 1/3 diameter shell = 3,343 ft Lebar blade ( w ) = 0,2 diameter impeller = 0,669 ft Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,836 ft

Penentuan Putaran Pengaduk

V = π x Da x N ( Joshi, hal; 389 ) dengan :

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

N = putaran pengaduk ; rpm

Diambil putaran pengaduk, N = 70 rpm = 1,167 rps Da = 3 ft = 1,019 m

V = π x 0,915 x 70 = 223,979 m/menit ( memenuhi range 200 - 250 m/menit )

Penentuan Jumlah Pengaduk

sg bahan = ( ρ bahan/ρ reference ) x sg reference ( Himmelblau 5ed _{: hal. 24 )} = 2,4140

Jumlah pengaduk = ( tinggi liquid x sg ) / diameter tangki ( Joshi, hal; 389 ) = 3,862325 ≈ 4 buah

VI - 8 Utilit Spesifikasi Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

Bilangan Reynolds ( NRe )

Putaran Pengaduk, N = 70 rpm = 1,167 rps sg bahan = ( ρ bahan/ρ reference ) x sg reference

μ campuran = 0,000277 lb/ft.dt ( berdasarkan sg bahan ) ρ campuran = 150,703 lb/cuft

Nr_{e = ρ x D}2_{x N / μ = 63806867}

Karena Nre > 10000 maka digunakan baffle ( Perry 6ed, hal 19-8 ) Untuk Nre > 10000 diperlukan 4 buah baffle, sudut 90o ( Perry 6ed, hal 19-8 )

Lebar Baffle J = J/Dt =1/12

Lebar baffle, J = 0,836 ft

Untuk Nre > 10000 perhitungan power digunakan Ludwig, Vol. 1 pers. 5.5 P = K3x ρ x N3 x D5

g dengan :

P = power ; hp

K3 = faktor mixer ( turbin ) = 6,3 ( Ludwig, vol. 1 T.5.1, hal. 192 ) g = konstanta gravitasi ; lb/dt2

ρ = densitas ; lb/cuft N = kecepatan putaran impeller ; rps D = diameter impeller ; ft P = 40243,065 lb.ft/dt = 73,169 hp

Untuk 4 buah impeller maka power input = 282,603 hp

Perhitungan Losses Pengaduk :

Gland losses ( kebocoran tenaga akibat poros dan bearing ) = 10% ( Joshi, 399 ) Gland Losses 10% = 28,260 hp

Power input dengan gland losses = 310,864 hp Transmission system losses = 20% ( Joshi, 399 ) Transmission system losses 20% = 62,173 hp Power input dengan transmission system losses = 373,036 hp Digunakan power motor = 373 hp

VI.4.2. Perhitungan Sistem Pendingin

Perhitungan Jaket

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern, hal 719 ) Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 60o_C Penentuan jaket berdasarkan rate terbesar, Q = 2823707 kkal/jam

= 11197879,53 btu/jam Suhu masuk bahan rata-rata = 30oC = 86 oF

Suhu keluar bahan = 60oC = 140 oF

∆T = 54 o_F

Kebutuhan media = 141185,35 kg/jam = 311257,22 lb/jam Densitas media = 62,43 lb/cuft

Rate volumetrik = rate massa ( lb/jam ) = 2261,4985 cuft/jam densitas ( lb/cuft )

VI - 10 Utilit Spesifikasi Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Asumsi kecepatan aliran = 3 ft/dt ( Kern, T. 12, hal. 845 ) Luas penampang = rate volumetrik ( cuft/dt ) = 0,209 ft2

kecepatan aliran ( ft/dt )

Luas penampang = π / 4 ( D22 - D12 )

dengan :

D1 = diameter luar bejana = di bejana + ( 2 x tebal ) = 10,0818 ft D2 = diameter dalam jaket = 10,1309 ft Spasi = D2 - D1 = 0,025 ft = 0,2952 > ¼ in

2

Maka digunakan spasi jaket = 5/16 in D jaket = 10,1309 + ( ¼ in / 12 ) = 10,134 ft

Penentuan Tebal Jaket

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical :

t min =

P x ri

fE-0,6P+ C ( Brownell and Young, Pers. 13-1, hal. 254)

dengan :

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

ri = jari-jari tangki ; in ( 1/2 D )

C = faktor korosi ; in ( digunakan 1/8 )

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

maka f = 12650 psi ( Brownell and Young, T. 13-1 ) R = 1/2 D = 5,067 in t min = 0,264 in digunakan t = 1/4 in

