PABRIK AMMONIUM NITRAT DARI AMONIA DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES GRAINER.

PABRIK AMMONIUM NITRAT DARI AMONIA DAN ASAM

NITRAT DENGAN PROSES GRAINER

PRA RENCANA PABRIK

OLEH :

DENNY PRASETYO

NPM. 0631010068

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat Dari Amonia Dan Asam Nitrat Dengan Proses Grainer”, 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 Ammonium Nitrat Dari Amonia Dan Asam Nitrat Dengan Proses Grainer” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

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

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur. 3. Ibu Ir. C. Pudjiastuti, MT

Selaku Dosen pembimbing.

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

6. Kedua orangtua yang selalu mendoakan penyusun.

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

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

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

Surabaya , Maret 2011 Penyusun,

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……….……….………. i

DAFTAR ISI ……….……….……….………… iii

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… iv

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… v

INTISARI ……….……….……….……… vi 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

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7 Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-5 Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-6 Tabel VIII.4. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-55 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-57 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 10 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11 Tabel XI.1. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 5 Tabel XI.2. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri ……….……….……….…… XI - 5 Tabel XI.3. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 5 Tabel XI.5. Internal Rate of Return ……….……….. XI – 6 Tabel XI.6. Rate On Equity ……….……….. XI - 7 Tabel XI.7. Waktu Pengembalian modal ……... XI – 7 Tabel XI.8. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 13 Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 9

INTISARI

Perencanaan pabrik ammonium nitrat ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 90.000 ton/tahun dalam bentuk kriztal. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Ammonium nitrat diproduksi dengan cara mereaksikan asam nitrat dan ammonia dalam buble spray reactor. Ammonium nitrat keluar reaktor kemudian di pekatkan sampai 98% kemudian di pompa ke graining kettle untuk pembentukan butiran. Produk keluar graining kettle di keringkan dan dilapisi dengan clay.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik. Bentuk perusahaan adalah perseroan terbatas. Sistem organisasi yang dipakai adalah Garis dan Staff. Jumlah karyawan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik ammonium nitrat sebanyak 154 orang. Pabrik beroperasi secara continue, dengan waktu operasi 330 hari/tahun ; 24 jam/hari.

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 144.019.476.434 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 19.639.019.514 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 163.658.495.947 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 313.013.325.934 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 3.714.082.270

- Air = 538,3145 m3/hari

- Listrik = 442,7961 kWh/hari

- Bahan Bakar = 1.196 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 356.215.694.064 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 463.410.001.483 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 28%

* Rate On Investment : 36%

* Pay Out Periode : 3 Tahun 6 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 36,44 %

Pendahuluan I- 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Sejarah

Pembangunan industri kimia di Indonesia sudah cukup pesat terbukti dengan mulai banyaknya industri kimia yang berdiri serta dibukanya kesempatan untuk penanaman modal asing, baik untuk industri hulu maupun industri hilir. Salah satu industri hilir yang dapat didirikan di Indonesia adalah pabrik Ammonium Nitrat, yaitu pabrik yang menghasilkan produk berupa bahan baku untuk bahan peledak dan campuran pupuk. Pabrik ini cukup diperlukan di Indonesia sebagai negara yang sebagian devisanya diperoleh dari pertambangan.

Ammonium Nitrat dengan rumus kimia NH4NO3 merupakan

padatan berwarna putih berupa kristal yang mudah menyerap air (higroskopis). Sebagian besar produk Ammonium Nitrat digunakan sebagai bahan peledak dan sebagian kecil digunakan sebagai campuran pupuk dan pembius.

Ammonium nitrat merupakan bahan dasar pupuk nitrogen, di Amerika 90% hasil produksi amonium nitrat digunakan sebagai pupuk. Selain itu dapat, sebagai oksigen agent, sebagai bahan dasar N2O (Nitrous

Pendahuluan I- 2

Oxide). Ammonium nitrat digunakan untuk keperluan bahan peledak yang dibutuhkan oleh perusahaan pertambangan, seperti perusahaan pertambangan batu gunung, batu kapur, dan lain-lain.

Pada tahun 1973 ammonium nitrat mulai diproduksi untuk bahan dasar pupuk nitrogen. Penggunaan ammonium nitrat sebagai bahan dasar pupuk pertama kali di Amerika Serikat dengan total produksi pertama kurang lebih 7.200.000 ton, dimana hasil produksi ini dikonsumsi masyarakat Amerika Serikat sampai beberapa tahun.

Penggunaan ammonium nitarat lebih penting setelah diketahui bahwa ammonium nitrat mempunyai kandungan nitrogen yang cukup besar, sedangkan nitrogen merupakan nutrisi yang sangat dibutuhkan tanaman dan dapat menyuburkan tanah.

Biasanya ammonium nitrat (NH4NO3) dapat dianggap sebagai

garam yang stabil, namun akan mengalami perubahan pada suhu yang tinggi. Bila hal ini terjadi paling sedikit akan menghasilkan dua reaksi yang berbeda, yaitu :

NH4NO3 NO2 + 2H2O

2 NH4NO3 2N2 + 4H2O + O2

Pada industri ammonium nitarat yang penting untuk diperhatikan dan dikendalikan adalah bahaya ledakan dan zat racun ammonium nitrat, karena pada konsentrasi suhu yang tinggi ammonium nitrat akan meledak.

Pendahuluan I- 3

Stafford, Samoels dan Crosystole telah menemukan cara pengamanan NH4NO3 yaitu dengan melapisi NH4NO3 dengan

menggunakan clay sebanyak 3%.

Sampai pada tahun 1994, kebutuhan ammonium nitrat masih diimport. Import ammonium nitrat merupakan gambaran dari besaran konsumsi bahan ini. Amonia yang merupakan bahan baku utama telah diproduksi dalam skala besar oleh perusahaan pupuk Indonesia, bahkan Indonesia mampu mengeksport. Ammonium nitrat telah diproduksi dalam negeri oleh PT. Multi Nitrotama Kimia, yang merupakan anak perusahaan PT. Pupuk Kujang, dan PT. Inkomas Lestari (keduanya di Jawa Barat), sehingga kebutuhan dalam negeri dapat terpenuhi.

1. Netralisasi

Ketika reaktan murni digunakan medium encer, maka digunakan proses netralisasi secara langsung. Reaksi antara ammonia dengan asam nitrat merupakan reaksi eksotermis. Reaksi tersebut bersifat volatile yang menakibatkan kenaikan temperature. Kondisi yang demikian yang harus dikontrol untuk mencegah kehilangan produk. Sifat volatile kedua reaksi harus dipertahankan selama netralisasi. Temperature larutan yang ternetralisasi dikontrol dengan penambahan material secara teratur dan dilakukan pemindahan panas. Beberapa proses ada yang memanfaatkan pemindahan panas tersebut untuk menguapkan air sebagai bagian dari utilitas.

Pendahuluan I- 4

2. Evaporasi

Pelaksanaanya bervariasi bergantung pada kandungan air dari reaktan dan pengontrolan suhu. Dalam metode terdahulu yang banyak digunakan adalah larutan ammonium nitrat netral diuapkan sampai konsentrasi tinggi, diteruskan dengan proses pendinginan dan pembentukan produk granular. Sedangkan pada proses lain penguapan dilakukan sampai konsentrasi tertentu dan diikuti dengan pemisaham yang menyeluruh dari padatan ammonium nitrat dengan penguapan kontinu dalam peralatan khusus.

I.2. Industri Ammonium nitrat

Dengan perkembangan industri yang sangat pesat dan kegunaan ammonium nitrat yang sangat luas, maka perlu didirikan pabrik berskala cukup untuk memenuhi kebutuhan industri anorganik yaitu ammonium nitrat.

Dilihat dari aspek ekonomi, pabrik ammonium nitrat sangat tepat didirikan di Indonesia dengan bahan baku ammonia dan asam nitrat yang mudah didapatkan di Indonesia dengan harga yang relatif murah.

