PABRIK MONOCALCIUM PHOSPHATE DARI PHOSPHATE ROCK DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES TVA.
PAB
PHOSP
PR
UNIVER
RIK MO
PHATE R
ROSES T
PR
J
FAKU
RSITAS P
ONOCAL
ROCK D
TENNESE
RA REN
YULIMA
NPM
JURUSAN
ULTAS TE
PEMBANG
JAW
LCIUM P
DAN ASA
E VALL
NCANA
Oleh :
AN MUHA
M : 0931010
N TEKNIK
EKNOLO
GUNAN N
WA TIMU
2013
PHOSPH
AM SULF
LEY AUT
PABRI
ARRAM
0004
K KIMIA
GI INDUS
NASIONA
UR
HATE DA
FAT DEN
THORIT
IK
STRI
AL “VETE
ARI
NGAN
Y
ERAN”
(2)
PRA
NENCANA
PABRIK
PABruI(
MONOCALCIUM
PHOSPIIATE
DABI
PHOSPIIATE ROCX
IIAItt
ASAM SULFAT DENGAN
PROSES TENTIESEVALI.,EY
ATITIIORITY
YULIM^I{
MITE4nFAM
NPM:09310100Of
Td.h
di pcrtlr*n
dl bedepn
drr
di
tdnr
Oleh Dorca PengEliprdr
trngd ; 12
Aprfl
20ft
fin
Pcryuji:
IhcGEPcnblnHry:
M
NIP.l96frXt0{
1S?U3I
001Uduenltu
ryor.
oi.Irn s,ri
*qd'ifiLMl
NrP.lr570tla r9ffGl2
00rIr.I}ri
SrY
Ar$li
MT
MP.
lgaIl{Nt 0t90r03
I00r
Jrre
finrr
(3)
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RENCANA PABRIK
PABRIK MONOCALCIUM PHOSPHATE DARI PHOSPHATE ROCK DAN ASAM SULFAT
DENGAN PROSES TVA
Disusun Oleh :
YULIMAN MUHARRAM 0931010004
Telah Diterima dan Disetujui untuk Diseminarkan
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Ir. Dwi Hery Astuti, MT NIP. 19590520 198703 2 001
(4)
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Monocalcium Phospate dari Phosphate Rock dan Asam Sulfat Dengan Proses Tennese Valley Authority”, dimana TugasAkhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Surabaya.
Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Monocalcium Phospate dari Phosphate Rock dan Asam Sulfat Dengan Proses Tennese Valley Authority” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.
Pada kesempatan ini kami mengucapkan terimakasih 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” JawaTimur 2. Ibu Ir. RetnoDewati, MT
Selaku KetuaProgram Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur.
3. Ibu Ir. Dwi Hery Astuti, MT
(5)
4. Dosen Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.
5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” JawaTimur.
6. Kedua orangtua dan kakak adik 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 jurusanTeknik Kimia.
Surabaya ,April 2013
(6)
INTISARI
Perencanaan pabrik Monocalcium Phosphate ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 75.000 ton/tahun dalam bentuk granular. Pabrik beroperasi secara continuous selama 300 hari dalam setahun.
Monokalsium fosfat atau lebih dikenal dengan Superfosfat merupakan salah satu jenis pupuk fosfat yang mengandung unsur hara (P) yang sangat dibutuhkan oleh tanaman. Secara singkat, uraian proses dari pabrik Monocalcium Phosphate sebagai berikut :
Pertama – tama batuan fosfat mengalami proses grinding dan sulfuric acid dipanaskan. Kedua bahan masuk ke dalam reactor dan disempurnakan dalam seting belt. Produk keluar merupakan produk setengah mengalami proses granulasi kemudian dikeringkan dan dilakukan proses sizing. Setelah itu didinginkan sebelum dipacking.
Pendirian pabrik berlokasi di Manyar , Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perusahaan Terbatas Sistem Organisasi : Garisdan Staff Jumlah Karyawan : 175 orang Sistem Operasi : Continuous
(7)
AnalisaEkonomi :
• Massa Konstruksi : 2 tahun • Umur Pabrik : 10 tahun
• Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 227.398.522.185,34 • Working Capital Investment (WCI) : Rp 9.034.991.382,12 • Total Capital Investment (TCI) : Rp 236.433.513.567,93 • Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp 93.390.710.669,77 • Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp 7.967.081.294,39
- Steam = 22.734,24 lb/hari - Air = 146 m3/hari - Listrik = 637,32 kW/hari - Bahan Bakar = 75,268 liter/jam
• Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp 158.925.340.560,10 • Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp 235.844.910.961,27
• Bunga Bank : 14 % • Internal Rate of Return : 18,63 % • Rate On Equity : 26,99 % • Pay Out Periode : 4,63 tahun • Break Even Point (BEP) : 38,02 %
(8)
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Kebutuhan Monocalcium Phosphate Di Indonesia I-3 Tabel 7.1. Instrumentasi pada Pabrik VII-5 Tabel 7.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher VII-7 Tabel 8.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk peralatan proses dan utilitas VIII-80 Tabel 8.4.2. Kebutuhan listrik Ruang Pabrik dan Daerah Pabrik VIII-81 Tabel 9.1. Pembagian Luas Pabrik IX-7 Tabel10.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses X-9
Tabel10.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja X-11 Tabel 11.1. Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas XI-8 Tabel 11.2. Modal sendiri pada tahun konstruksi XI-9 Tabel 11.3. Modal pinjaman pada tahun konstruksi XI-9
Tabel11.4. Tabel Cash Flow XI-10 Tabel 11.5. Internal Rate of Return (IRR) XI-12 Tabel 11.6. Rate On Equity (ROE) XI-13 Tabel 11.8. Pay Out Periode (POP) XI-14
(9)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Monocalcium Phosphate
Dengan proses TVA II-2 Gambar 9.1 Lay Out Pabrik IX-8 Gambar 9.2 PetaLokasiPabrik IX-9 Gambar 9.3 Lay Out PeralatanPabrik IX-10 Gambar10.1 StrukturOrganisasi Perusahaan X-13 Gambar11.1 Grafik BEP XI-16
(10)
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN 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
(11)
Pendahuluan
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Monokalsium fosfat atau lebih dikenal dengan Superfosfat merupakan salah satu jenis pupuk fosfat yang mengandung unsur hara (P) yang sangat dibutuhkan oleh tanaman.
Monokalsium fosfat dapat dibuat dengan cara mereaksikan batuan fosfat dengan asam sulfat dan menghasilkan Monokalsium fosfat dan Kalsium sulfat.
Prinsip dari proses ini adalah mengubah garam-garam yang tidak larut dalam air menjadi garam yang larut dalam air dan dapat diserap tanaman.
Monokalsium fosfat atau superfosfat dibuat dengan mencampur batuan fosfat dengan asam sulfat atau asam fosfat. Superfosfat berdasarkan kandungan P2O5 nya ada empat macam, yaitu: Single Superfosfat, Enriched Superfosfat,
Double Superfosfat dan Triple Superfosfat.
Mineral fosfat yang ditemukan oleh seorang ahli kimia Jerman, Brand pada tahun 1669 ( Austin j.A;1960 ), belum diketahui secara praktis penggunaannya sebagai pupuk dan masih terisolasi penyebarannya. Mula-mula 200 tahun sebelum Masehi oleh Carthaginians (Amerika Latin) menganjurkan untuk memanfaatkan hasil kotoran burung yang berjatuhan disuatu tempat unutk meningkatkan hasil pertanian. Suku Inca dari Peru meneliti Guano dan kotoran hasil aktifitas burung di pantai dan jalan membuat suasana atau tempat yang
(12)
Pendahuluan
cocok untuk kedua hewan tersebut dengan harapan hasil aktivitasnya dapat terkumpul dan mempunyai nilai ekonomi.
Setelah yakin bahwa sumber mineral fosfat dari tulang ikan dan guano maka pada tahun 1842, Inggris mempunyai hak paten terbitan Jhon B. Lowes untuk pengolahan abu tulang dengan asam sulfat. Dalam perkembangannya, hak paten fosfat, Inggris menjadikan industri fosfat sebagai dasar industry pupuk domestic dan mutunya bervariasi.
Pengolahan dengan asam sulfat menambah kegunaan dan efisiensi fosfat untuk pertanian dan saat ini proses acidulasi dengan asam sulfat kuat memberikan nilai tambah pada pabrik.
Karena mineral fosfat dianggap mempunyai nilai ekonomis, maka didapatkan alternative mineral fosfat di beberapa tempat yang berbentuk garam Fluorapatite, dengan variasi kadar Calsium, Fluorine, Iron, Alumminium, dan Silicon. Rumus kimia Fluorapatite adalah CaF23Ca3(PO4)2 atau Ca10F2Ca3(PO4)6.
Batuan ini kemudian direaksikan dengan aam sulfat dan didapatkan monokalsium fosfat.
1.2. Manfaat
1. Memacu pertumbuhan akar dan pembentukan system pengakaran yang baik, sehinggga dapat mengambil unsure hara lebih banyak dan pertumbuhan tanaman menjadi sehat dan kuat.
(13)
Pendahuluan
3. Menggiatkan pertumbuhan jaringan tanaman yang membentuk fisdik tumbuh bagi tanaman.
4. Memacu pertumbuhan generative sehingga dapat mempercepat masa panen.
5. Memperbesar prosentase generative tanaman sehingga dapat mempercepat panen.
6. Menggemburkan tanah yang tandus.
1.3. Aspek Ekonomi
Tabel 1.1 Kebutuhan Monocalcium Phosphate Di Indonesia Tahun Kapasitas Produksi (ton/th)
2006 45.000 2007 45.000 2008 50.280 2009 50.718 2010 55.615 2011 59.486 Sumber : Deperindag (http://www.dprin.go.id)
Berdasarkan tabel diatas, dapat dibuat grafik hubungan antara kebutuhan produk dengan tahun produksi.
