PABRIK CO2 CAIR DARI BATUBARA DENGAN PROSES GASIFIKASI LURGI.

PABRIK CO2 CAIR DARI BATUBARA

DENGAN PROSES GASIFIKASI LURGI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh : NUR HALIMAH NPM : 1131210056

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

SURABAYA, JAWA TIMUR

2013

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK CO2 CAIR DARI BATUBARA

DENGAN PROSES GASIFIKASI LURGI

Oleh :

NUR HALIMAH 1131210056

Telah Diterima dan Disetujui untuk Diseminarkan

Mengetahui, Dosen Pembimbing

Ir. Kindiari Nurma.W,MT NIP.1960022811988032001

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PABRIK CO2 CAIR DARI BATUBARA DENGAN

PROSES GASIFIKASI LURGI

Disusun Oleh :

NUR HALIMAH (1131210056)

Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Dosen Penguji Pada tanggal 31 Juli 2013

TIM PENGUJI : PEMBIMBING :

1.

Ir.Sutiyono,MT Ir.Kindriari Nurma.W,MT

NIP.196007131987031001 NIP.1960022811988032001

2.

Ir.Retno Dewati,MT NIP.196001121987032001

3.

Ir.Suprihatin,MT

NIP.196305081992032001

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Ir. Sutiyono, MT

NIP. 196007131987031001

ii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Prroses Gasifikasi Lurgi”, dimana Tugas Akhir 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 Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Prroses Gasifikasi Lurgi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MTSelaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT,Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia UPN

“Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Kindiari Nurma W, MT,Selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 4. Bapak Ir.Mutasim dan Dosen Program Studi Teknik Kimia yang telah

banyak membantu.

5. Seluruh Civitas Akademik Program Studi Teknik Kimia UPN“Veteran” Jawa Timur.

iii

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

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

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

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

Surabaya , Juli 2013

Penyusun,

iv

INTISARI

Perencanaan pabrik CO2 cair ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 50.000 ton CO2/tahun dalam bentuk cair. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 300 hari kerja dalam setahun.

CO2 cair merupakan sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. CO2 secara umum digunakan pada industri pengecoran besi, industri pengolahan karet, sebagai zat pendingin (refrigerant), pemadam api, untuk pembuatan bahan kimia tertentu, untuk keperluan kedokteran, pertambangan, untuk las (welding).Secara singkat, uraian proses dari pabrik sodium hexametaphosphate sebagai berikut :

Pertama-tama sodium batubara dihancurkan menjadi ukuran yang yang kecil kemudian direaksikan dengan oksigen dan steam dalam gasifier lurgi kemudian didinginkan sebelum masuk absorber untuk dipisahkan gas CO2 dengan campuraran gas setelah itu dimasukkan ke stripper dengan bantuan steam sehingga didapat gas CO2 tetapi masih mengandung uap air sehingga perlu dihilangkan uap airnya didalam dehidrator, produk keluar dari dehidrator merupakan gas CO2 sehingga perlu diubah ke fase cair dengan kompressor, CO2 cair tersebut kemudian disimpan dalam tangki produk CO2 cair.

Pendirian pabrik berlokasi di Widang, Tuban dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 87 orang

v

Sistem Operasi : Kontinyu

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

Analisa Ekonomi :

- Modal Tetap (FCI) : Rp. 68.282.921.841,78 - Modal Kerja (WCI) : Rp. 165.346.398.619,25 - Modal Total (TCI) : Rp. 233.629.320.461,03 - Internal Rate of Return (IRR) : 28,754 %

- Rate On Equity (ROE) : 42,215 % - Pay Out Periode (POP) : 3,44 tahun - Break Event Point (BEP) : 24,11%

vi

DAFTAR TABEL

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

……….……….……….…… VIII-60 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13 Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8 Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9 Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 9 Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10 Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14 Tabel XI.4.F. Perhitungan discounted cash flow rate of return …… XI - 15

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10

Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11

Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14

Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 17

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……….……….………. i

KATA PENGANTAR ……….……….………. ii

INTISARI ……….……….……….……… iv

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii

DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1 BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1 BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1 BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1 BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1 BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1 BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1 BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1 BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1 BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1 BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

DAFTAR PUSTAKA

PENDAHULUAN I-1

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Tinjuan Umum

Perkembangan industri karbon dimulai dengan percobaan oleh Farraday dalam pencairan gas. Farraday menggunakan pipa gelas bengkok dalam percobaannya, dan dia berhasil mencairkan bermacam-macam gas, salah satunya adalah gas Carbon Dioksida. Hal ini merupakan langkah penting dari pekerjaannya dan merupakan awal perkembangan industri karbon selanjutnya.