Didirikannya pabrik Ammonium Nitrat di Indonesia berarti:

• Mengurangi jumlah impor yang berarti menghemat devisa negara

• Sebagai pemasok bahan baku bagi industri bahan peledak di Indonesia

Pendahuluan I- 5

I.3. Sifat – sifat bahan baku dan produk

I.3.1. Sifat – sifat bahan baku

a. sifat sisik ammonia

• Berupa gas atau liquid yang tidak berwarna

• Cepat berubah menjadi liquid bila mendapat pengaruh tekanan

• Lebih ringan dari udara

• Boiling point -33,4oCdan melting point -77,7oC

• Densitas 0,817 pada -79oC dan 0,617 pada 15oC

• Sangat mudah larut dalam air, alcohol, dan ether

• Spesivic gravity 0,77dan 0,6819 pada titik didihnya

• Tekanan uap liquida = 8,5 atm (20oC)

• Specivic volume = 22,7 cuft/lb (70oC)

• Mudah terbakar b. Sifat kimia ammonia

Bereaksi dengan asam nitrat sebagai berikut :

NH3 + HNO3 NH4NO3

Pendahuluan I- 6

2AgBr + Ba(NO3)2 BaBr2 + 2AgNO3 + NH3

c. sifat fisik asam nitrat

• Tidak bewarna

• Berupa cairan yang korosif

• Boiling point 86oC dan melting point -41,6oC

• Densitas 1,503 pada 25oC

• Specific gravity 1,504

• Tekanan uap 62 mmHg (25oC)

• Viskositas 0,761 Cp Cp (25oC)

• Larut dalam air dan terdekomposisi dalam alcohol d. sifat kimia asam nitrat

Bereaksi dengan asam nitrat sebagai berikut :

NH3 + HNO3 NH4NO3

e. Sifat – sifat clay yang digunakan sebagai coating agent antara lain :

• Merupakan batuan endapan yang ada dilautan

• Terdiri dari silicon dioksida (SiO2) • Bewarna putih

Pendahuluan I- 7

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

• Indeks bias : 1,41 – 1,48

• Specific gravity : 2,1 – 2,2

• Densitas bervariasi antara 112 – 320 kg/m3

• Titik leburnya dari kemurniannya biasanya ± 1590oC I.3.2. Sifat – sifat produk

a. sifat fisik Ammonium Nitrat

• Tidak berwarna

• Berbentuk Kristal atau padatan

• Larut didalam air, alcohol, dan alkali

• Specivic gravity : 1,725

• Melting point 169,6oC dan Boiling point 210oC b. sifat kimia Ammonium Nitrat

Diperoleh dari ammonia dan asam nitrat denganreaksi sebagai berikut :

Tinjauan Pustaka II- 1

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

BAB II

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam Proses

Pada pembuatan ammonium nitrat ini didasarkan pada ammonia dan asam nitrat. Terdapat bermacam – macam proses termasuk dalam kombinasi dan perbedaan proses. Proses tersebut adalah Proses Prilling, Proses Stengel, Proses Grainer, dan Proses Vakum Crystalizer.

Tinjauan Pustaka II- 2

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat II.1.1. Proses Prilling

Proses ini kedua bahan ammonia berupa uap dan asam nitrat dialirkan menuju Netralizing Vessel. Dengan penyepraian kedua bahan tersebut akan bercampur dan bereaksi sesuai dengan persamaan

NH3 + HNO3 NH4NO3

Produk NH4NO3 berbentuk larutan dengan kadar 83%. Reaksi diatas

menimbulkan panas sehingga larutan mendidih.

Dari Netralizing Vessel NH4NO3 dialirkan ke vakum evaporator sampai

kadar 95% dengan dilakukan pemanasan sampai suhu 260 – 285 oK. Selanjutnya dipompa keatas dari Prilling tower setinggi 20ft. larutan panas tersebut dikabutkan dengan sprayer dengan cara berlawanan arah (Counter Current) yaitu dari bagian bawah Prilling tower dialirkan steam sebagai pemanas. Karena ada pemanasan air yang terkandung dalan NH4NO3 akan menguap hingga larutan NH4NO3 pekat

menjadi Kristal atau pellet (butiran) yang disebut “Prill”.

Selanjutnya Prill akan dilewatkan ke screener untuk dipisahkan berdasarkan ukurannya. Butiran NH4NO3 yang halus dapat dibuat briket dengan

dicampur clay atau diatomaceous earth. Jika tidak demikian bias juga drecycle ke reactor. Proses ini memerlukan banyak peralatan dan biaya mahal.

Tinjauan Pustaka II- 3

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat II.1.2. Proses Stengel

Pada proses ini kedua bahandipanaskan terlebih dahulu sebelum masuk reactor. Ammonia dipanaskan sampai 290oF dan asam nitrat sampai 330oF. asam nitarat yang digunakan 60%. Reaksimenimbulkan panas sehingga hasil reaksi suhunya sekitar 400oF kemudian dilewatkan cyclone type separator dimana uap air (steam) yang berasal dari hasil reaksi keluar dibagian atas, NH4NO3 akan

berkurang kadar airnya sehingga akan berbentuk padatan (solid) yang mencair (molten). Reaksi yang terjadi

NH3 + HNO3 NH4NO3

Bahan ini dihembuskan dengan udara sehingga air akan menguap sampai kadar air produk sekitar 0,2%. Selanjutnya didinginkan dengan continous water cooled stainless belt, yang menghasilkan padatan berupa lembaran (solidsheet) diambil dan dimasukkan ke dalam grinder untuk dihancurkan. Dari grinder discreen dan under size dikemas di dalam drum yang tertutup. Proses ini menghasilkan produk ammonium nitrat keluar dari reactor berkadar 95%. Namun perencanaan reactor lebih rumit dan pengoperasiannya sulit sehingga biaya mahal.

II.1.3. Proses Grainer

Pada proses ini kedua bahan yaitu ammonia dan asam nitrat dialirkan kedalam Netralizing Vessel. Dengan penyepraian kedua bahan tersebut akan bercampur dan bereaksi sesuai dengan persamaan

Tinjauan Pustaka II- 4

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

Produk NH4NO3 berbentuk larutan dengan kadar 70%. Reaksi diatas

menimbulkan panas sehingga larutan mendidih.

Dari Netralizing Vessel NH4NO3 dialirkan ke vakum evaporator sampai

kadar 98% dengan dilakukan pemanasan sampai suhu305 – 308 oF. Selanjutnya dipompa dari graining kettle. Larutan panas tersebut diaduk perlahan – lahan sehinga kadar air 0,1% dan keluar Kristal – Kristal ammonium nitrat. Untuk selanjutnya diproses lagi untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pupuk.

II.1.4. Proses Vakum Kristalizer

Larutan ammonium nitrat 50% yang terbentuk dalam reactor dinaikkan konsentrasinya denganpenguapan pada suhu 65oC sampai berkadar 75 – 80% substansi kering. Kemudian dibawa ke dalam vakum kristalizer pada suhu 36oC dan tekanan absolute 25 mmHg (0,032 atm). Produk diambil dari bawah kristalizer dengan kandungan slurry 40% berat Kristal menuju centrifuge. Mother liquor kemudian dikembalikan ke proses awal, sedangkan Kristal dengan kandungan 1% berat dialirkan menuju counter flow rotary dryer dengan temperature 82oC sehingga kadar air turun menjadi 0,1%. Kemudian Kristal ammonium nitrat dengan clay dikirim ke unit pengepakan.

II.2. Pemilihan Proses

Dengan memperhitungkan segi operasi, segi ekonomi dan lain-lain maka dipilih proses Grainer. Hal ini disebabkan :

Tinjauan Pustaka II- 5

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat • Proses mudah ditangani.

• Tidak membutuhkan biaya yang besar.

• Konversi produk besar. II.3 Uraian Proses

Bahan baku asam nitrat, HNO3 50% dari tangki dialirkanke reactor

dengan memakai pompa.

Sedangkan bahan baku ammonia disimpan dalam tangki berbentuk bola dan seterusnya diumpankan dalam reactor untuk di kontakkan dengan asam nitrat yang masuk.

Dalam reaktor ini, system umpan gas ammonia adalah berupa pipa distributor dengan lubang-lubang orifice. Gas ammonia masuk reactor melewati lubang – lubang tersebut dan berkontak dengan asam nitrat membentuk gelembung – gelembung yang bergerak naik.