Dari grafik dengan metode regresi linier maka diperoleh persamaan untuk mencari kebutuhan pada tahun tertentu dengan persamaan :
(14)
Pendahuluan
Keterangan : Y = Kebutuhan (ton/tahun) X = Tahun ke-n
Pabrik Magnesium Karbonat ini direncanakan beroperasi pada tahun 2014 sehingga untuk mencari kebutuhan pada tahun 2015, maka X = 2015.
Kebutuhan pada tahun 2015 :
Y = [ 2991,8 x 2015 ] – 5952030,2 = 73.455 ton/th
Untuk kapasitas terpasang pabrik, diambil 75.000 ton/tahun 1.4. Sifat Bahan Baku Dan Produk
1.4.1. Bahan Baku
1.4.1.1 Phosphate Rock ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 ) Rumus molekul : Ca3(PO4)2
Berat molekul : 310,20 Warna : putih Bentuk : tetragonal Specifik Grafity : 3,14
Melting Point ; °C : 1670 Boiling Point ; °C : -
Solubility / 100 parts, cold water : insoluble Solubility / 100 parts, hot water : insoluble
(15)
Pendahuluan
1.4.1.2 Sulfuric Acid ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 ) Nama lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate Rumus Molekul : H2SO4
Rumus Bangun :
Berat Molekul : 98
Warna : Tidak berwarna Bau : Tajam dan khas Bentuk : Liquid pekat
Spesific Gravity : 1,834 Melting Point : 10,49 0C
Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 340 0C Solubility, Cold Water : Larut sedikit
Komposisi supplier PT. Petrokimia Gresik : H2SO4 = 98,0 %
H2O = 2,0 % Total = 100,0 %
(16)
Pendahuluan
1.4.2. Produk (Granular NSP)
Rumus molekul : CaH4(PO4)2.H2O
Berat molekul : 252,09 Warna : putih
Bentuk : kristal trigonal Specific Gravity : 2,220
Melting Point ; °C : -H2O 100°C
Boiling Point ; °C : dekomposisi pada 300 °C
Komposisi : C4H4(PO4)2.H2O 30% ; CaHPO4 10% ;
CaSO4 45% ; iron oxide, alumina silica
10%, water 5% (Hawley,G,G.,1981)
(17)
Seleksi dan Uraian Proses
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES
Proses pembuatan Monokalsium fosfat atau Superfosfat adalah sederhana dan sangat tua yaitu tahun 1842. Untuk keperluan produksi ini menggunakan batuan fosfat yang dicampur dengan asam sulfat menghasilkan produk yang mengandung “Phosphorus Pentoxide” (P2O5) 20%. Namun dalam beberapa
tahun ini diperoleh analisis produk mengandung 14 – 18% “Phosphorus Pentoxide”.
II.1. Macam-Macam Proses
II.I.1. Pembuatan Monocalcium Phosphate dari batuan fosfat dengan proses Broadfield
Aliran asam sulfat diatur melalui sebuah constant-level box secara kontinu. Sedangkan batuan fostat dialirkan secara kontinue melaui alat gravimetri. Asam dan batuan diumpankan kedalam pug mill mixer selama 2 sampai 3 menit. Campuran dalam mixer tersebut diaduk supaya tidak mengeras. Waktu simpan yang lebih lama dalam mixer akan menghasilkan produk akhir yang agak padat dan lebih granular ( butiran ).
Dari mixer, slurry dialirkan ke slat conveyor. Slat conveyor merupakan bagian dasar dari den. Di slat conveyor ini slurry mulai mengeras dan membentuk blok. Dari Slat conveyor, blok dibawa ke pemotong yang berputar ( revolving cutter) dan selanjutnya dialirkan ke storage pile.
(18)
Seleksi dan Uraian Proses
II.I.2. Pembuatan Monocalcium Phosphate dari Batuan fosfat dengan proses TVA (Teannesse Valley Authority).
Proses pembuatan monocalcium phosphate di pabrik ini adalah menggunakan proses TVA (Tennesee Valley Authority). Prinsipnya adalah dengan mengubah tricalcium phosphate menjadi garam yang mudah larut dalam air (mono calcium phosphate). Reaksi antara ground rock (Phosphate Rock) dan asam sulfat bersifat eksotermis dengan temperature reaksi 100 – 125 °C. Asam sulfat dan ground rock (PR) tersebut direaksikan dalam cone mixer.
Monocalciumphosphate (MCP) adalah garam fosfat yang larut dalam air sedangkan DCP tidak larut dalam air namun larut dalam asam sitrat.
Diagram alir proses produksi monocalcium phosphate digambarkan sebagai berikut:
H2SO4
Batuan fosfat
Produk Reactor
Grinding
Curing Granulasi Dryer
Screen
Cooling unit
Bagging unit Crushing
(19)
Seleksi dan Uraian Proses
Pada proses ini, batuan fosfat yang akan digunakan digiling terlebih dahulu sampai 90% berukuran 100 mesh. Setelah digiling kemudian diumpankan ke dalam cone mixer (TVA) untuk dicampur dengan asam sulfat 98% dan air. Pada pencampuran ini terjadi reaksi antara batuan fosfat dengan asam sulfat dan air membentuk monokalsium fosfat, kalsium sulfat anhidrit dan gas asam florida sebagai produk samping.
Adapun reaksinya adalah sebagai berikut :
CaF3.3Ca3(PO4)2 + 7H2SO4 + 3H2O 3CaH4(PO4)2H2O + 2HF +
7CaSO4….…….(1)
Produk hasil reaksi lalu keluar dari cone mixer (TVA) dengan bantuan “Selting Conveyor” yang bergerak sangat lamban sehingga ada waktu selama 30 menit bagi monokalsium fosfat untuk menggumpal sebelum sampai pada “disintegrator”. Kemudian ROP (Run On Pile) produk setengah jadi diumpankan ke dalam granulator berbentuk drum, dengan menambahkan air. Produk granulator bersuhu ± 85 °C. Granul produk yang dihasilkan kemudian dikeringkan dalam Dryer dengan cara mengalirkan udara panas. Butiran dari granulator masuk dryer dimana terjadi kontak secara berlawanan arah dengan gas panas temperature 150-200 0C yang mengalir di dryer. Selanjutnya produk dilakukan sizing ke dalam screen. Hasil yang sesuai ukuran di dinginkan dan dikemas menjadi produk untuk dijual.
(20)
Seleksi dan Uraian Proses
II.2. Pemilihan Proses
Dari proses-proses yang ada di atas, dipilih proses Tennesse Valley Authority (TVA) karena :
a. “Yield” besar (99%) b. Peralatan yang digunakan adalah lebih sederhana (fase padat) c. Proses yang digunakan lebih sederhana (fase padat) d. Proses yang digunakan lebih modern dan umum digunakan
II.3. Uraian Proses
Proses pembuatan pupuk monocalcium phosphate di pabrik ini dapat digolongkan menjadi tiga unit utama, yaitu :
1. Unit Pra-Reaksi (Unit 100)
Unit ini terdiri dari unit pemanasan asam sulfat dan unit penghalusan butiran fosfat .
a. Unit Pemanasan Asam Sulfat
Di unit ini alat utamanya adalah Pre-Heater Asam sulfat (E-122) yang berfungsi untuk memanaskan asam sulfat (SA). Asam sulfat yang diperoleh dari suplier ditampung ke dalam tangki penampung asam sulfat (F-120). Kemudian melalui pompa (L-121) menuju pre-heater asam sulfat (E-122) untuk dipanaskan hingga mencapai 90o C.
(21)
Seleksi dan Uraian Proses
Sebelum batuan fosfat direaksikan dengan asam sulfat di Unit Reaksi, terlebih dahulu dihaluskan dan dipanaskan dalam Ball Mill (C-112) untuk menghasilkan batuan fosfat yang halus dengan ukuran mesh 100 dengan temperatur 65 °C. Phosphate Rock dikirim ke screen (H-113) untuk dipisahkan ukuran yang sesuai, ukuran yang tidak sesuai kemudian di recycle kembali menuju ball mill (C-112) untuk dihaluskan kembali. Batuan fosfat yang halus dengan ukuran mesh 100 kemudian melalui belt conveyor (J-114) dan bucket elevator (J-115) di tampung ke dalam hooper (F-116).
2. Unit Reaksi (Unit 200)
Alat utama dalam proses ini adalah Cone Mixer (R-210) yang berfungsi untuk proses asidulasi phosphate rock dengan Asam sulfat untuk mengubah fosfat tidak larut air menjadi garam fosfat yang larut air.
Asam sulfat dan fosfat rock direaksikan dalam Cone Mixer (R-210), yaitu reaktor yang berbentuk kerucut dengan waktu tinggal 10 - 30 menit. Fosfat rock diumpankan ke mixer cone melalui Belt Conveyor (J-114) dan Bucket Elevator(J-115). Sedangkan Asam sulfat melalui 6 buah nozzle melingkar dengan posisi tangensial terhadap cone sehingga menghasilkan putaran campuran rock/acid di dalam Cone Mixer dan fosfat rock diumpankan kontinyu ke tengah-tengah slurry berbentuk vortex. Selanjutnya produk outlet R-210 yang disebut Run Of Pile (ROP = bahan setengah jadi) diterima dan diangkut oleh Settling Belt Conveyor J--211. Di dalam conveyor dengan panjang 120 meter terjadi proses denning yaitu ROP mengalami perubahan bentuk dari slurry-plastis-solid secara berturut-turut.