Penentuan Tinggi Jaket

Ud = 300 btu/jam.ft2o_{F ( Kern, Tabel 8 )} A = Q / Ud x ∆t = 620,2642 ft2

A jaket = A shell + A conis

A shell = π . D . h ( silinder )

A conis = 0,785 ( D x m ) √4h2 + ( D - m ) + 0,785 d2 ( Hesse : pers. 4-16 ) Untuk diameter _{≤ 114 in, m = 12} in = 1 ft

d = inside diameter jaket = 10,134 ft D = outside diameter jaket OD + ( 2 x tebal jaket ) = 10,074 ft A conis = 268,677 ft

A jaket = A shell + A conis 620,264227 = ( π ( 10,134 x 1,210 ) h ) + 268,677 ft

h jaket = 19 ft Tinggi tangki = 20 ft

VI - 12 Utilit Spesifikasi Alat Utama

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

Spesifikasi

Nama alat : REAKTOR ( R - 230 )

Fungsi : Mereaksikan sodium silicate dan sulfuric acid membentuk silica gel. Type : Silinder tegak, tutup atas dishead dan tutup bawah conical dilengkapi

pengaduk dan jaket.

Jenis : Batch

Dimensi Shell

Diameter shell, inside = 10 ft Tinggi shell = 20 ft

Tebal shell = 5/16 in

Dimensi Tutup

Tebal tutup atas ( dishead ) = 3/8 in Tinggi tutup atas = 21 in Tebal tutup bawah ( conis ) = 5/16 in Tinggi tutup bawah = 1,210 ft

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell and Young : 253 ) Jumlah = 3 buah ( semi-continuous system )

Sistem Pengaduk

Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 4 buah impeller. Diameter impeller = 3,3 ft

Lebar blade = 0,7 ft

Power motor = 373 hp

Sistem Pendingin

Diameter jaket = 10,134 ft Tinggi jaket = 19 ft

Jaket spacing = 5/16 in Tebal jaket = 1/4 in

VII - 1 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

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. Dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki seta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa adanya alat instrumentasi maka :

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

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

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

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

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

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

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

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 intrumentasi 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

VII - 3 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :

 Melakukan pengukuran.

 Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang 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. Receiving 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 sinyal 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 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. Final control element adalah untuk mengkoreksi harga variabel manipulasi. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini :

1. Flow Control ( FC )

Mengontrol aliran setelah keluar pompa.

2. Flow Ratio Control ( FRC )

Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa.

3. Level Control ( LC )

Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki dapat juga digunakan sebagai ( WC ) Weight Control.

4. Level Indicator ( LI )

VII - 5 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

5. Pressure Control ( PC )

Mengontrol tekanan pada aliran / alat.

6. Pressure Indicator ( PI )

Mengindikasikan / informatif tekanan pada aliran / alat.

7. Temperature Control ( TC ) Mengontrol suhu pada aliran / alat.

Tabel VII.1. Instrumentasi Pada Pabrik

No. Nama Alat Instrumentasi

1. Tangki Penampung LI ; PI 2. Pompa FC ; LC 3. Reaktor TC ; PI 4. Heat Exchanger TC 5. Furnace TC ; PC 6. Cooling Conveyor TC

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 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 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 pabrik ini pada khususnya.

VII.2.1. Bahaya Kebakaran

A. Penyebab Kebakaran

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

workshop dan lain-lain.

 Adanya loncatan bungan 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.

VII - 7 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

 Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas serta memungkinkan untuk 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 jumlah pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

 Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadan 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.

No. Tempat Jenis Berat serbuk Jarak semprot Jumlah

1. Pos Keamanan YA-10L 3,5 Kg 8 m 3 2. Kantor YA-20L 6,0 Kg 8 m 2 3. Daerah Proses YA-20L 8,0 Kg 7 m 4 4. Gudang YA-10L 4,0 Kg 8 m 2 5. Bengkel YA-10L 8,0 Kg 7 m 2 6. Unit Pembangkitan YA-20L 8,0 Kg 7 m 2 7. Laboratorium YA-20L 8,0 Kg 7 m 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 ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasa dipakai untuk tangki penyimpanan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standart ASME ( America Society Mechanical Engineering ).

 Memperhatikan teknik pengelasan.

VII - 9 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

 Penyediaan manhole dan handhole ( bila memungkinkan ) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk dipergunakan.

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 dalam pipa.