Pada pengontakan kedua umpan tersebut langsung terjadi reaksi kimia merupakan reaksi netralisasi, reaksinya adalah sebagai berikut :

NH3(g) + HNO3(l) NH4NO3 (aq) + panas

Larutan NH4NO3 tersebut selanjutnya mengalir keluar melalui lubang

pengeluaran dan turun secara gravitasi lewat perpipaan. Pada posisi bawah ditempatkan tangki umpan evaporator yang akan menampung aliran tersebut sesampainya di tangki umpan evaporator larutan dialirkan lagi memakai

Tinjauan Pustaka II- 6

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

pompa menuju evaporator. Tangki umpan evaporator dilengkapi dengan pengaduk untuk mendispersikan komponen – komponen sehingga tercampur dengan merata.

Di dalam evaporator, larutan mengalami pemekatan lebih lanjut sejumlah air akan terpisah dalam larutannya membentuk gelembung – gelembung uap. Untuk mempercepat kondisi vakum digunakan steam ejector. Proses pemekatan ini menghasilkan larutan NH4NO3 98%.

Untuk memenuhi kebutuhan panas pada evaporator ini digunakan steam. Kemudian larutan ammonium nitrat dipompa ke graining kettle, di dalam graining kettle larutan ammonium nitrat yang sangat pekat mengalamiproses pengadukan yang lambat sehingga diperoleh grain ammonium nitrat dengan kandungan air 0,1%. Setelah keluar dari graining kettle kemudian diseragamkan ukurannya lalu keluar menjadi produk.

Neraca Massa III- 1

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi : 90.000 ton/tahun Operasi pabrik : 330 hari

Satuan : kg/jam

1. Neraca Massa Reaktor

massa masuk (kg/jam) massa keluar (kg/jam)

dari tangki NH₃ ke scrubber

NH₃ NH₃

H₂O HNO₃

dari tangki HNO₃ ke tangki umpan evaporator

HNO₃ inert

H₂SO₄ H₂O

inert NH₄NO₃

H₂O (NH₄)₂SO₄

dari scrubber NH₃

air proses

Total Total

0,8520 6,5787 87,2940

15328,1635 23,3361

10974,0991 4236,0037 2.332,3322

11,7203

8729,3970 0,6326

23,2194 309,5917 6,5787 3914,6918

Neraca Massa III- 2

2. Neraca massa Scrubber

massa masuk (kg/jam) massa keluar (kg/jam) dari reaktor didapat ke atmosfer

NH₃ NH₃

HNO3 HNO3

air proses ke reaktor

NH₃ air proses

Total Total

0,1167 87,2940

420,2217

23,2194 309,5917 87,2940

309,5917 23,3361

420,2217

3. Neraca Massa Tangki umpan Evaporator

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

dari reaktor

inert inert

H₂O H₂O

NH₄NO₃ NH₄NO₃

(NH₄)₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

dari centrifuge inert

H₂O NH₄NO₃ (NH₄)₂SO₄

Total Total

0,8596 6,6368 4236,0037

0,8092

15249,5677 15217,5335

6,5787 0,8520 0,0581

11005,2585 10974,0991

4236,8129

32,0342 31,1594

0,0075 15249,5677

Neraca Massa III- 3

4. Neraca Massa Evaporator

Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) dari tangki umpan evaporator : ke kondensor :

inert H₂O

H₂O

NH₄NO₃ ke graining kettle : (NH₄)₂SO₄

inert H₂O NH₄NO₃ (NH₄)₂SO₄

Total Total

4019,7121

11229,856 0,8596

15249,5677 11005,2585 4236,8129

15249,5677 4019,7121

6,6368 217,1008 6,6368

11005,2585 0,8596

5. Neraca Massa Graining Kettle

Massa masuk

Massa keluar

NH

₄

NO

₃

mother liquor

(NH

₄

)

₂

SO

₄

NH

₄

NO

₃

H

₂

O

(NH

₄

)

₂

SO

₄

inert

H

₂

O

inert

kriztal

NH

₄

NO

₃

(c)

Total

Total

217,1008

11229,8556

6,6368

11005,2585

0,8596

217,1008

743,8699

0,8596

6,6368

11229,8556

Neraca Massa III- 4

6. Neraca Massa Centrifuge

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

dari graining kettle ke tangki umpan evaporator : NH₄NO₃

NH₄NO₃ (NH₄)₂SO₄ (NH₄)₂SO₄ H₂O

H₂O inert

inert

NH₄NO₃(c) ke Rotary Dryer NH₄NO₃ (NH₄)₂SO₄ H₂O inert NH₄NO₃(c)

Total Total 428,3939 6,6368 10261,3886 11229,8556 10801,462 11229,8556 121,0679 3,7010 10261,3886 2,9357 96,0329 0,3802 414,8248 0,4793 743,8699 0,8596 217,1008 329,0451

7. Neraca Massa Rotary Dryer

massa masuk (kg/jam) massa keluar (kg/jam)

NH₄NO₃ ke cyclone

(NH₄)₂SO₄ NH₄NO₃

H₂O (NH₄)₂SO₄

inert H₂O

NH₄NO₃(c) inert

NH₄NO₃(c) ke rotary cooler NH₄NO₃ (NH₄)₂SO₄ H₂O inert

NH₄NO₃(c)

Total Total 1026,1389 41,4825 9621,9763 10801,4617 1179,4853 0,4793 0,0479 373,3423 3,3309 9235,2497 0,4314 121,0679 3,7010 10801,4617 414,8248 10261,3886 9,6220 0,3701 111,4460

Neraca Massa III- 5

8. Neraca Massa Cyclone Dryer

Massa masuk (kg/jam)

Massa keluar (kg/jam)

NH

₄

NO

₃

ke atmosfer

(NH

₄

)

₂

SO

₄

NH

₄

NO

₃

H

₂

O

(NH

₄

)

₂

SO

₄

inert

H

₂

O

NH

₄

NO

₃

(c)

inert

NH

₄

NO

₃

(c)

ke rotary cooler

NH

₄

NO

₃

(NH

₄

)

₂

SO

₄

inert

NH

₄

NO

₃

(c)

Total

Total

1057,3590

1179,4853

1179,4853

0,0475

0,3664

1015,8775

41,0677

10,2614

41,4825

0,0479

122,1263

0,4148

111,4460

0,0005

0,3701

111,4460

1026,1389

0,0037

9. Neraca Massa Rotary Cooler

Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Dari Rotary Dryer ke cyclone cooler

NH₄NO₃ NH₄NO₃

(NH₄)₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

H₂O H₂O

inert inert

NH₄NO₃(c) NH₄NO₃(c)

Dari Cyclone Dryer ke Coating drum

NH₄NO₃ NH₄NO₃

(NH₄)₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

inert H₂O

NH₄NO₃(c) inert

NH₄NO₃(c)

Total Total 3,3276 1015,8775 9226,0145 10679,3353 10679,3353 9611,4018 41,0677 372,9690 9,6220 0,9622 3,3309 0,3697 373,3423 41,4410 0,4314 0,0479 9621,9763 1067,9335 1025,1127 1057,3590 0,0475 0,4310 0,3664 8,6598 9235,2497

Neraca Massa III- 6

10. Neraca Massa Cyclone Cooler

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

NH₄NO₃ ke atnosfer

(NH₄)₂SO₄ NH₄NO₃

H₂O (NH₄)₂SO₄

inert H₂O

NH₄NO₃(c) inert

NH₄NO₃(c) ke coating drum NH₄NO₃ (NH₄)₂SO₄ H₂O inert NH₄NO₃(c)

Total Total 1057,2542 41,0266 0,0474 1067,9335 1067,9335 0,9526 0,3660 0,0037 0,0479 0,4144 0,9622 0,0005 0,3697 0,0096 10,2511 41,4410 10,6793 1025,1127 1014,8616

11. Neraca Massa Coating Drum

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

Dari Rotary cooler ke bin produk

NH₄NO₃ NH₄NO₃

(NH₄)₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

H₂O H₂O

inert inert

NH₄NO₃(c) NH₄NO₃(c)

Dari cyclone cooler NH₄NO₃

(NH₄)₂SO₄ H₂O inert NH₄NO₃(c)