(22)
Seleksi dan Uraian Proses
Reaksi antara ground rock (PR) dan Asam sulfat bersifat eksotermis dengan temperature reaksi 100 – 125 °C. Asam sulfat dan ground rock (PR) tersebut direaksikan dalam cone mixer. Reaksi utama yang terjadi mengikuti persamaan reaksi sebagai berikut :
CaF3.3Ca3(PO4)2 + 7H2SO4 + 3H2O 3CaH4(PO4)2H2O + 2HF +
7CaSO4….…….(2)
Monocalciumphosphate (MCP) adalah garam phosphate yang larut dalam air sedangkan DCP tidak larut dalam air namun larut dalam asam citrate.
Selain reaksi utama tersebut di atas, terdapat reaksi-reaksi samping dimana dihasilkan garam fosfat / sulfat yang lain seperti FeSO4, Al3SO4, dan lain-lain,
serta timbul gas, diantaranya HF, SiF4, H2O dan lain-lain, yang merupakan
polutan jika langsung dibuang ke atmosfer. Untuk meminimalkan polutan yang lepas ke atmosfer, di unit reaksi telah dilengkapi dengan scrubbing system dengan air sebagai penyerap (penscrub) polutan-polutan tersebut.
3. Unit Granulasi (300)
Peralatan utamanya adalah Granulator (B-312) yaitu berupa rotary drum dengan slope sangat kecil yang berfungsi sebagai proses aglomerasi dari butiran kecil menjadi butiran-butiran yang lebih besar dengan bantuan air dan panas steam. ROP dari unit 200 masuk ke unit granulasi melalui belt conveyor J-311 dan J-320 menuju hopper belt (F-310) dimasukkan ke dalam granulator dengan belt conveyor (J-311)
Proses granulasi ROP SP-36 dilakukan dalam granulator (B-312) yang berbentuk drum, dengan menambahkan air. Produk granulator bersuhu ± 90 °C. Faktor yang
(23)
Seleksi dan Uraian Proses
mempengaruhi granulasi antara lain adalah kecepatan putar granulator (+10rpm) sehingga terjadi gerakan roulling dan cascading, serta pengaruh kadar air dan temperatur yang akan berpengaruh pada fisik dari produk granul. Kadar air yang tinggi akan menghasilkan produk dengan ukuran yang besar dan beresiko terjadinya scale, sedangkan kadar air yang terlalu rendah akan menyusahkan pembuatan granul dan ukuran granul yang terbentuk relatif sangat kecil.
Granul MCP yang dihasilkan kemudian dikeringkan dalam Rotary Dryer (B-314) dengan cara mengalirkan udara panas yang dihasilkan pemanasan udara menggunakan pre-heater udara (E-315). Butiran dari granulator masuk dryer dimana terjadi kontak secara berlawan arah dengan gas panas temperature 150-200 0C yang mengalir didalam shell dryer. Selanjutnya melalui bucket elevator J-316 granul tersebut di – screening untuk diseleksi di screen H-317 dan H-318. Screen yang digunakan adalah tipe double deck vibrator screen, dimana granul yang onsize (yang ukurannya sesuai dengan spec) tertahan screen kedua melalui chute ke Belt Conveyor J-319. Sedangkan granul yang oversize tertahan screen bagian atas ke ball mill C-319. Sedangkan produk yang lolos dari kedua screen dikembalikan lagi (direcycle) ke Granulator B-312 bersama dengan produk crusher C-319 untuk diproses ulang melalui Belt Conveyor J-320. Produk screen menuju rotary drum cooler B-320 melalui conveyor J-319. Produk didinginkan hingga temperatur 400C dengan menggunakan udara luar yang di hisap secara counter current oleh blower G-320. Melalui belt conveyor J-320 produk cooler menuju unit pengantongan.
(24)
Neraca Massa
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas produksi = 75.000 ton/tahun
Waktu operasi = 24 jam / hari ; 300 hari / tahun Satuan massa = kilogram/jam
1. BALL MILL
Masuk Keluar Feed dari Gudang Screen
Ca3(PO4)2 5924.1210 Ca3(PO4)2 6235.9168
Al2O3 74.8175 Al2O3 78.7553
Fe2O3 138.9468 Fe2O3 146.2598
CaCO3 258.6548 CaCO3 272.2682
CaF2 313.5210 CaF2 330.0221
SiO2 294.2822 SiO2 309.7707
H2O 121.1331 H2O 127.5085
Sub Total 7125.4763 Sub Total 7500.5014
Recycle
Ca3(PO4)2 311.7958
Al2O3 3.9378
Fe2O3 7.3130
CaCO3 13.6134
CaF2 16.5011
SiO2 15.4885
H2O 6.3754
Sub Total 375.0251
(25)
Neraca Massa
2. SCREEN
Masuk Keluar Fresh Feed dari Ball Mill Undersize
Ca3(PO4)2 6235.9168 Ca3(PO4)2 5924.1210
Al2O3 78.7553 Al2O3 74.8175
Fe2O3 146.2598 Fe2O3 138.9468
CaCO3 272.2682 CaCO3 258.6548
CaF2 330.0221 CaF2 313.5210
SiO2 309.7707 SiO2 294.2822
H2O 127.5085 H2O 121.1331
Sub Total 7500.5014 Sub Total 7125.4763
Recycle
Ca3(PO4)2 311.7958
Al2O3 3.9378
Fe2O3 7.3130
CaCO3 13.6134
CaF2 16.5011
SiO2 15.4885
H2O 6.3754
Sub Total 375.0251
(26)
Neraca Massa
3. TANGKI PENGENCER H2SO4
Masuk Keluar Asam Sulfat 98% Asam Sulfat 70%
H2SO4 3238,7000 H2SO4 3238,7000
H2O 66,0959 H2O 1388,0143
Sub Total 3304,7959 Sub Total 4626,7143
Air Proses
H2O 1321,91836
(27)
Neraca Massa
4. CONE MIXER
Masuk Keluar Screen Produk
Ca3(PO4)2 5924.1210 Ca3(PO4)2 2205.2342
Al2O3 74.8175 Al2O3 20.8832
Fe2O3 138.9468 Fe2O3 87.8326
CaCO3 258.6548 CaCO3 4.1855
CaF2 313.5210 CaF2 4.1921
SiO2 294.2822 SiO2 214.9671
H2O 121.1331 Ca(H2PO4)2. H2O 3023.0951
Sub Total 7125.4763 CaSO4 4148.4442
Tangki H2SO4 Al2(SO4)3 180.8384
H2SO4 3238.7000 Fe2(SO4)3 127.7854
H2O 1388,0143 H2O 2087.5654
Sub Total 4626,7143 Sub Total 12105.0232
Air Proses Gas
H2O 655,1553 HF 52.8767
SiF4 137.4795
CO2 111.9665
Sub Total 302.3227
(28)
Neraca Massa
5. SCRUBBER
Masuk Keluar Gas Masuk Gas keluar
HF 52.8767 SiF4 0.1375
SiF4 137.4795 CO2 111.9665
CO2 111.9665 Sub Total 112.1040
Sub Total 302.3227 Limbah
Utilitas HF 52.8767
H2O 34.8637 H2SiF6 126.7773
H2O 19.0166
SiO2 26.4119
Sub Total 225.0825
(29)
Neraca Massa
6. BELT CONVEYOR
Masuk Keluar Feed masuk dari cone mixer
Feed menuju granulator
Ca3(PO4)2 2205.2342 Ca3(PO4)2 3865.8870
Al2O3 20.8832 Al2O3 24.0332
Fe2O3 87.8326 Fe2O3 249.7158
CaCO3 4.1855 CaCO3 7.3400
CaF2 4.1921 CaF2 2280.7978
SiO2 214.9671 SiO2 230.6931
Ca(H2PO4)2. H2O 3023.0951 Ca(H2PO4)2. H2O 3089.2382
CaSO4 4148.4442 CaSO4 7272.5178
Al2(SO4)3 180.8384 Al2(SO4)3 317.0226
Fe2(SO4)3 127.7854 Fe2(SO4)3 224.0169
H2O 2087.5654 H2O 2445.2612
Sub Total 12105.0232 Sub Total 20006.5236
Feed masuk dari recycle Ca3(PO4)2 1660.6528
Al2O3 3.1500
Fe2O3 161.8832
CaCO3 3.1545
CaF2 2276.6057
SiO2 15.7260
Ca(H2PO4)2. H2O 66.1431
CaSO4 3124.0736
Al2(SO4)3 136.1842
Fe2(SO4)3 96.2315
H2O 357.6958
Sub Total 7901.5004
(30)
Neraca Massa
7. GRANULATOR
Masuk Keluar Feed masuk Feed menuju dryer
Ca3(PO4)2 3865.8870 Ca3(PO4)2 3865.8870
Al2O3 24.0332 Al2O3 24.0332
Fe2O3 249.7158 Fe2O3 249.7158
CaCO3 7.3400 CaCO3 7.3400
CaF2 2280.7978 CaF2 2280.7978
SiO2 230.6931 SiO2 230.6931
Ca(H2PO4)2. H2O 3089.2382 Ca(H2PO4)2. H2O 3089.2382
CaSO4 7272.5178 CaSO4 7272.5178
Al2(SO4)3 317.0226 Al2(SO4)3 317.0226
Fe2(SO4)3 224.0169 Fe2(SO4)3 224.0169
H2O 2445.2612 H2O 3854.9113
Sub Total 20006.5236 Sub Total 21416.1737 Air Proses 1409.65008
(31)
Neraca Massa
8. Rotary Dryer
Masuk Keluar Feed masuk Cyclone
Ca3(PO4)2 3865.8870 Ca3(PO4)2 386.5887
Al2O3 24.0332 Al2O3 2.4033
Fe2O3 249.7158 Fe2O3 24.9716
CaCO3 7.3400 CaCO3 0.7340
CaF2 2280.7978 CaF2 228.0798
SiO2 230.6931 SiO2 23.0693
Ca(H2PO4)2. H2O 3089.2382 Ca(H2PO4)2. H2O 308.9238
CaSO4 7272.5178 CaSO4 727.2518
Al2(SO4)3 317.0226 Al2(SO4)3 31.7023
Fe2(SO4)3 224.0169 Fe2(SO4)3 22.4017
H2O 3854.9113 H2O 3023.0620
Sub Total 4779.1882
Produk
Ca3(PO4)2 3479.2983
Al2O3 21.6299
Fe2O3 224.7442
CaCO3 6.6060