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 yang tidak diinginkan tersebut maka dapat dilakukan dengan cara :

 Pemasangan pipa hendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadinya kebocoran.

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

 Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing atau pondasi yang bergerak.

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

VII - 11 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

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 dengan cara di cat berbeda warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

 Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat operasi disamping

starter.

 Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator 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 pada posisi aman.

 Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo dan lain sebagainya.

F. Insulasi

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

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

 Pemasangan insulasi 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 dalan 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 ).

 Sedikitnya harus ada dua jalam keluar dari dalam bangunan.

VII.2.3. Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan-bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara lainnya adalah memberikan tanda atau gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat-alat

VII - 13 Utilit Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

berbahaya, sehingga semua orang yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal-hal tersebut diatas, usaha-usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal-hal seperti :

1. Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.

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

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan helm dan rompi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang-barang dari atas.

4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya maka harus disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung tangan yang harus dikenakan.

BAB VIII UTILITAS

Dalam sebuah pabrik, utilitas merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :

1. Unit Pengolahan Air

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi dan air pengisi boiler. Disamping itu, unit ini juga dimaksudkan untuk mengolah air buangan dari pabrik ini.

2. Unit Pembangkit Steam

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan steam pada proses evaporasi, pemanasan dan suplai pembangkit listrik.

3. Unit Pembangkit Tenaga Listrik

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat-alat, bangunan, jalan raya, dan sebagainya.

4. Unit Bahan Bakar

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan bahan bakar bagi alat-alat generator, boiler, dan sebagainya.

5. Unit Pengolahan Limbah

Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair, padat maupun gas dari proses pabrik.

VIII - 2 Utilit Utilitas

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan

Sistem Pengolahan Air

Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal. Air mempunyai fungsi yang berlainan dengan karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Didalam pabrik ini, dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia kebutuhan ait dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolah air buangan pabrik sebelum dibuang ke badan penerima air.

Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus mengalami proses pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat berfungsi dengan handal, aman dan efisien.

Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing-masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :

1. Sebagai air pendingin 2. Sebagai air proses 3. Sebagai air sanitasi 4. Sebagai air pengisi boiler

VIII.1. Unit Penyediaan Steam

Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.

Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan 17 atm pada suhu 200o_{C dengan λ = 1200,9 Btu/lb.}

Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi produk adalah : No. Nama Alat Kode Alat Steam (Kg/Jam) Steam (Lb/Jam)

1 HEATER E-313 5148,698 11350,8203

Total kebutuhan steam = 11350,82 lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi maka direncanakan steam yang dihasilkan 20% dari kebutuhan steam total :

= 1,2 x kebutuhan normal ( lb/jam ) = 13620,9844 lb/jam

Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar

mf = ( ms ( hv - hf ) / eb . F ) x 100 ( Severn, W. H. Hal. 142 ) Dimana :

mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam ms = masssa steam yang dihasilkan, lb/jam hv = entalpi uap yang dihasilkan, btu/lb hf = entalpi liquida masuk, btu/lb

eb = efisiensi boiler = 85 - 92% ditetapkan eb = 92% ( Severn, W. H. Hal. 143 )

VIII - 4 Utilit Utilitas

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Maka :

hv = 1200,9 btu/lb ( Steam Table ) hf = 970,3 btu/lb ( suhu air = 100oC ) ( Steam Table )

Digunakan Petroleum Fuels Oil 33oAPI ( 0,22% sulfur ) ( Perry 7ed, T.27-6 ) dari Perry 7ed_{, fig. 27-3, didapat :}

Relative density, ρ = 0,86 gr/cc = 53,69 lb/cuft = 7,18 lb/gal Heating value = 132100 Btu/gal

Maka Heating Value bahan bakar = 18405,894 Btu/lb mf = 185,491 lb/jam

Power Boiler

HP = ms ( hv - hf ) / ( 970,3) . ( 34,5 ) ( Severn, W. H. Pers. 172 Hal. 140 ) Dimana :

Angka - angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/jam dari air pada 212o_{F menjadi uap kering pada 212}o_{F pada tekanan 1 atm,} untuk kondisi demikian diperlukan entalpi penguapan 970,3 Btu/lb.

HP = 94 hp

Kapasitas Boiler

Q = ms ( hv - hf ) / 1000 ( Severn, W. H. Pers. 171 ) = 3140,999 kilo btu/jam

Kebutuhan Air Untuk Pembuatan Steam

Air yang dibutuhkan diambil 20% berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk faktor keamanan.