Clay Clay Total Total 41,0266 0,0474 0,9526 0,3660 1014,8616 10998,6144 10998,6144 413,9955 0,4784 9,6124 3,6936 10240,8761 329,9584 329,9584 372,9690 0,4310 8,6598 3,3276 9226,0145 9611,4018

Neraca Panas IV- 1

BAB IV

NERACA PANAS

Satuan : kilo kalori Waktu operasi : 24 jam

Suhu reference : 25 ˚C = 273,15 ˚K 1. Neraca Panas Heater-1

2. Neraca Panas Heater-2

Panas masuk (kkal/j) Panas keluar (kkal/j)

∆H HNO₃ ∆H HNO₃

∆H H₂SO₄ ∆H H₂SO₄

∆H H₂O ∆H H₂O

Q steam Q loss

Total Total

195909,9989 9795,4999

242438,6236 242438,6236 26952,0132 134760,0662

3,1527 15,7635

Neraca Panas IV- 2

3. Neraca Panas Reaktor

Panas masuk (kkal/j)

Panas keluar (kkal/j)

dari Heater-1

NH

₃

ΔH NH

3

H

₂

O

ΔH HNO

3

dari Heater-2

ke tangki umpan evaporator

HNO3

ΔH H

2

O

H2SO4

ΔH NH

₄

NO

₃

H2O

ΔH (NH

₄

)

₂

SO

₄

dari Heater-3

Q pendingin

NH

₃

H

₂

O

∆

H_R

Total

Total

23790,6459

58,6013

97867,2940

236,8462

3506825,4430

1424,4997

232643,1237

15,7635

134760,0662

614220,533

947463,5589

5078482,4944

7739,7914

23849,2472 ke scrubber

7816,0838

7976,6375

5078482,4944

732,3760

4814013,4860

4. Neraca Massa Scrubber

Panas masuk (kkal/j) Panas keluar (kkal/j) dari reaktor ke atmosfer

ΔH NH3 ΔH NH3

ΔH HNO3 ΔH HNO3

air proses ke reaktor

ΔH NH₃

ΔH H2O Qloss

Total Total 3460,8757

457,0685 1547,9583

3460,8757

1455,8489

2625,1209

300,3807 77,9048 0,4006 457,0685

Neraca Panas IV- 3

5. Neraca Panas Heater-3

Panas Masuk (kkal/j) Panas keluar (kkal/j)

dari tangki Ammonia Ke reaktor

NH3 NH3

H₂O H₂O

Q supply Q Loss

Total Total

2625,121 7739,7914

5549,2502 277,4625

8254,1000 8254,1000

79,7289 236,8462

6. Neraca Panas Tangki Umpan Evaporator

Panas Masuk (kkal/j)

Panas keluar (kkal/j)

dari Reaktor

ke Evaporator

Δ

H H

₂

O

Δ

H H

₂

O

Δ

H NH

4

NO

3

Δ

H NH

4

NO

3

Δ

H (NH

₄

)

₂

SO

₄

Δ

H (NH

₄

)

₂

SO

₄

dari centrifuge

Qloss

Δ

H H

2

O

Δ

H NH

₄

NO

₃

Δ

H (NH

4

)

2

SO

4

Total

1540978,2881

Total

1540978,2881

0,8357

156290,1638

614220,533

732,3760

463,8253

1,1150

543733,0746

20,2299

Neraca Panas IV- 4

7. Neraca panas Evaporator

Panas masuk (kkal/j)

Panas keluar (kkal/j)

dari tangki umpan evaporator

ke condensor

Δ

H H

₂

O

Δ

H H

₂

O

Δ

H NH

₄

NO

₃

Δ

H (NH

₄

)

₂

SO

₄

ke Graining kettle

Δ

H H

₂

O

Δ

H NH

₄

NO

₃

Δ

H (NH

₄

)

₂

SO

₄

Δ

H steam

Qloss

Total

Total

840954,214

0,8357

3812756,3218

2428068,1975

3812756,3218

28102,4916

848221,5432

242806,8197

2692965,9096

659,5576

543733,0746

8. Neraca Panas Baromatik Condensor

Panas masuk (kkal/j)

Panas keluar (kkal/j)

dari evaporator

H uap terkondensasi

H

₂

O

H uap tak terkondensa

Q pendingin

Total

Total

2632670,2285

2692965,9096

2692965,9096

2692965,9096

6029,568117

Neraca Panas IV- 5

9. Neraca Panas Graining Kettle

Panas masuk (kkal/j)

Panas keluar (kkal/j)

ΔH H2O

Mother Liquor

ΔH NH4NO3 ΔH H2O

ΔH (NH4)2SO4 ΔH NH4NO3

ΔH (NH4)2SO4

Q Kristalisasi

kriztal

∆

H NH

₄

NO

₃ (c)

Q terserap

Total

Total

28102,4916

848221,5432

659,5576

829889,8022

5427,5198

11072,9316

127,3867

101972,5491

1588273,0073

1706873,3946

1706873,3946

10.Neraca Panas Centrifuge

Panas masuk (kkal/j)

Panas keluar (kkal/j)

Mother Liquor

ke Tanki umpan evaporator

ΔH H2O ΔH H2O

ΔH NH4NO3 ΔH NH4NO3

ΔH (NH4)2SO4 ΔH (NH4)2SO4

kriztal

ke Rotary Cooler

∆

H NH

₄

NO

₃ (c)

ΔH H₂O

ΔH NH4NO3

ΔH (NH4)2SO4

∆

H NH

₄

NO

₃ (c)

Q loss

Total

Total

3918,4207

5427,5198

81578,0393

1920,6572

118600,3873

11072,9316

127,3867

118600,3873

2421,3586

4939,9245

56,8306

101972,5491

45,0788

Neraca Panas IV- 6

11. Neraca Panas Rotary Dryer

Panas masuk (kkal/j) Panas keluar (kkal/j)

ΔH H2O ke Cyclone dryer

ΔH NH4NO3 ΔH H2O

ΔH (NH4)2SO4 ΔH NH4NO3

∆H NH₄NO₃(c) ΔH (NH₄)₂SO₄

∆H NH₄NO₃(c)

ke Rotary Cooler

ΔH H2O

ΔH NH4NO3

ΔH (NH4)2SO4

∆H NH₄NO₃(c)

Q udara panas masuk Q loss

Total Total 191,8031 166864,1713 13545,7676 135457,6762 224453,8292 5417,1426 1200,5943 13,8120 721,6482 16672,2453 19826,64 81578,0393 224453,8292 2421,3586 4939,9245 56,8306

12. Neraca Panas Rotary Cooler

Panas masuk (kkal/j) Panas keluar (kkal/j)

dari rotary Dryer ke Cyclone cooler

ΔH H2O ΔH H2O

ΔH NH4NO₃ ΔH NH4NO₃

ΔH (NH4)₂SO₄ ΔH (NH4)₂SO₄

∆H NH₄NO₃(c) ∆H NH₄NO₃(c)

dari Cyclone dryer ke Hooper

ΔH NH4NO3 ΔH H2O

ΔH (NH4)2SO4 ΔH NH4NO3 ∆H NH₄NO₃(c) ΔH (NH4)₂SO₄

∆H NH₄NO₃(c)

ΔH udara dingin masuk ΔH udara dingin keluar Q loss

Total 288979,2950 Total

129,8967 3331,1146 38,3223 191,8031 166864,1713 1188,5884 13,6739 83698,7865 19628,3783 19,2440 493,4985 5,6774 8149,6461 721,6482 16672,2453 288979,2950 55010,1113 209246,9662 12554,8180

Neraca Panas IV- 7

13.Neraca Panas Heater Udara

H udara bebas :

H udara ke dryer :

Udara + H

₂

O uap

Udara +

H

₂

O uap

Q supply

Q loss

Total

Total

Panas Masuk

223947,4252

11197,3713

232845,7768

232845,7768

(kkal/j) Keluar (kkal/j)

Spesifikasi Peralatan V- 1

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Asam Nitrat Storage Tank ( F-110 )

spesifikasi :

fungsi : menampung bahan baku asam nitrat

jenis : tangki vertikal dengan tutup atas disched head dan tutup bawah plat datar kapasitas : kg/j

diameter : ft = m

tinggi : ft = m tebal shell : 3/8 in

tebal tutup : 2/4 in

bahan konstruksi : Carbon stell SA-285 grade B Jumlah : 6 buah

Volume tiap tangki : 9617,6353 ft3

32,5410 9,9

12651,3

21,6940 6,6

2. Pompa Asam Nitrat ( L-120 )

Spesifikasi :