CaF2 2052.7180
SiO2 207.6238
Ca(H2PO4)2. H2O 2780.3144
CaSO4 6545.2660
Al2(SO4)3 285.3204
Fe2(SO4)3 201.6152
H2O 831.8493
Sub Total 16636.9855
(32)
Neraca Massa
9. Cyclone
Masuk Keluar Feed masuk Udara
Ca3(PO4)2 386.5887 Ca3(PO4)2 3.8659
Al2O3 2.4033 Al2O3 0.0240
Fe2O3 24.9716 Fe2O3 0.2497
CaCO3 0.7340 CaCO3 0.0073
CaF2 228.0798 CaF2 2.2808
SiO2 23.0693 SiO2 0.2307
Ca(H2PO4)2. H2O 308.9238 Ca(H2PO4)2. H2O 3.0892
CaSO4 727.2518 CaSO4 7.2725
Al2(SO4)3 31.7023 Al2(SO4)3 0.3170
Fe2(SO4)3 22.4017 Fe2(SO4)3 0.2240
H2O 3023.0620 H2O 3023.0620
Sub Total 3040.6233
Produk
Ca3(PO4)2 382.7228
Al2O3 2.3793
Fe2O3 24.7219
CaCO3 0.7267
CaF2 225.7990
SiO2 22.8386
Ca(H2PO4)2. H2O 305.8346
CaSO4 719.9793
Al2(SO4)3 31.3852
Fe2(SO4)3 22.1777
Sub Total 1738.5650
(33)
Neraca Massa
10.Belt Conveyor
Masuk Keluar Feed masuk dari
Dryer
Produk menuju
Screen Ca(PO4)2 3479.2983 Ca(PO4)2 3862.0211 Al2O3 21.6299 Al2O3 24.0092 Fe2O3 224.7442 Fe2O3 249.4661 CaCO3 6.6060 CaCO3 7.3327 CaF2 2052.7180 CaF2 2278.5170 SiO2 207.6238 SiO2 230.4624 Ca(H2PO4)2. H2O 2780.3144 Ca(H2PO4)2. H2O 3086.1490 CaSO4 6545.2660 CaSO4 7265.2453 Al2(SO4)3 285.3204 Al2(SO4)3 316.7056 Fe2(SO4)3 201.6152 Fe2(SO4)3 223.7929 H2O 831.8493 H2O 831.8493 Sub Total 16636.9855 Sub Total 18375.5504
Cyclone
Ca3(PO4)2 382.7228
Al2O3 2.3793
Fe2O3 24.7219
CaCO3 0.7267
CaF2 225.7990
SiO2 22.8386
Ca(H2PO4)2. H2O 305.8346
CaSO4 719.9793
Al2(SO4)3 31.3852
Fe2(SO4)3 22.1777
Sub Total 1738.5650
(34)
Neraca Massa
11.Vibrating Screen 1
Masuk Keluar Feed masuk Undersize
Ca3(PO4)2 3862.0211 Ca3(PO4)2 3668.9200
Al2O3 24.0092 Al2O3 22.8087
Fe2O3 249.4661 Fe2O3 236.9928
CaCO3 7.3327 CaCO3 6.9660
CaF2 2278.5170 CaF2 2164.5911
SiO2 230.4624 SiO2 218.9393
Ca(H2PO4)2. H2O 3086.1490 Ca(H2PO4)2. H2O 2931.8415
CaSO4 7265.2453 CaSO4 6901.9830
Al2(SO4)3 316.7056 Al2(SO4)3 300.8703
Fe2(SO4)3 223.7929 Fe2(SO4)3 212.6033
H2O 831.8493 H2O 790.2568
Sub Total 18375.5504 Sub Total 17456.7729
Oversize
Ca3(PO4)2 193.1011
Al2O3 1.2005
Fe2O3 12.4733
CaCO3 0.3666
CaF2 113.9258
SiO2 11.5231
Ca(H2PO4)2. H2O 154.3074
CaSO4 363.2623
Al2(SO4)3 15.8353
Fe2(SO4)3 11.1896
H2O
41.5925
Sub Total 918.7775
(35)
Neraca Massa
12.Vibrating Screen 2
Masuk Keluar Feed masuk Undersize
Ca3(PO4)2 3668.9200 Ca3(PO4)2 1467.5680
Al2O3 22.8087 Al2O3 9.1235
Fe2O3 236.9928 Fe2O3 94.7971
CaCO3 6.9660 CaCO3 2.7864
CaF2 2164.5911 CaF2 865.8364
SiO2 218.9393 SiO2 87.5757
Ca(H2PO4)2. H2O 2931.8415 Ca(H2PO4)2. H2O 1172.7366
CaSO4 6901.9830 CaSO4 2760.7932
Al2(SO4)3 300.8703 Al2(SO4)3 120.3481
Fe2(SO4)3 212.6033 Fe2(SO4)3 85.0413
H2O 790.2568 H2O 316.1027
Sub Total 17456.7729 Sub Total 6982.7092
Oversize
Ca3(PO4)2 2201.3520
Al2O3 13.6852
Fe2O3 142.1957
CaCO3 4.1796
CaF2 1298.7547
SiO2 131.3636
Ca(H2PO4)2. H2O 1759.1049
CaSO4 4141.1898
Al2(SO4)3 180.5222
Fe2(SO4)3 127.5620
H2O 474.1541
Sub Total 10474.0637
(36)
Neraca Massa
13.BELT CONVEYOR (RECYCLE)
Masuk Keluar Screen 1 Recycle conveyor
Ca3(PO4)2 193.1011 Ca3(PO4)2 1660.6691
Al2O3 1.2005 Al2O3 10.3240
Fe2O3 12.4733 Fe2O3 107.2704
CaCO3 0.3666 CaCO3 3.1530
CaF2 113.9258 CaF2 979.7623
SiO2 11.5231 SiO2 99.0988
Ca(H2PO4)2. H2O 154.3074 Ca(H2PO4)2. H2O 1327.0441
CaSO4 363.2623 CaSO4 3124.0555
Al2(SO4)3 15.8353 Al2(SO4)3 136.1834
Fe2(SO4)3 11.1896 Fe2(SO4)3 96.2310
H2O 41.5925 H2O 357.6952
Sub Total 918.7775 Sub Total 7901.4867
Screen 2
Ca3(PO4)2 1467.5680
Al2O3 9.1235
Fe2O3 94.7971
CaCO3 2.7864
CaF2 865.8364
SiO2 87.5757
Ca(H2PO4)2. H2O 1172.7366
CaSO4 2760.7932
Al2(SO4)3 120.3481
Fe2(SO4)3 85.0413
H2O 316.1027
Sub Total 6982.7092
(37)
Neraca Massa
14.ROTARY COOLER
Masuk Keluar Feed masuk Cyclone
Ca3(PO4)2 2201.3520 Ca3(PO4)2 220.1352
Al2O3 13.6852 Al2O3 1.3685
Fe2O3 142.1957 Fe2O3 14.2196
CaCO3 4.1796 CaCO3 0.4180
CaF2 1298.7547 CaF2 129.8755
SiO2 131.3636 SiO2 13.1364
Ca(H2PO4)2. H2O 1759.1049 Ca(H2PO4)2. H2O 175.9105
CaSO4 4141.1898 CaSO4 414.1190
Al2(SO4)3 180.5222 Al2(SO4)3 18.0522
Fe2(SO4)3 127.5620 Fe2(SO4)3 12.7562
H2O 474.1541 H2O 47.4154
Sub Total 10474.0637 Sub Total 1047.4064
Produk
Ca3(PO4)2 1981.2168
Al2O3 12.3167
Fe2O3 127.9761
CaCO3 3.7617
CaF2 1168.8792
SiO2 118.2272
Ca(H2PO4)2. H2O 1583.1944
CaSO4 3727.0708
Al2(SO4)3 162.4700
Fe2(SO4)3 114.8058
H2O
426.7387
Sub Total 9426.6574
(38)
Neraca Massa
15.CYCLONE
Masuk Keluar Feed masuk Udara
Ca3(PO4)2 220.1352 Ca3(PO4)2 2.2014
Al2O3 1.3685 Al2O3 0.0137
Fe2O3 14.2196 Fe2O3 0.1422
CaCO3 0.4180 CaCO3 0.0042
CaF2 129.8755 CaF2 1.2988
SiO2 13.1364 SiO2 0.1314
Ca(H2PO4)2. H2O 175.9105 Ca(H2PO4)2. H2O 1.7591
CaSO4 414.1190 CaSO4 4.1412
Al2(SO4)3 18.0522 Al2(SO4)3 0.1805
Fe2(SO4)3 12.7562 Fe2(SO4)3 0.1276
H2O 47.4154 H2O 47.4154
Sub Total 1047.4064 Sub Total 57.4153
Produk
Ca3(PO4)2 217.9338
Al2O3 1.3548
Fe2O3 14.0774
CaCO3 0.4138
CaF2 128.5767
SiO2 13.0050
Ca(H2PO4)2. H2O 174.1514
CaSO4 409.9778
Al2(SO4)3 17.8717
Fe2(SO4)3 12.6286
Sub Total 989.9911
(39)
Neraca Massa
16.BELT CONVEYOR
Masuk Keluar Rotary cooler Produk ke Packing
Ca3(PO4)2 1981.2168 Ca3(PO4)2 2199.1507
Al2O3 12.3167 Al2O3 13.6716
Fe2O3 127.9761 Fe2O3 142.0535
CaCO3 3.7617 CaCO3 4.1754
CaF2 1168.8792 CaF2 1297.4559
SiO2 118.2272 SiO2 131.2322
Ca(H2PO4)2. H2O 1583.1944 Ca(H2PO4)2. H2O 1757.3458
CaSO4 3727.0708 CaSO4 4137.0486
Al2(SO4)3 162.4700 Al2(SO4)3 180.3417
Fe2(SO4)3 114.8058 Fe2(SO4)3 127.4344
H2O 426.7387 H2O 426.7387
Sub Total 9426.6574 Sub Total 10416.6484
Cyclone
Ca3(PO4)2 217.9338
Al2O3 1.3548
Fe2O3 14.0774
CaCO3 0.4138
CaF2 128.5767
SiO2 13.0050
Ca(H2PO4)2. H2O 174.1514
CaSO4 409.9778
Al2(SO4)3 17.8717
Fe2(SO4)3 12.6286
Sub Total 989.9911
(40)
Neraca Panas
BAB IV NERACA PANAS
Kapasitas produksi = 75.000 ton/tahun Waktu operasi = 1 jam proses Satuan panas = kilokalori/jam Suhu Refference = 25oC = 298,15 K
1. Tangki Pengencer
Masuk Keluar
* H asam sulfat 98% * H asam sulfat 70%
H2SO4 6798,3733 H2SO4 164027,4773
H2O 3,6720 H2O 77,1119
6802,0453 164104,5892 Panas pelarutan 157302,5439
Total 164104,5892 Total 164104,5892
2. Heater
Masuk Keluar
* H asam sulfat * H asam sulfat panas
H2SO4 164027,4773 H2SO4 226004,0054
H2O 77,1119 H2O 77,1119
164104,5892 226081,1173 * Q supply 65238,4506 * Q loss 3261,9225 Total 229343,0398 Total 229343,0398
(41)
Neraca Panas
3. CONE MIXER
Masuk Keluar
H Bahan masuk H Produk
Ca3(PO4)2 4639.0626 Ca3(PO4)2 28424.8544
Al2O3 112.0723 Al2O3 464.5647
Fe2O3 148.6161 Fe2O3 1418.3366
CaCO3 344.7607 CaCO3 84.3073
CaF2 349.0716 CaF2 69.5072
SiO2 338.4376 SiO2 3637.5583
H2O 6.7296 Ca(H2PO4)2. H2O 61063.6420
Sub Total 5938.7505 CaSO4 63483.2529
H H2SO4 Al2(SO4)3 2558.5466
H2SO4 226004,0054 Fe2(SO4)3 1611.5150
H2O 77,1119 H2O 115.9759
Sub Total 226081,1173 HF 1369.9304
H2O 36,3975 SiF4 3404.6801
CO2 3091.3792
Sub Total 170798.0505
H reaksi 1060480.8963 Q terserap 1121739,1115
(42)
Neraca Panas
4. GRANULATOR
Masuk Keluar Feed masuk Produk Keluar
Ca3(PO4)2 29960.4422 Ca3(PO4)2 48470.5028
Al2O3 487.2407 Al2O3 521.3707
Fe2O3 1488.7315 Fe2O3 3930.8054
CaCO3 88.4945 CaCO3 144.1181
CaF2 72.9025 CaF2 36877.8873
SiO2 3813.2089 SiO2 3807.7509
Ca(H2PO4)2. H2O 64108.8105 Ca(H2PO4)2. H2O 60819.2055