XII - 1 Utilit Pembahasan dan Kesimpulan

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan akan silica gel dalam negeri, Indonesia masih mengimpor silica gel dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian pabrik silica gel mempunyai masa depan yang baik.

XII.1. Pembahasan

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

Pasar

Kebutuhan dalam negeri akan silica gel 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 Kebomas, Gresik. Lokasi ini dekat dengan pelabuhan laut Gresik, maupun Tanjung Perak. Untuk kebutuhan transportasi udara, kota Gresik dekat dengan Bandara Udara Internasional Juanda. Hal ini akan memudahkan dalam transportasi bahan baku maupun produk. Maka pemilihan lokasi di daerah Kebomas, Gresik dapat diterima.

XII - 2 Utilit Pembahasan dan Kesimpulan

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

Teknis

Peralatan yang digunakan dalam pra rencana ini sebagian besar merupakan peralatan standart 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. 407.511.563.165

 Working Capital Investment ( WCI ) : Rp 227.032.381.029

 Total Capital Investment ( TCI ) : Rp 634.543.944.193

 Biaya Bahan Baku : Rp1.141.708.572.346

 Biaya Utilitas :

- Steam =107878196 lb/tahun

- Air Pendingin =6504962935 lb/tahun

- Listrik =8327123,9 kW/tahun

- Bahan Bakar =1145571 liter/tahun

 Biaya Produksi Total ( Operation Cost ) : Rp1.198.703.383.064

 Hasil Penjualan Produk ( Sale Cost ) : Rp1.570.680.000.000

 Laju Pengembalian Modal Terhadap Bunga Bank Internal Rate Of Return : 33,6%

Rate On Equity : 36,8%

 Waktu Pengembalian Modal ( Pay Out Periode ) : 3,84 tahun

XII - 3 Utilit Pembahasan dan Kesimpulan

Pra Rencana Pabrik Silica Gel Dari Sodium Carbonate Dan Pasir Silika Dengan Proses Hydrolysis

 Break Even Point ( BEP ) : 33,6%

XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta perhitungan yang telah dilakukan maka pendirian pabrik silica gel di daerah industri Kebomas, Gresik, secara teknik dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana pabrik silica gel yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 60.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 126 orang Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total investasi : Rp 1.141.708.572.346 Pay out periode : 3,84 tahun

Internal rate of return : 36,6% Rate on equity : 36,8% Break even point : 33,6%

DAFTAR PUSTAKA

American Society of Civil Engineers, 1990, “Water Treatment Plant Design”, 2ed_,

America Water Works Association, McGraw-Hill Book Co., NY.

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

Biro Pusat Statistik, “Export – Import Sektor Industri”.

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

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 Separation Process Principles”, 4ed _{, Allyn and Bacon Inc., Boston.}

Hesse, H.C., 1945, “Proses Equipment Design”, 10th prnt, D. Van Nostrand Company Inc., New Jersey.

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

Joshi, M.V., 1976, “Process Equipment Design”, 2ed, Mcmillan India Limited.

Keputusan Menteri Kesehatan no. 492, 2010, “Standart Baku Mutu Air Bersih”. Kern, D. Q., 1965, ”Process Heat Transfer”, McGraw Hill Book Company Inc.,

N.Y.

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

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

McCabe, W. L., 1956 , “Unit Operation of Chemical Engineering 3ed_”,

McGraw-Hill Kogakusha, Ltd.

McCabe, W. L., 1993 , “Unit Operation of Chemical Engineering 5ed”, McGraw-Hill Book Company Inc., New York.

Othmer , Kirk., “ Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 20”, 3ed, McGraw-Hill Book Company Inc., New York.

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

Perry, Chilton, 1997 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 7ed, McGraw-Hill Book Company Inc., N.Y.

Perry, Chilton, 2008, ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 8ed_,

McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Peter, M.S, Timmerhaus, K.D., 1959, “Plant Design and Economi for Chemical Engineering” , 4th_{ed., McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.}

Severn, WH, 1954, “Steam, Air and Gas Power”, 5ed, Modern Engineering Asia Edition, John Wiley & Sons Inc,N.Y.

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

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

Underwood, A.L., 1980, “Quantitative Analysis”, 4ed_{, Erlangga, Jakarta.}

Wesley W.E., 1966, “Water Pollution Control”, 2ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Internet :

http://hotfurnace.com

http://liangchict@yahoo.com http://www.bni.co.id

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