Fungsi Mengalirkan asam nitrat

Tipe : Centrifugal Pump

Bahan : Carbon Steel

Rate volumetrik :

Total Dynamic Head : ft3/dt

Effisiensi motor : ft.lbf/lbm

Power : hp

25,9696 80% 0,0954

1

3. Heater-2 ( E-130 )

Spesifikasi :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 50 oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 76

passes = 2

Shell : ID =

passes = 1

Heat Exchanger area, A = ft2 = 22 m2

jumlah exchanger = 1 buah

12 238,701

Spesifikasi Peralatan V- 2

4. Liquid Amonia Storage Tank ( F-111)

Spesifikasi :

Fungsi

:

menampung gas amonia dalam bentuk liquid

Type

:

silinder horizontal dengan tutup dished

Volume

:

cuft

=

M

3

Tekanan

:

atm

Diameter

:

13 ft

Panjang

:

39 ft

tebal shell

:

2 in

Tebal tutup

:

in

Bahan konstruksi

:

Carbon Steal SA-283 grade C

(Brownell : 253)

jumlah

:

5 buah

18,3

4 1/2

136,4450

4820,5057

5. Heater 1 (E-131)

Spesifikasi :

Fungsi

:

memanaskan bahan sampai dengan suhu50

o

C

Type

:

1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube

:

OD

=

3/4 in16 BWG

panjang

=

6 ft

pitch

=

1 in square

jumlah tube, Nt

=

68

passes

=

6

Shell

:

ID

=

passes

=

1

Heat Exchanger area, A

=

ft

2

=

45 m

2

jumlah exchanger

=

1 buah

12

53,4072

Spesifikasi Peralatan V- 3

6. Tangki Penampung Scrubber (F-230)

spesifikasi :

fungsi : menampung bahan recycle absorber

jenis : tangki vertikal dengan tutup atas disched head dan tutup bawah plat datar

kapasitas :

kg/j

diameter :

ft = m

tinggi :

ft = m

tebal shell :

1/4 in

tebal tutup :

1/4 in

bahan konstru

Carbon stell SA-285 grade B

Jumlah :

1

Volume tiap tangki :

buah 11,4786 ft3 0,7014 1,0521 332,8110

2,3012 3,4517

7. Pompa Penampung Scrubber (L-250)

Spesifikasi :

Fungsi : Mengalirkan recycle absorber Tipe : Centrifugal Pump

Bahan : Carbon Steel Rate volumetrik :

Total Dynamic Head : ft3/dt Effisiensi motor : ft.lbf/lbm

Power : hp

80% 0,1 23,3794

0,0032

Spesifikasi Peralatan V- 4

9. Reaktor Bubbling ( R-210)

Dapat di lihat di bab Perancangan alat utama 10.Scrubber ( D-220)

11.Tangki Penampung Evaporator (F-231)

spesifikasi :

fungsi : menampung ammonium nitrat

jenis : tangki vertikal dengan tutup atas disched head dan tutup bawah plat datar kapasitas kg/j

diameter ft = 7,2 m tinggi ft = 11 m tebal shell : 3/8 in

tebal tutup : 2/4 in

bahan konstruksi : Carbon stell SA-285 grade B Jumlah 5 buah

Volume tiap tangki : 12596,9 ft3 15249,56766

23,7358302 35,6037453

Spesifikasi Peralatan V- 5

13.Evaporator ( V-270 )

Spesifikasi :

Fungsi = memekatkan larutan ammonium nitrat sampai dengan 98%

Type = Short-tube vertical

Kondisi operasi

suhu = 310 ˚F

tekanan = 760 mmHg = 14,7 Psia

Jumlah steam = lb/j

Tebal tutup atas = 1/4 in

Tebal shell = 1/4 in

Tebal tutup bawah = 1/4 in

Jumlah tube =

H tube = 9 m

H total = 19 m

1388 5046,464328

14.Barometik Condensor ( E-272)

spesifikasi

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

Bahan konstruksi : Carbon steel

Volumetrik uap : cuft/j

Diameter pipa : 12 in Panjang total pipa : 34 ft

Air pendingin : kg/j

jumlah : 1 buah

132818,887

131633,5114

15.Steam Jet Ejector ( E-274)

Spesifikasi :

Fungsi = Memvacumkan evaporator Type = Single stage steam jet ejector Bahan kontruksi = Carbon steel

inlet (suction) = in

Panjang = in

kapasitas design = lb/j

Kebutuhan steam = lb/j

Jumlah alat = 1 buah

5,6980 51,2819 4577,16 3777,3

Spesifikasi Peralatan V- 6

16.Screw Conveyor ( J-280 )

Spesifikasi :

Fungsi

:

Untuk mengangkut kristal ke Graining kettle

Type

:

Plain sponts or chutes

Kapasitas

:

lb

/ jam

Panjang

:

30 ft

Diameter

:

10 in

Kecepatan putaran :

80 rpm

Power

:

2 hp

Jumlah

:

1 buah

24757,56421

17.Graining Kettle ( E-251 )

Spesifikasi :

Fungsi = Mengkristalkan ammonium nitrat

Type = Graining kettle

Kapasitas = cuft

Diameter = 7,2 ft

Panjang = 24 ft

Luas Cooling area = ft2

Power = 18 hp

Jumlah = 1 buah

1121,93

714,184

18.Centrifuge ( H-310 )

Spesifikasi

Perry 7th ed, tabel 18-12, hal 18-112

Type : Disk Bowl Diameter

Kapasitas : gallon/menit

Bowl diameter : 13 in

Kecepatan putar : rpm

Power motor : 6 hp

Bahan konstruksi : Carbon Stell

Jumlah : 3 buah

7500 72,5717

Spesifikasi Peralatan V- 7

19.Screw Conveyor ( J-320 )

Spesifikasi :

Fungsi : Untuk mengangkut kristal ke rotary dryer

Type : Plain sponts or chutes

Kapasitas : lb / jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 80 rpm

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

23813,11843

20.Rotary Dryer ( B-330 )

SPESIFIKASI :

Fungsi = mengeringkan ammonium dengan bantuan udara panas

Type = rotary drum

Kapasitas = kg/jam

Isolasi = batu isolasi

Tebal Isolasi = in

Tebal Shell = in

Panjang = ft 577

Diameter = ft

Tinggi bahan = ft

Sudut rotary = o

Time of passes = 10 menit

Power = HP

Jumlah = 1 buah

5,066 0,122 1,4 10801,4617

12 0,125 28,610

58

21.Blower ( G-151 )

Spesifikasi :

Fungsi : Untuk menghembuskan udara menuju preheter udara

Tipe : Centrifugal blower

Kapasitas : cuft/menit

HP shaft : hp

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

3252,7440 11,5

Spesifikasi Peralatan V- 8

22.Heater Udara ( E-132 )

Spesifikasi :

Type : Shell and tube, 1-2 exchanger

Shell side :

ID : in

B : in

n : 1 passes

Tube side :

Nt :

L : 16 ft

OD : in

BWG :

n : 4 passes

Pitch : Square pitch 1" Bahan konstruksi : Carbon Steel

0,75 16 17,25

5,00

150

23.Cyclone Dryer ( H-350 )

Spesifikasi :

Fungsi : Memisahkan padatan dari aliran udara panas Type : Cyclone Separator

Kapasitas : lb/j

Ukuran : Bc = ft ; Lc = ft

Dc = ft ; Sc = ft

De = ft ; Zc = ft

Hc = ft ; Jc = ft

Tebal shell = 3/8 in Tebal tutup atas = 1/4 in Tebal tutup bawah = 1/4 in

Bahan konstruksi = Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah = 1 buah

29,7488 118,9952

29,7488 14,8744

18230,2506

14,8744 118,9952

59,4976 7,4372

24.Belt Conveyor ( J-340 )

Spesifikasi :

Fungsi : Untuk mengangkut ammonium nitrat ke Rotary cooler

Type : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt width : 14 in

Belt speed : 100 ft/min

Trough width : 9 in

Skirt seal : 2 in

Panjang : ft

Sudut elevasi :