CaSO4 100746.1145 CaSO4 108416.5929
Al2(SO4)3 2686.1381 Al2(SO4)3 4371.7097
Fe2(SO4)3 1691.8792 Fe2(SO4)3 2753.5457
H2O 115.9759 H2O 214.1617
Sub Total 205259.9385 Sub Total 270327.6507
Recycle
Ca3(PO4)2 21041.9361 Q terserap 47649.4485
Al2O3 68.9932
Fe2O3 2573.1468
CaCO3 62.5436
CaF2 37164.8204
SiO2 262.0427
Ca(H2PO4)2. H2O 1314.9878
CaSO4 47039.6061
Al2(SO4)3 1896.4247
Fe2(SO4)3 1194.4735
H2O 19.8720
Sub Total 112638.8468
Air proses 78.3139
(43)
Neraca Panas
5. SCRUBBER
Masuk Keluar
Gas : H gas keluar
HF 1369.9304 CO2 3091.3792
SiF4 3404.6801 SiF4 3.4047
CO2 3091.3792 H limbah 3094.7839
Sub Total 7865.9897 HF 1369.9304
SiO2 446.9286
H2SiF6 3783.6673
H2O 1.0565
H2O 1.9369 Sub Total 5601.5828
Hreaksi 159388.9477 Q terserap 161655.2915
(44)
Neraca Panas
6. ROTARY DRYER
Masuk Keluar
H bahan masuk H Produk Keluar
Ca3(PO4)2 41506.6357 Ca3(PO4)2 44085.7787
Al2O3 452.4583 Al2O3 473.7514
Fe2O3 3404.0556 Fe2O3 3572.3280
CaCO3 124.7936 CaCO3 130.9758
CaF2 31998.7219 CaF2 33509.9289
SiO2 3308.7953 SiO2 3459.6392
Ca(H2PO4)2. H2O 52630.2725 Ca(H2PO4)2. H2O 55275.2979
CaSO4 93575.3434 CaSO4 98552.9712
Al2(SO4)3 3783.0858 Al2(SO4)3 3973.2113
Fe2(SO4)3 2382.7976 Fe2(SO4)3 2502.5493
H2O 214.1617 H2O 46.2138
233381.1216 Sub Total 245582.6455
H Produk terikut udara panas
Ca3(PO4)2 3087.4828
Al2O3 34.3909
Fe2O3 257.8522
CaCO3 9.4513
CaF2 2431.2587
SiO2 252.0142
Hudara 111848.9571 Ca(H2PO4)2. H2O 3980.6403
CaSO4 7049.8002
Al2(SO4)3 286.1301
Fe2(SO4)3 180.2206
H2O Uap 76752.0512
94321.2924
Qloss 5326.1408
(45)
Neraca Panas
7. Heater
Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)
* H Udara bebas * H Udara panas
O2 2375.1656 O2 72992.8387 N2 5537.1491 N2 139649.8446 7912.3148 212642.6833 * Q supply 215505.6511 * Q loss 10775.2826 223417.9659 223417.9659
8. Rotary Cooler
Masuk Keluar Feed masuk Produk Keluar
Ca3(PO4)2 27893.0722 Ca3(PO4)2 4706.6982
Al2O3 299.7425 Al2O3 55.0961
Fe2O3 2260.2119 Fe2O3 409.8133
CaCO3 82.8684 CaCO3 15.0139
CaF2 21201.7320 CaF2 3889.0319
SiO2 2188.9137 SiO2 405.5096
Ca(H2PO4)2. H2O 34972.6810 Ca(H2PO4)2. H2O 6295.0826
CaSO4 62354.4649 CaSO4 11063.8709
Al2(SO4)3 2513.8508 Al2(SO4)3 452.4931
Fe2(SO4)3 1583.3629 Fe2(SO4)3 285.0053
H2O 26.3419 H2O 23.7077
Sub Total 155377.2422 Sub Total 27601.3226
Q pendingin 127775.9196 Total 155377.2422 Total 155377.2422
(46)
Spesifikasi Alat
BAB V
SPESIFIKASI ALAT
Kapasitas produksi = 75.000 ton/tahun
Waktu operasi = 24 jam / hari ; 300 hari / tahun Satuan massa = kilogram/jam
Satuan panas = kilokalori/jam
1. GUDANG BATUAN FOSFAT (F - 110)
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung Phosphate Rock Kapasitas : 16303,5215 ft3
Bentuk : Bangunan segi empat Ukuran : Panjang = 41 ft
Lebar = 20,5 ft Tinggi = 20,5 ft Bahan konstruksi : Beton
(47)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut soda api dari gudang ke bucket elevator Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 100 ft/min
Panjang belt : 31,6 ft Sudut elevasi : 26,6 o Power : 3 hp Jumlah : 1 buah
2. BELT CONVEYOR (J - 111)
3. BALL MILL (C – 112)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memperkecil ukuran menjadi 100 mesh Diameter Mill : 7 ft
Panjang Mill : 5 ft Bahan Mill : Carbon steel Diameter Ball : 0,4295 in Bahan ball : Steel ball Kecepatan putar : 24 rpm Power : 130 Hp Kapasitas : 171 ton/hari Jumlah : 1 buah
(48)
Spesifikasi Alat
4. SCREEN (H – 113)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memisahkan Phosphate Rock yang berukuran 100 mesh Type : High Speed Vibrating Screen
Kecepatan vibrasi : 3600 vibrasi / menit
Ukuran : in
Power : 4 Hp
Kapasitas : 171 ton/hari Jumlah : 1 buah
97 x 120
5. BELT CONVEYOR (J – 114)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut phosphate rock menuju reaktor Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 100 ft/min
Panjang belt : 55,9 ft Sudut elevasi : 26,6 o Power : 4 hp Jumlah : 1 buah
(49)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung phosphate rock sementara sebelum menuju reaktor Tipe : Silinder dengan tutup bawah berbentuk conical dengan posisi vertical Kapasitas : 28,8370 cuft
Tinggi Silinder : 3,6 ft Tebal shell : 3/16 in Diameter atas conical : 3 ft Diameter bawah conical : 1 ft Tinggi Conical : 1,0 ft Jumlah : 1 buah Cone Anglle : 45 o Tebal tutup : 3/16 in
6. BUCKET ELEVATOR (J – 115)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut phosphate rock menuju reaktor Tipe : Centrifugal discharge bucket elevator
Kapasitas : 7,1255 ton/jam Tinggi Elevasi : 25 ft
Kecepatan Bucket : ft/menit Bucket Spasing : 12 in
Ukuran Bucket : 6" x 4" x 4.25" Power : 1,8 hp Jumlah : 1 buah
114,5166
(50)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk menampung sementara larutan H2SO4
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standard dished head dan tutup bawah berbentuk flat datar
Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Kapasitas : cuft
Diameter : ft
Tinggi : ft
Tebal shell : 1/2 in Tebal tutup atas : 1/2 in Tinggi tutup atas : 3,0336 ft Tebal tutup bawah : 1/2 in Jumlah : 7 buah
12633,5587 22,0486 33,0729
8. TANGKI PENAMPUNG ASAM SULFAT (F – 120)
9. POMPA ASAM SULFAT (L – 121)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan H2SO4 dari tangki F-120 ke tangki pengencer
Type : Centrifugal Pump Bahan : Comersial Steel Kapasitas : 3304,8295 kg/jam Effisiensi motor : 80 %
Power : 0,5 hp Jumlah : 1 buah
(51)
Spesifikasi Alat
10.TANGKI PENGENCER (M - 122)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengencerkan asam sulfat sebelum direaksikan Kapasitas : ft3
Dimensi Tangki :
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard dished head
Diameter : 3,7412 ft Tinggi : 5,6119 ft Tebal shell : 3/16 in Tinggi tutup : 0,5943 ft Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in
Bahan : Carbon Steel SA 240 Grade S (Type 304) Jumlah : 1 buah
Dimensi pengaduk :
Tipe : 6 flate blade turbin with 4 baffle Diameter impeler : 1,2471 ft
Lebar blade : 0,2494 ft Panjang blade : 0,3118 ft Lebar baffle : 0,3118 ft Jumlah baffle : 4 buah Power motor : 5 hp Jumlah pengaduk : 2 buah
61,6901
(52)
Spesifikasi Alat
11.POMPA (L - 123)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengalirkan asam sulfat 70% menuju reaktor netralizer
Tipe : Centrifugal Pump Bahan : Commercial Steel Dimensi pipa : 1 1/2 in , sch 80 Rate volumetrik : 0,0291 cuft/dt
Total Dynamic Head : ft lbf / lbm Effisiensi pompa : 30%
Effisiensi motor : 80% Power : 1,0 hp Jumlah : 1 buah
28,1879
12.HEATER ( E – 124) Spesifikasi
Fungsi : memanaskan asam sulfat Type : 1 – 2 Exchanger
Shell side :
ID : 8 in B : 8 in N : 1 Tube side :
Nt : 30 ; 1 in triangular pitch L : 8 panjang
(53)
Spesifikasi Alat
n : 2
OD : 0,75 in 16 BWG
13.CONE MIXER (R – 210)
Perhitungan Spesifikasi Reaktor pada Bab VI
14.BELT CONVEYOR (J – 211)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk menyempurnakan reaksi SP
Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 2 ft/min
Panjang belt : 80,0 ft Sudut elevasi : 20,0 o Power : 5 hp Jumlah : 1 buah
(54)