Power : 4 hp

Jumlah : 1 buah

55,9 26.6 o

Spesifikasi Peralatan V- 9

25.Rotary Cooler ( B-331 )

Spesifikasi :

Tipe : Single Shell Direct Rotary Cooler

Ukuran : Diameter = ft

Panjang = ft

Slope = ft/ft

Putaran : rpm

Kecepatan udara : lb/j ft2

Kecepatan rotary cooler : ft/menit

Time of passage : menit

Jumlah flight : 10 buah

Tinggi radial flight : ft

Power : Hp

Jumlah : 1 buah

3,5990 1500

100 10 0,8849

60,0

8,8490 48,8568 0,0400

26.Blower ( G-152 )

Spesifikasi :

Fungsi : Untuk menghembuskan udara menuju Rotary Cooler

Tipe : Centrifugal blower

Kapasitas : cuft/menit

HP shaft : 60 hp

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

19192,1867

27.Cyclone Cooler ( H-351 )

Spesifikasi :

Fungsi

: Memisahkan padatan dari aliran udara panas

Type

: Cyclone Separator

Kapasitas

:

lb/j

Ukuran

: Bc

=

ft ;

Lc

=

ft

Dc

=

ft ;

Sc

=

ft

De

=

ft ;

Zc

=

ft

Hc

=

ft ;

Jc

=

ft

Tebal shell

= 3/8 in

Tebal tutup atas

= 1/4 in

Tebal tutup bawah

= 1/4 in

Bahan konstruksi

= Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah

= 1 buah

94573,5486

18,8504

150,8030

75,4015

9,4252

37,7007

150,8030

Spesifikasi Peralatan V- 10

28.Belt Conveyor ( J-342)

Spesifikasi :

Fungsi

: Untuk mengangkut ammonium nitrat ke coater

Type

: Troughed belt on 45

o

idlers with rolls of equal length

Kapasitas maksimum

: 32 ton/jam

Belt width

: 14 in

Belt speed

: 100 ft/min

Trough width

:

9 in

Skirt seal

:

2 in

Panjang

:

ft

Sudut elevasi

:

Power

:

4 hp

Jumlah

:

1 buah

55,9

26.6

o

29.Coating Drum ( B-332 )

Spesifikasi :

Fungsi

=

Untuk melapisi ammonium nitrat dengan clay agar dalam proses

penyimpanan tidak jadi proses penggumpalan

kapasitas

=

kg/j

Diameter dalam

=

4 ft

Putaran

=

rpm

Kemiringan

=

ft/ft

waktu tinggal

=

menit

Bahan

=

Carbon steel

Power

=

2 Hp

Jumlah

=

1 buah

0,09843

2,92428

5,971

10668,65599

Spesifikasi Peralatan V- 11

30.Belt Conveyor ( J-344)

Spesifikasi :

Fungsi : Untuk mengangkut produk ke packing

Type : Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt width : 14 in

Belt speed : 100 ft/min

Trough width : 9 in

Skirt seal : 2 in

Panjang : ft

Sudut elevasi :

Power : 4 hp

Jumlah : 1 buah

55,9 26.6 o

31.Bucket Elevator ( J-345 )

Fungsi : Untuk mengangkut produk dari belt conveyor ke packing

Type : Centrifugal discharge bucket elevator

Kapasitas : ton/jam

Tinggi Elevasi : 25 ft

Kecepatan Bucket : ft/menit

Bucket Spasing : 12 in

Ukuran Bucket : 6" x 4" x 4.25"

Power : 2 hp

10,9986 176,7634

32.Bin Produk ( F-361 )

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung sementara ammonium nitrat

Type : Silinder dengan tutup bawah berbentuk konical dengan posisi vertikal

Kapasitas : cuft

Diameter dalam silinder : 3 ft Tinggi silinder : 36 ft Tebal shell : 3 / 16 in Diameter atas conical : 3 ft Diameter bawah conical : 1 ft Tinggi conical : 1 ft

Cone angle :

Tebal angle : 3 / 16 in

Jumlah : 1

533,4516

45 buah

Spesifikasi Peralatan V- 12

33.Bin Clay ( F-360 )

Spesifikasi :

Fungsi

: Menampung sementara Clay

Type

: Silinder dengan tutup bawah berbentuk konical dengan posisi vertikal

Kapasitas

:

cuft

Diameter dalam silinder

:

3 ft

Tinggi silinder

:

36 ft

Tebal shell

: 3 / 16 in

Diameter atas conical

:

3 ft

Diameter bawah conical

:

1 ft

Tinggi conical

:

1 ft

Cone angle

:

Tebal angle

: 3 / 16 in

Jumlah

:

1 buah

4,9091

Perancangan Alat Utama VI- 1

BAB VI

SPESIFIKASI ALAT UTAMA

vvvvvvv

VI. A. Keterangan Alat

Nama Alat : Reaktor Netralizer (R-210)

Fungsi : mereaksikan Ammonia dengan asam nitrat Type : Reaktor bubble

VI. B. Dasar Pemilihan

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, ammonia merupakan fase gas, sedangkan asam sulfat berfase liquid. Maka, dapat dipilih jenis reaktor bubble reaktor. Bubble reaktor bentuknya berupa silinder tegak

Perancangan Alat Utama VI- 2

dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk dishead yang dilengkapi jaket pendingin. Umpan asam sulfat masuk dari tutup atas reaktor melalui nozzle yang diikuti dengan umpan ammonia melalui sparger dari bagian bawah reaktor. Sedangkan air pendingin dialirkan melalui jaket untuk mengondisikan reaktor mencapai suhu yang diinginkan.

VI.C Kondisi Operasi

Tekanan operasi : 4,5 atm

Suhu operasi : 170oC (Ullmann’s, vol3)

VI.D Dasar Perencanaan

Penentuan volume reaktor :

Suhu Operasi : 0C

Tekanan Operasi : atm = psi

Rate Asam Nitrat : Kg/jam = lb/jam

Rate Gas Ammonia : Kg/jam = lb/jam

Rate Ammonium Nitrate : Kg/jam = lb/jam

maka volume reaktor = lt/jam = ft3/jam

V tutup = 0,000049 D3 (Brownell pers. 5.11 hal 88)

39606,7649 1398,700028

12651,3000 27891,05598

2367,2718 5218,887485

15304,8274 33741,02256

170

Perancangan Alat Utama VI- 3

H₂SO₄ inert

= Kg/liter

= lb/ft3

Total massa masuk = kg / jam

= kg / jam x lb

= lb / jam

Jumlah tangki yang dibutuhkan sebanyak 1 buah. Ditetapkan volume bahan = volume reaktor

0,00004 1,834 0,6326

6,5787

0,00004 0,0004

1,834

= 727,417 ft3 80

58,0693

80% Volume Reaktor = 100 x 581,934

15328,1635

15328,1635 2,2046

33792,4692

Volume Liquid = 33792,4692 = 581,9339 ft3/jam +

0,5971 1,052 1

0,9301 58,0693

ρ campuran = 1

0,1537

+ 0,5695 + 0,2764

H2O 4236,0037 0,2764 1

15328,1635 1,0000

NH3 2355,5516 0,1537 0,5971

HNO3 8729,3970 0,5695 1,052

Komposisi Berat ( kg ) Xi sg

6.2.2. Menentukan Waktu tinggal

= jam

Dipakai waktu tinggal di dalam reaktor = jam

maka volume reaktor = x

= ft3

727,4174 ft3/jam 0,15089691

109,7650

= 581,9339

3856,5000 0,1509

0,15089691

t = Volume bahan

Perancangan Alat Utama VI- 4

6.2.3. Menentukan Dimensi Tangki H D

Volume dished head, V = Di 3 B & Y , Pers 5.11

Volume total = + 2 x

π 3

4

π 2 3

4

= Di 3 + Di 3

Di3 = ft3

= ft

= ft

H 6,8011

Di

109,765 1,1775 0,000098

93,2110

Di 4,5341

0,000049 Di

109,765 = Di 1,5 D + 0,000098

0,000049

Volume Shell Volume dished head 109,765 = Di2 H + 2 x

Ditetapkan rasio dimensi, = 1,5

6.2.4. Tebal Shell

a. Menentukan Tinggi Liquid pada Shell ( h liq )

Volume Liquid pada shell =

π 2 3

4

2

x = - 3

= ft

b. Menentukan Tekanan Design

Bejana beroperasi pada tekanan 4 atm, maka tekanan perencanaan ditentukan oleh tekanan hidrostatiknya.

x

= psi

P operasi bawah = P operasi + P hidrostatis

= +

= psi

Untuk keamanan diambil P design = x

= psi

68,2992

1,1 68,2992 75,1291

= 58,0693 5,4411 144

2,1942

66,105 2,1942

4,5341 h liq 5,4411

P operasi = P hidrostasik = ρ x h liquid 144

Di 0,785 4,5341 h liq 87,8120 0,000049

Volume Total Liquid - Volume Tutup Bawah Di x h liq = 87,8120 - 0,000049

Perancangan Alat Utama VI- 7

6.2.6. Tinggi Tangki Total

Tinggi tangki total = tinggi shell + 2 ( OA )

= + 2 x

= ft

6.2.7. Tinggi Tutup Bawah dan Tinggi Liquid Total ( hl )

Tinggi total bahan dlm reaktor =

Hl = +

Hl = ft

ρ x h liquid x

P design = x

= psi

Tebal tutup bawah untuk standard dished pada tabel 5.7, Brownell & Young, pada OD = 90 " ( Code ASME ), diperoleh :

r = 90 dan icr =

untuk icr = r

icr r maka :

P Keterangan :

th = tebal tutup, in P = tekanan design, psi

f = maksimum allowable stress = psi

Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi =

r = rc = 90 in

maka ;

x x 90

x - x

= in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal tutup in

0,1469

3/16

+ 0,125

12650 0,8 0,1 2,7811

12650 0,8

th = 0,885 2,7811

th = 0.885 . P . rc + c ASME CODE, B & Y, pers 13-12

f . e - 0,1 2,7811

51/2

6%

= 5 1/2 = 0,0611

90

6,2697

= 2,5283 psi

144

1,1 2,5283

P hidrostasik =

144

P hidrostasik = 58,0693

0,8286 8,4583

tinggi bhn dlm shell + tinggi tutup bawah

5,4411 0,8286

6,2697 6,8011

Perancangan Alat Utama VI- 8

6.3. PERENCANAAN JAKET 6.3.1. Penentuan Dimensi Jaket

Tutup jaket mempunyai bentuk yang sama dengan tutup bawah reaktor

= oC = oF

Q yang dikeluarkan = kcal

= 19103449,7165 Btu

Dari neraca panas, suhu yang dijaga 170 338

4814013,4860

= =

Densitas air = kg/m3 =

= ft3/jam

= ft3/det

= 3 (Kern : T.12, hal 845)

ft3/det ft/det

= ft2

π

4 D2 = diameter jaket

D1 = diameter luar bejana =

D1 = + 2

= ft

= in

4,5887 55,065 D₁2 dengan :

ID bejana + 2 ts

4,534 5/16

12 = 2,2933

3 0,7644

Luas Penampang = D₂2

-2,2933 Asumsi kecepatan aliran ft/det

Luas Penampang = Rate volumetrik Kecepatan aliran = 515414,501 lb/jam

62,43 lb/ft3 8255,8786

1000 62,43 lb/ft3

Rate volumetrik = Kebutuhan pendingin Densitas air

Perancangan Alat Utama VI- 9

π 4 π 2 4 = -= = ft = in

D2 - D1

2

-2

= ft

= 4,1015 in

Spasi =

= 5,2723 4,5887

0,3418 0,785 D2

2

21,8208

D2 5,2723

63,2677

0,7644 = D2

2

- 4,5887

0,7644 0,785 D2

2

21,0564

Luas Penampang = D2

2

- D1 2

Penentuan tebal jaket :

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical :

dengan :

t

min

=

, in

P

=

R

=

, in

C

=

, in

=

in

e

= faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint

=

f

= stress allowable, bahan konstruksi yang dipilih adalah Carbon Steel

SA - 283 Grade C,

f

=

psi (B & Y : T.13-1, hal 251)

(

x

x

)

=

in

digunakan tebal jaket

=

in

0,1399

2/16

+

0,125

12650

0,8

) - (

0,6

66,1050

jari - jari tangki

faktor korosi

1/8

0,8

12650

t

min

=

66,1050

x

2,2670

(Brownell & Young : Pers. 13-1, hal 254)

tebal shell minimum

tekanan tangki

, psig

C P e f R P t + − = 6 , 0 . . min

Perancangan Alat Utama VI- 10

Perhitungan tinggi jaket : (Kern hal 718) maka, dari Fig.20.2 diperoleh :

j = =

dengan :

Di = ft

k = Btu / jam ft ( oF / ft )

c = Btu/lb.oF

µ = lb/ft.s = lb/ft.jam

0 x 1/3

maka,

= Btu/jm.ft2.oF

x 1

4,534 297,6987

h_j =

= 1500 x 0,342 x 2,6312

0,468

0,0037 13,32

= 1

= 13,3200 = 2,6312

0,342 1500 4,5341 0,342 14 . 0 3 / 1 − −               w i j k c k D h µµ µ 14 . 0         w µµ 3 / 1       k cµ 14 . 0 3 / 1               w k c Di k j µµ µ

Untuk air pendingin dalam jacket,

hi = Btu/jm.ft

2

.oF ID

OD

Btu jam ft oF

hj x hio ( Kern, pers. 6.38 )

hj + hio

x +

= 221,8243 Btu/jm.ft2.oF Uc =

= 297,6987 870,3446

297,6987 870,3446

= 1000 x 4,5887 = 870,3446

5,2723 1000

hio = hi x

Rd = 1

Rd 0,002 = 500

0,002

Perancangan Alat Utama VI- 11

1 1

Ud Uc

Uc x hd

Uc + hd x

+ = 153,6553 Ud =

= 221,8243 500

221,8243 500

= + Rd

a. Luas Perpindahan Panas

Suhu air masuk, t₁ = 30 oC = oF Suhu air keluar, t2 = 45

o

C ₌ oF

Suhu larutan, T1 = T2 =

o

C = oF

= - = oF

= - = oF

Δt2 - Δt1 ( Kern, pers. 5-14, p.89 )

ln Δt2 / Δt1

-ln

99,00

= 126,0 99,00 = 111,96 oF

126,0

∆t2 212 86 126

Δt = LMTD =

86 113

100 212

∆t1 212 113 99

UD x Δt

x

= + A dishead

= π r2 H + Rc h

= H +

= H

H = ft

Tinggi total jaket = +

= ft

0,3532601

0,3532601 0,464

0,817

6,28

1110,4764 3142,196 0,464

1110,0124 3142,196

= 1110,4764 ft2

A jacket A shell

1110,4764

A = Q

= 19103449,7165

Perancangan Alat Utama VI- 12

Perencanaan Penahan

Beban total yang harus ditahan oleh kolom penahan a. Berat shell

Volume dinding shell 1/4 x π x (Do2 - Di2 ) x h

2 2

= 0,3 x 3,1 x x x

= ft3

ρ shell = lb/in3 = lb/ft3

( B & Y App.D item 3 hal 341 )

Berat shell = x

= lb

= kg

c.Berat bahan dalam reaktor

berat bahan total lb/j

d. Berat jaket, instrumentasi dan lain-lain.

Assumsi 20% berat total reaktor.