Spesifikasi Alat
15.DISINTEGRATOR ( C - 212)
Fungsi : memecahkan super phosphate Type : Two – Cage disintegrator Spesifikasi :
Kapasitas : 12,105 ton/jam Power : 28 hp
Speed : 30 rpm Feed Size : 1,5 “ Mill size : 5” x 22” Jumlah : 1 buah
16.BLOWER (G – 220)
Spesifikasi :
Fungsi : memindahkan gas dari reaktor menuju Scrubber Type : Centrifugal blower
Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 152 cuft/mnt Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%
Power : 1,6 hp Jumlah : 1buah
(55)
Spesifikasi Alat
17.SCRUBBER ( D – 221)
Spesifikasi :
Fungsi : menyerap gas SiF4 dengan air proses.
Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish dilengkapi dengan : packing raschig ring dan sparger Dimensi tangki :
Volume : 1103 cuft = 32 M3
Diameter : 7 ft
Tinggi : 35 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in
(56)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi packing :
Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standar : (Van Winkle : 607) Packing disusun secara acak (randomize)
Ukuran packing : 1 in Tebal packing : 1/8 in Free gas space : 73%
Jumlah packing : 1164 buah
Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware
Sparger : Type : Standard Perforated Pipe
Bahan konstruksi : commercial steel
Bagian Atas : Diameter lubang : 1,6 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 15 buah Sparger Bagian Bawah: Diameter lubang : 3,34 mm
Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 162 buah
(57)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk menampung sementara limbah
Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standard dished head dan tutup bawah berbentuk flat datar
Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Kapasitas : cuft
Diameter : ft
Tinggi : ft
Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tinggi tutup atas : 1,4280 ft Tebal tutup bawah : 3/16 in Jumlah : 1 buah
1193,7832 10,0434 15,0651
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung sementara Produk SP
Tipe : Silinder dengan tutup bawah berbentuk conical dengan posisi vertical Kapasitas : 63,4570 cuft
Tinggi Silinder : 8,5 ft Tebal shell : 3/16 in Diameter atas conical : 3 ft Diameter bawah conical : 1 ft Tinggi Conical : 1,5 ft Jumlah : 1 buah Cone Anglle : 45 o
Tebal tutup : 3/16 in
18.TANGKI PENAMPUNG LIMBAH ( F – 222)
(58)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi
Kapasitas = 21416,2 kg/jam = 21,4162 ton/jam
Fungsi : Membentuk SP menjadi bentuk granular Type : Drum Granulator
Ditetapkan dari Perry edisi 7 Diameter = 7 ft Panjang = 14 ft Power = 15 hp Kecepatan = 20 rpm
Slope = 10 o 20.BELT CONVEYOR (J – 311)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut produk menuju granulator Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 100 ft/min
Panjang belt : 22,4 ft Sudut elevasi : 26,6 o Power : 3 hp Jumlah : 1 buah
(59)
Spesifikasi Alat
20. BELT CONVEYOR ( J-313)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut produk menuju rotary dryer Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 100 ft/min
Panjang belt : 31,6 ft Sudut elevasi : 16,7 o Power : 3 hp Jumlah : 1 buah
(60)
Spesifikasi Alat
Spesifikasi :
Fungsi : Memisahkan padatan dari aliran udara panas Tipe : Cyclone Separator
Kapasitas : lb/j
Ukuran : Bc = ft ; Lc = ft Dc = ft ; Sc = ft De = ft ; Zc = ft Hc = ft ; Jc = ft Tebal shell : 3/4 in
Tebal tutup atas : 3/4 in Tebal tutup bawah : 3/4 in
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
11,5492 92,3935 46,1967 5,7746 23,0984 92,3935 23,0984 11,5492 11668,3806
22.ROTARY DRYER (B – 314)
Spesifikasi :
Fungsi : Mengeringkan granular SP
Tipe : Rotary Dryer
Bahan : Carbon steel SA 515 grade 55
Ukuran : Diameter shell = ft Diameter total = ft Panjang shell = ft Tebal shell plate = in Efisiensi motor : 75%
Power : 119 hp
Kapasitas : kg/jam Jumlah : 1 buah
5 7,0313
25 1/4
21416,1737
(61)
Spesifikasi Alat
24.BLOWER (G – 316)
Spesifikasi :
Fungsi : menghembuskan udara panas menuju dryer Type : Centrifugal blower
Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 11623 cuft/mnt Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%
Power : 120,0 hp Jumlah : 1 buah
25.HEATER ( E – 315)
Spesifikasi :
Fungsi : Memanaskan udara sampai dengan 120oC
Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG
Panjang = 16 ft Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 866 Passes = 6 Shell : ID = 37 in Passes = 1
Heat Exchanger Area , A = 2719,9 ft2 = 253 m2 Jumlah exchanger = 1 buah
(62)
Spesifikasi Alat
26.BELT CONVEYOR ( J – 315)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut granular SP menuju screen Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 100 ft/min
Panjang belt : 22,4 ft Sudut elevasi : 26,6 o Power : 3 hp Jumlah : 1 buah
27.BUCKET ELEVATOR (J – 316)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut granular SP menuju screen Tipe : Centrifugal discharge bucket elevator
Kapasitas : 10,4166 ton/jam Tinggi Elevasi : 25 ft
Kecepatan Bucket : ft/menit Bucket Spasing : 12 in
Ukuran Bucket : 6" x 4" x 4.25" Power : 2,0 hp Jumlah : 1 buah
(63)
Spesifikasi Alat
28.SCREEN (H – 317)
Spesifikasi :
Fungsi : untuk memisahkan granular SP yang berukuran 4 mesh Type : Vibrating Screen
Kecepatan vibrasi : 3600 vibrasi / menit Ty Design Eqivalent : 4 mesh
Sieve number : No. 4 Sieve Design :
Sieve Opening : 4,76 mm Kapasitas : 441 ton/hari Jumlah : 1 buah
Power : 4 HP
Standart 4,76 mm
29.SCREEN ( H – 318)
Spesifikasi :
Fungsi : untuk memisahkan granular SP yang berukuran 16 mesh Type : Vibrating Screen
Kecepatan vibrasi : 3600 vibrasi / menit Ty Design Eqivalent :
Sieve number : No. 18 Sieve Design : 1,00 mm Sieve Opening : 1,00 mm Kapasitas : 418,963 ton/hari
Jumlah : 1
(64)
Spesifikasi Alat
30.BELT CONVEYOR (J – 319)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk mengangkut granular SP menuju rotary cooler Tipe : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt : Width = 14 in Trough width = 9 in Skirt seal = 2 in Belt speed : 100 ft/min
Panjang belt : 22,4 ft Sudut elevasi : 26,6 o Power : 3 hp Jumlah : 1 buah
31.ROTARY COOLER (B – 320)
Spesifikasi :
Fungsi : Mendinginkan Granular SP
Ukuran : Diameter = 4 ft Panjang = 25 ft Tebal steel plate = 3 in Power : 34 Hp
Kapasitas : kg/jam Jumlah : 1 buah
Waktu tinggal : 80 menit Kecepatan putar : 5 rpm Berat Rotary Cooler : lb
10474,0637
(65)
Spesifikasi Alat
32.BLOWER (G – 320)
Spesifikasi :
Fungsi : Menghembuskan udara menuju rotary cooler Type : Centrifugal blower
Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 2625 cuft/mnt Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%
Power : 27,1 hp Jumlah : 1buah
33.CYCLONE (H – 330)
Spesifikasi :
Fungsi : Memisahkan padatan dari aliran udara panas Tipe : Cyclone Separator
Kapasitas : lb/j
Ukuran : Bc = ft ; Lc = ft Dc = ft ; Sc = ft De = ft ; Zc = ft Hc = ft ; Jc = ft Tebal shell : 3/4 in
Tebal tutup atas : 3/4 in Tebal tutup bawah : 3/4 in
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C Jumlah : 1 buah