Berat total reaktor = W tot = Wshell + W tutup + W bahan + 0.20 Wtot

0.8 W tot = +

W tot = lb

W tot = lb

4,5341 3 7/8 6,8011

29,4507

481,865

29,4507 481,865

33792,469 59979,685

59980 0,279

14191,2789 6437,0635

33792,469

14191,2789

Kolom Penahan W tot = lb Berat total Reaktor = lb

Direncanakan menggunakan 4 penahan jenis I-Beam Beban tiap kolom = = lb Tinggi tangki total ft = m Letak bracket = 60% tinggi total reaktor = 0,6 x

= ft

Diambil jarak dari dasar reaktor ke lantai = 2 ft

Jadi panjang kolom penyangga, L = + 2

= ft = in 2,5781

8,4583 5,075

5,075

59980

59980 14995

7,075 84,90

4 8,4583

Perancangan Alat Utama VI- 13

Dipilih kolom penyanggan Jenis I-Beam American Standard ukuran 24" x 7" Dari Hesse, tabel 7-2, diperoleh : A = 29 in2 I x - x =

I y - y =

K x - x =

K y - y =

Beban tiap kolom penyangga =

P = = lb/in2

A 29

Analisa terhadap Sumbu X - X

L = =

K _{x - x}

2

P = - L

A K _{x - x}

(Hesse, tabel 7-1 hal 143)

P = lb/in > lb/in2

A (memenuhi)

Analisa terhadap Sumbu X - X

L = =

K y - y

2

P = - 0,5 L

A K _{y - y}

(Hesse, tabel 7-1 hal 143)

P = lb/in > lb/in2

A (memenuhi)

Jadi Penyangga jenis I-Beam dengan ukuran 24" x75" dapat digunakan. 14995

84,90 9,381

84,90 65,814

1,29 9,05 24000

23957,32

21899,24 512,6469

24000

512,6469

0,485

2371,8 48,4 9,05 1,29

512,6469

Base Plate

Beban tiap kolom lb

Sebagai pondasi digunakan bahan beton (conrete) dengan allowable bearing stress =

600 psi (Hesse, tabel 7-7)

Luas base plate = lb = in2

psi 14994,921

600

24,992 14994,921

Perancangan Alat Utama VI- 14

Spesifikasi :

Nama alat : Reaktor Netralizer

Jenis : Reaktor Bubling secara continue dengan jaket Fungsi : Mereaksikan NH₃ dengan HNO₃ menjadi

Ammonium Nitrate.

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard dished head ( torisperical dished head ). Bahan konstruksi : Steel SA - 283 Grade C

Suhu operasi : oC

Tekanan operasi : atm

Waktu proses : jam

Jumlah : 1 buah

Dimana :

Tinggi total bejana : ft

Diameter dalam bejana : ft

Tebal bejana : in

Tebal tutup : in

Diameter Jaket : in

Tinggi Jaket : ft

Panjang penyangga : ft

Base Plate :

Jumlah : 4 buah

Ukuran : 24 in x 7 in

0,817 0,15090

8,4583 4,5341 5/16 3/16 63 170

4,5

7,0750 I Beam Steel

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 1

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1 Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat – alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat – alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan – peralatan pada awal sampai akhir produksi. Dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap – tiap unit dapat dicatat kondisi 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.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 2

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

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

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

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

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

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

Yang perlu diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah :

o Level, range dan fungsi dari alat instrumentasi. o Ketelitian hasil pengukuran.

o Konstruksi material.

o Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung. o Mudah diperoleh dipasaran.

o 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 pengontrolnya tidak terlalu sulit, kontinue, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor – faktor ekonomis dan

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 3

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

investasi modal yang ditanamkan pada alat 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 media yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa dibaca ( yaitu dengan tekanan fluida ).

2. Receiving Element / Element Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevalusi signal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi dapat diatur dengan perubahan – perubahan yang terjadi.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 4

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke receiving element.

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan, alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Kontrol Element. Final Kontrol Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi instrument 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 dalam tangki. 4. Level Indikator ( LI )

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

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 5

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat 6. Pressure Indikator ( PI )

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

Mengontrol suhu pada aliran / alat.

VII.2 Keselamatan Kerja

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

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

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

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

1. Bahaya Kebakaran.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 6

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat 3. Bahaya Terhadap Zat – Zat Kimia.

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

VII.2.1 Bahaya Kebakaran

A. Penyebab Kebakaran

• Adanya nyala terbuka ( open flame ) yang datang dari unit utilitas, workshop, dll.

• Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena konsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrumen lainnya.

B. Pencegahan

• Menempatkan unit utilitas dan power plant cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.

• Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.

• Memasang kabel atau kawat listrik ditempat – tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 7

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

• Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran.

C. Alat Pencegah Kebakaran

• Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

• Pemakaian portable fire – extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

• Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran type 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.

Tabel VII.1. Jenis dan Jumlah Fire – Extinguiser

No. Tempat Jenis Berat Serbuk Jarak Semprot Jumlah

1.

2.

3.

4.

5.

Pos keamanan

Kantor

Daerah proses

Gudang

Bengkel

yA – 10L

yA – 20L

yA – 20L

yA – 10L

yA – 10L

3,5 kg

6,0 kg

8,0 kg

4,0 kg

8,0 kg

8m

8m

7m

8m

7m

3

2

4

2

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 8

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat 6.

7.

Unit pembangkitan

Laboratorium

yA – 20L

yA – 20L

8,0 kg

8,0 kg

7m

7m

2

2

VII.2.2 Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik yang 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 menyebabkan 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 menyebabkan kerusakan fatal. Cara pencegahannya :

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

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 9

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

• Memperhatikan teknik pengelasan.

• Memakai level gauge yang otomatis.

• Penyediaan man hole dan hand hole ( bila memungkinkan ) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger

Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena kebocoran – kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

• Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah terjadinya thermal expansion.

• Drain hole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.

• Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri – sendiri.

• Memakai heat exchager yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu juga rate aliran harus benar – benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa. C. Peralatan yang Bergerak

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 10

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

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 di karenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti terbentur, tersandung, dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan hal – hal yang tidak diinginkan, seperti 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 terjadi kebocoran.

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

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

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII - 11

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

• Pemberian warna pada masing – masing pipa yang bersangkutan akan dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.

E. Listrik

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :

• Alat – alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

• Pemasangan alat remote shut down dari alat – alat 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.

• Menyediakan emergency power supplies tegangan tinggi.

• Meletakkan jalur – jalur kabel listrik pada posisi aman.

• Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo dan lain sebagainya. F. Insulasi

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

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Ammonium nitrat banyak diproduksi diluar negeri, dan kebutuhannya relatif meningkat seiring dengan perkembangan jaman. Sampai saat ini pabrik ammonium nitrat masih relatif sedikit dibangun di Indonesia. Ammonium nitrat banyak digunakan oleh industri pupuk, bahan peledak, penghasil oksigen, pembuatan nitrous okside dll.

Tujuan memproduksi ammonium nitrat ini adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri (khususnya bahan baku pupuk nitrogen) yang masih banyak di impor dari luar negeri dan juga kebutuhan luar negeri. Dengan dibukanya produksi ammonium nitrat diharapkan dapat menyerap tenaga kerja sehingga dapat mengurangi jumlah pengangguran.

XII.1. Pembahasan

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

• Pasar

Kebutuhan dalam Negeri akan Ammonium Nitrat 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

Pembahasan Dan Kesimpulan XII- 2

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

Indonesia. Sehingga keadaan tersebut akan mampu menjadi modal dalam persaingan internasional dan persaingan domestik.

• Lokasi

Lokasi pabrik terletak didaerah 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 didaerah Manyar, Gresik dapat diterima.

• Teknis

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

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 144.019.476.434

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 19.639.019.514

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 163.658.495.947

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 313.013.325.934

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 3.714.082.270

- Steam = 7169.488 lb/hari - Air = 538,3145 m3/hari - Listrik = 442,7961 kWh/hari - Bahan Bakar = 1.196 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 356.215.694.064

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 463.410.001.483

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 28%

* Rate On Investment : 36%

* Pay Out Periode : 3 Tahun 6 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 36,44 %

XII.2. Kesimpulan

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

Pembahasan Dan Kesimpulan XII- 4

Pra Rencana Pabrik Ammonium Nitrat

Sistem Organisasi : Garis dan Staf

Jumlah Karyawan : 154 orang

Sistem Operasi : Continous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

Total Investasi : Rp. 163.658.495.947

Pay Out Period : 3 tahun 6 bulan

Rate of Investment : 36%

Break Even Point (BEP) : 36,44%

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.

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.

Geankoplis, C.J. , 1983 , ”Transport Processes and Unit Operations” , 2ed ,

Allyn and Bacon Inc. , Boston.

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

Kent , J.A. , 1983 , “Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry “ , 8 ed ,

Van Nostrand Reinhold Company Inc. , New York.

Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Int ed ,

McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

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” ,

2

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.

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.

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.

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.