11,5481 92,3848 46,1924 5,7740 23,0962 92,3848 23,0962 11,5481 58658,7156
(66)
Spesifikasi Alat
34.BELT CONVEYOR (J – 321)
Spesifikasi :
Fungsi : memindahkan bahan menuju ke packing
Type : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal lenght Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan Kapasitas maksimum : 32 ton/jam
Belt - width : 14 in - trough width : 9 in - skirt seal : 2 in
Belt speed : (3,8 / 32) x 100 ft/mnt = 13,93 ft/min Panjang : 23 ft
Sudut elevasi : 26,6o Power : 3 Hp Jumlah : 1 buah
35.BUCKET ELEVATOR (J – 322)
Spesifikasi :
Fungsi : memindahkan produk ke Packing Type : Continuous Discharge Bucket Elevator
Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu Kapasitas maksimum : 14 ton/jam
(67)
Spesifikasi Alat
Tinggi Elevator : 39 ft Ukuran Feed (maximum ) : ¾ in
Bucket Speed : (3,8 / 14) x 225 ft/mnt = 61 ft/menit Putaran Head Shaft : (3,8 / 14) x 43 rpm = 12 rpm Lebar Belt : 7 in
Power total : 3 hp
Jumlah : 1 buah
36.HOPPER (F – 323)
Spesifikasi :
Fungsi : Menampung produk granular SP
Tipe : Silinder dengan tutup bawah berbentuk conical dengan posisi vertical Kapasitas : 150,186 cuft
Tinggi Silinder : 20,1 ft Tebal shell : 1/4 in Diameter atas conical : 5 ft Diameter bawah conical : 1 ft Tinggi Conical : 2,0 ft Jumlah : 1 buah Cone Anglle : 45 o
(68)
Spesifikasi Alat
37.BALL MILL (C – 319)
Spesifikasi :
Fungsi : Untuk memperkecil ukuran menjadi 100 mesh Type : Mercy Ball Mill
Kapasitas maksimum : ton/hari Sieve Number : No. 100
Ukuran mill : 4 x 3 ft Bahan Mill : Carbon steel Ball Charge : 2,7300 ton Kecepatan putar : 30 rpm Power : 20 Hp Jumlah : 1 buah
(69)
Perencanaan Alat Utama
BAB VI
PERENCANAAN ALAT UTAMA
REAKTOR ( R - 210 )
Fungsi : Mereaksikan Phosphate rock dan asam sulfat
Type : Conical vertical dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin. Operasi : continuous
Kondisi operasi :
Tekanan operasi = 1 atm ( Tekanan atmospheric) Suhu operasi = 105oC
Waktu reaksi = 30 menit
Kondisi feed :
1. Feed phosphate rock dari gudang F-100 :
Rate bahan masuk = 7125.4763 kg/jam = 15711,6752 lb/jam s.g. phosphate rock = 3,2 ( Perry edisi 7)
ρ bahan = 3,2 x 62,43 = 199,776 lb/cuft (densitas air = 62,43 lb/cuft) Rate volumetrik =
densitas massa rate
=
cuft lb
jam lb
/ / 199,776 15711,6752
(70)
Perencanaan Alat Utama
2. Feed sulfuric acid dari tangki F-120 :
Komponen Berat (kg) Fraksi berat
Ρ (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]
H2SO4 3238.7000 0,7000 1,834
H2O 1388,0143 0,3000 1,000
4626.7143 1,0000
Rate massa sulfuric acid = 4626.7143 kg/jam = 10201.9050 lb/jam
ρ campuran = 62,43 komponen berat fraksi 1 × ρ
∑
= 91.5826 lb/cuftRate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 91,5826 10201,9050
= 111,3956 cuft/jam
3. Air Proses
Rate air masuk = 655,1553 kg/jam = 1444,6174 lb/jam
Densitas air = 62,437 lb/cuft
Rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 62,437 1444,6174
= 23,1372 cuft/jam
Tahap – tahap Perencanaan 1. Perencanaan Dimensi Reaktor 2. Perencanaan Sistem Pengaduk 3. Perencanaan Sistem Pemanas
1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR
Total rate volumetric bahan masuk :
(71)
Perencanaan Alat Utama
= 213,1798 cuft/jam
ρ campuran = 151,5372,1 lb/cuft Waktu reaksi = 30 menit = 0,5 jam
Volume bahan = rate volumetrik x waktu reaksi
= 213,1798 cuft/jam x 0,5 jam = 106,5922 cuft
Asumsi volume bahan mengisi 80 % volume tangki dan digunakan 1 buah tangki. Volume tangki = 106,5992 / 80% = 133,2403 cuft
Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya
Dari persamaan Hess 4 - 17
h =
2 ) (
tanα D−M
Dimana:
D = Diameter Conis, ft M = 12” = 1 ft
Tan α = Sudut conis 60o Maka tinggi conis :
H = 2
) 1 ( 60 tan D−
= 0,8860 (D-1) ft Volume conis = π / 12 . D2 .H
133,2403 = 3,14/12 . D2. 0,8860 (D-1) 574,7163 = D3 – D2
(72)
Perencanaan Alat Utama
D = 8,6612 ft (digunakan diameter 9 ft)
Jadi tinggi cone (H) = 0,886 (D-1) = 6,787 ft (digunakan tinggi 7 ft)
Penentuan tebal shell :
Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk Conical :
t min = C
fECos D
P× +
α
2 [Brownell & Young]
dengan : t min = tebal shell minimum; in
P = tekanan tangki ; psi D = Diameter tangki ; in
C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)
E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8
f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell & Young,T.13-1] P operasi = 14,7 psi
P hydrostatis = 144 H x ρ =
( )
144 7 5372 , 151 ×= 7,3664 psi
P design = P operasi + P hydrostatis = 14,7 + 7,3664 = 22,0664 psi
t min = 0,125
60 cos 8 , 0 12650 2 108 0664 ,
22 × +
x x
(73)
Perencanaan Alat Utama
Dimensi tutup atas, standard dished :
Untuk D = 108 in didapat rc = 72 in , icr = 4 3/8 in (Brownell & Young, T-5.7) digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.
Tebal standard torispherical dished (atas) :
th =
P 1 , 0 fE rc P 885 , 0 − × ×
+ C [Brownell & Young; pers.13.12]
dengan : th = tebal dished minimum ; in
P = tekanan tangki ; psi
rc = crown radius ; in [B&Y,T-5.7] C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)
E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8
f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell & Young,T.13-1] P design = 22,0664 psi
th =
(
12650 0,8) (
0,1 22 ,0664)
90 0664 , 22 885 , 0 × − × × ×
+ 0,125 = 0,2987 in ,
digunakan t = 5/16 in
h = rc -
4
2
2 D
rc − = 1,5 ft
Volume dished = 1,05 x h2 (3 rc – h) = 49,6125 cuft
(74)
Perencanaan Alat Utama
2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK
Type : Vertical screw (Orbiting type)
Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jumlah dan kekentalan bahan yang masuk
Dari Perry edisi 7 diperoleh spesifikasi :
Daya motor : 5 hp
Kecepatan putar : Screw = 64,4 rpm
Orbit = 2,2 rpm
3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS
Perhitungan Jaket :
Perhitungan sistem penjaga suhu :
Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 105 oC
Q = 1121739,1115 kkal/jam = 282696348, 6643 Btu/jam
Suhu masuk rata-rata = 55 oC = 131 oF
(75)
Perencanaan Alat Utama
∆T = 221 – 131 = 90 oF
Kebutuhan media = 14956,5215 kg/jam = 32979,1299 lb/jam Densitas air = 62,43 lb/cuft
Rate volumetrik =
cuft / lb jam / lb bahan bahan rate
ρ = 528,1985 cuft/jam = 0,146 cuft/dt
Asumsi kecepatan aliran = 3 ft/dt [Kern, T.12, hal. 845]
Luas penampang =
dt / ft dt / cuft aliran tan kecepa volumetrik rate
= 0,146 / 3 = 0,0943 ft2
Luas penampang = π/4 (D22 - D12) dengan : D2 = diameter dalam jaket
D1 = diameter luar bejana = Diameter bejana + (2 x tebal) = 9 + 2 ( 3/8 in ≈ 0,375 ft ) = 9,750 ft
Luas penampang = π/4 (D22 - D12) 0,094 = π/4 (D22 – 9,75 2)
D2 = 9,756 ft
Spasi =
2 D D2− 1
=
2 9,750
9,756− = 0,003 ft = 0,025 in ≈ 3/16 in
Penentuan tebal jaket :
Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :
t min = C
P 6 , 0 fE ri P + − ×
[Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254]
dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi
(76)
Perencanaan Alat Utama
C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)
E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.
faktor pengelasan, E = 0,8
f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283
grade C, maka f = 12650 psi [Brownell & Young,T.13-1]
P design = 22 psi
R = ½ D = ½ x 9,756 ft = 58,54 in
tmin =
(
) (
)
22 6 , 0 8 , 0 12650 54 , 58 22 × − × ×
+ 0,125 = 0,2452 in , digunakan t = 1/4 in
Perhitungan Tinggi Jaket :
UD = 30 (Kern, Tabel 8)
A = t U
Q
D×∆
=
90 30 375809,28
× = 139,188 ft
2
A conis = 0,785 (D + m) 4h2 +
(
D−m)
+0,785d2 (Hesse : pers. 4-19)m = 12 in = 1 ft (Hesse : 85)
h : tinggi conical = 7 ft
d : Inside Diameter Jaket = 9 ft
D : Outside Diameter Jaket = OD + (2 x tebal jaket) = 9,750 ft
A conis = 0,785 (D + m) 4h2 +
(
D−m)
+0,785d2= 62,126 ft2(77)
Perencanaan Alat Utama
hjaket = 2,5 ft Tinggi tangki = 7 ft
Spesifikasi :
Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan asam sulfat Type : Conical vertical dilengkapi pengaduk, dan jaket. Operasi : Continuous
Dimensi Shell :
Diameter Shell , inside : 9 ft
Tinggi Shell : 7 ft
Tebal Shell : 3/8 in
Dimensi tutup :
Tebal tutup (dished) : 5/16 in Tinggi Tutup atas : 1,5 ft
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah rekator : 2 buah ( sistem continuous )
Sistem Pemanas
Diameter jaket : 9,756 ft
Tinggi jaket : 2,5 ft
Jaket spacing : 3/16 in
(78)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
7.1. Instrumentasi
Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.
Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat instrumentasi maka :
1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.
2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.
3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.
4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.
(79)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan, dan radiasi.
2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan laju, seperti pada kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.
3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisika dan kimia, seperti densitas, kandungan air.
Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah :
¾ Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi.
¾ Akurasi hasil pengukuran.
¾ Bahan konstruksi material.
¾ Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.
¾ Mudah diperoleh di pasaran.
¾ Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.
Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.
(80)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah : • Melakukan pengukuran.
• Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan. • Melakukan perhitungan.
• Melakukan koreksi.
Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu : 1. Sensing / Primary Element / Sensor.
Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element merubah energi yang dirasakan dari media yang sedang dikontrol menjadi sinyal yang bisa dibaca (misalnya dengan tekanan fluida).
2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.
Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data analog menjadi digital), digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.
3. Transmitting Element.
Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data digital (dapat dibaca).
(81)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.
Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya : 1. Flow Control ( F C )
Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat. 2. Flow Ratio Control ( F R C )
Mengontrol ratio aliran yang bercabang. 3. Level Control ( L C )
Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki 4. Weight Control ( W C )
Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari tangki 5. Pressure Control ( P C )
Mengontrol tekanan pada suatu aliran / alat 6. Temperature Control ( T C )
(82)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
Tabel 7.1. Instrumentasi pada pabrik
No. NAMA ALAT INSTRUMENTASI
1 Tangki Penampung LI ; PI ; WC 2 Pompa FC ; LC 3 Reaktor TC ; PC 4 Heat Exchanger TC 5 Kolom Scrubber TC ; PC
6 Blower FC
7.2. 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.
(83)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
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.
7.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab kebakaran.
¾ Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop dan lain-lain.
¾ Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.
B. Pencegahan.
¾ Menempatkan unit utilitas dan unit pembangkitan cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.
¾ Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.
¾ Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.
¾ Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran
C. Alat pencegah kebakaran.
(84)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
¾ 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.
¾ Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida.
¾ Untuk bahan baku yang mengandung racun, maka perlu digunakan kantong-kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah-daerah strategis pada pabrik ini.
Tabel 7.2. 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
7.2.2. 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
(85)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja
maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahan dapat digunakan sebagai berikut :
A. Vessel.
Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahannya :
¾ 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 biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering).
¾ Memperhatikan teknik pengelasan.
¾ Memakai level gauge yang otomatis.
¾ Penyediaan man-hole dan hand-hole ( bila memungkinkan ) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.
B. Heat Exchanger.
Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena kebocoran-kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :
(1)
XII - 1 Pembahasan & Kesimpulan
Pabrik Monocalcium Phosphate
BAB XII
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan Monocalcium Phosphate, Indonesia masih mengimpor Monocalcium Phosphate dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian pabrik Monocalcium Phosphate dengan mempunyai masa depan yang baik.
12.1. Pembahasan
Untuk mendapatkan kelayakan bahwa pra rencana pabrik ini, maka perlu ditinjau dari beberapa faktor , antara lain :
Pasar
Kebutuhan dalam negeri akan Monocalcium Phosphate 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.
(2)
XII - 2 Pembahasan & Kesimpulan
Pabrik Monocalcium Phosphate
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. 227.398.522.185,34 • Working Capital Investment (WCI) : Rp 9.034.991.382,12 • Total Capital Investment (TCI) : Rp 236.433.513.567,93 • Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp 93.390.710.669,77 • Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp 7.967.081.294,39
-Steam = 22.734,24 lb/hari -Air = 146 m3/hari -Listrik = 637,32 kW/hari -Bahan Bakar = 75,268 liter/jam
• Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp 158.925.340.560,10 • Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp 235.844.910.961,27
• Bunga Bank : 14 %
• Internal Rate of Return : 18,63 %
• Rate On Equity : 26,99 %
• Pay Out Periode : 4,63 tahun
(3)
XII - 3 Pembahasan & Kesimpulan
Pabrik Monocalcium Phosphate
12.2. Kesimpulan
Dengan melihat berbagai pertimbangan serta perhitungan yang telah dilakukan, maka pendirian pabrik dekstrosa didaerah industri Manyar , Gresik, secara teknis dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana pabrik Monocalcium Phosphate yang dimaksud adalah sebagai berikut :
Kapasitas : 75.000 ton/tahun
Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff
Jumlah Karyawan : 175 orang
Sistem Operasi : Continuous
Waktu Operasi : 300 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp 236.433.513.567,93 Pay Out Periode : 4,63 tahun
Bunga bank : 14%
Internal Rate of Return : 18,63%
Rate On Equity : 26,99%
(4)
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
(5)
2
James, H.C. , 1987 ; “Phosphate Manual “; Greenwich Connecticut; USA
Johnstone, S.I. ,1961, “Minerals for The Chemical & Allied Industries”, 2 ed ,
John Wiley & Son , New York.
Joshi,M.V. , 1981 , “Process Equipment Design” , McGraw Hill Indian Ltd
Kent , J.A. , 1983 , “Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry “ , 8 ed ,
Van Nostrand Reinhold Company Inc. , New York.
KeputusanMenteriKesehatan no. 492, 2010, “Standart Baku Mutu Air Bersih”
Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Int ed ,
McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.
Lamb J.C., 1985 , “Water Quality And Its Control” , John Wiley & Sons
Inc, New York.
Levenspiel,O , 1962 , “Chemical Engineering Reaction” , 2 ed ,
John Wiley & Sons Inc,N.Y.
Ludwig, 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical
Plants” , Vol 1-2 , 2nd ed , Gulf Publishing Co., Houston, Texas.
McCabe,W.L. , 1956 , “Unit Operation of Chemical Engineering” ,
McGraw-Hill Book Company Inc. , Tokyo
McKetta ,Cunningham, W.A., “Encyclopedia Of Chemical Proccessing And
Design ”,Vol 14 , Marcell Dekker Inc. New York.
Othmer ,Kirk. , “ Encyclopedia of Chemical Technology vol. 23” , 3ed
McGraw-Hill Book Company Inc. , New York
Perry, Chilton , 1973 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 5ed ,
McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.
Perry, Chilton , 1984 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 6ed ,
McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.
Perry, Chilton , 1999 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 7ed ,
McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.
Petter ,M.S, Timmerhaus,K.D., 1959 , “Plant Design and Economi for
Chemical Engineering” , 4thed., McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.
(6)
3 John Wiley & Sons Inc,N.Y.
Sherwood, T , 1977 , ”The Properties of Gasses and Liquid” , 3th ed ,
McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.
Severn, WH , 1954 , “Steam, Air and Gas Power” , Modern Engineering
Asia Edition , John Wiley & Sons Inc,N.Y.
Sugiharto, 1987 , “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah” , cetakan pertama
Universitas Indonesia Press, Jakarta.
Syamsuddin , 1994 , “Manajemen Keuangan Perusahan” , 2 ed ,
Raja Grafindo Persada , PT , Jakarta
Treybal, R.E. , 1981 , ”Mass Transfer Operations” , 3 ed ,
McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y..
Ulrich, G.D. , 1984 , “A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.
Underwood A.L., 1980 , “Quantitative Analysis” , 4 ed , Prentice Hall Inc,
London.
Van Ness, H.C.,Smith J.M., 1987 , “Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics” , 5 ed , McGraw-Hill Book Company, Singapore.
Van Winkle, M., 1967 , “Distillation” , McGraw-Hill Book Company, NY.
Wesley W.E., 1989 , “Industrial Water Pollution Control” , 2 ed,
McGraw-Hill Book Company, Singapore.
Wolfgang Gerharts,1984 , “Ullmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry”,5ed ,
Competely Revised Edition , VCH. Internet :
http://www.curryhydrocarbons.ca : CE Plant Cost Index on-line, Mei 2006 http://www.chemicalland21.com