Keberhasilan Farraday membuka mata para ilmuwan dunia pada waktu itu untuk lebih menyempurnakan percobaan Farraday dalam pembuatan liquid dari gas. Thiloirer mengulangi percobaan pencairan gas dari percobaan Farraday dalam skala yang lebih besar dengan menggunakan labu destilasi dari besi tuang, sebagai pengganti pipa gelas bengkok pada percobaan Farraday. Salah satu dari dua buah labu destilasi dihubungkan dengan generator, yang didalamnya terdapat Sodium Bicarbonat (Na2CO3) yang direaksikan dengan asam sulfat (H2SO4), sedangkan labu yang lain difungsikan sebagai penerima dan pendingin untuk gas yang terjadi dibawah tekanan yang sangat tinggi dari generator. Thiloirer dapat menghasilkan cairan dengan metode tersebut, tetapi peralatannya tidak sesuai untuk menahan tegangan yang besar yang dibebankan pada peralatan sehingga peralatan tersebut meledak. Hal ini membuat M.Hervey, operator yang menjalankan generator,meninggal. Namun, membuat pengamatan yang sangat berharga tentang masalah-masalah peubahan tekanan uap, densitas dan panas

PENDAHULUAN I-2

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi cairan selama penguapan. Akhirnya untuk pertama kalinya, Thiloirer berhasil memperoleh Carbon Dioksida (CO2) padat.

Makska dan Donny menyempurnakan peralatan yang dibuat Thiloirer dan membuatnya lebih aman dengan konstruksi dari timbal (Pb) dan disekeliling labu timah diperkuat dengan jaket tembaga dengan balutan dari besi tempaan.

Pada tahun 1845, beberapa langkah penting diambil dalam penentuan peralatan komersial untuk membuat Carbon Dioksida. Addams telah lebih dulu memperoleh Carbon Dioksida cair dengan pompa hidrolik, kemudian peralatan tersebut digunakan Farraday untuk membuat sejumlah besar cairan dan akhirnya dia juga mengerti banyak tentang Carbon Dioksida padat. Farraday mencampurkan Carbon Dioksida padat dengan ether (ROR) dengan menggerakan pompa vakum untuk mengurangi tekanan gas dalam campuran, mengurangi suhu dibawah -100⁰C. Campuran yang mengembun tersebut digunakan oleh Farraday dalam risetnya yang terkenal dan dipublikasikan pada waktu itu. Kemudian Johan Maatterer yang bekerja dibawah petunjuk dari Prof. Vienna, mengembangkan kompressor mekanik yang dapat menghasilkan Carbon Dioksida cair. Mesin tersebut adalah mesin single kompresi dan dapat menghasilkan 1 lb cairan dalam beberapa jam. Akan tetapi, meskipun mesin tersebut sangat sederhana, tetapi merupakan awal dari multi komponen.

Pada tahun 1873, angkatan laut AS School “Lay Torpedo” untuk memproduksi Carbon Dioksida yang digunakan untuk menjalankan Torpedo tersebut. Pada tahun 1877, dr.Hendryk Beins di Goniger mendapatkan hak paten dalam hal memproduksi Carbon Dioksida cair dengan pemanasan Sodium

PENDAHULUAN I-3

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Bicarbonat. Dia membuat kesimpulan tentang penggunaan Carbon Dioksida sebagai berikut:

1. untuk lokomotif 2. untuk kapal selam

3. untuk mesin kecil, seperti mesin bubut,mesin jahit dan pompa 4. untuk memadamkan api sebagai gas untuk larutan

5. sebagai sumber tenaga untuk mesin-mesin yang menggunakan listrik, untuk penerangan jalan, penerangan rumah,telegram dll

6. seratus kali lebih murah untuk propeller dibandingkan dengan bentuk padatan

7. untuk pengoperasian kapal uap.

Pada tanggal 29 agustus 1879 terjadi suatu peristiwa penting, yaitu Carbon Dioksida digunakan lebih luas. Pada waktu itu, dr.W.Raydt mengikatkan sebuah balon yang kempis pada sebuah jangkar dibawah laut di Pelabuhan Kief, memompakan balon dengan Carbon Dioksida dan dalam waktu 8 menit balon tersebut mengangkat jangkar sampai ke permukaan laut dari kedalaman 10 meter.

Lima tahun kemudian, Raydt mendirikan sebuah pabrik untuk memproduksi Carbon Dioksida cair dan sebagian produksi tersebut digunakan oleh pekerja-pekerja Koupp Iron untuk mengkopressi besi cair pada cetakan. Pabrik tersebut untuk beberapa waktu kemudian menjadi besar dan menjadi bapak Carbon Dioksida cair.

PENDAHULUAN I-4

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

I.1.1. Manfaat

Untuk industri pengecoran besi, industri pengolahan karet, sebagai zat pendingin (refrigerant), pemadam api, untuk pembuatan bahan kimia tertentu, untuk keperluan kedokteran, pertambangan, untuk las (welding).

I.1.3. Aspek Ekonomi

Kebutuhan karbon dioksida cair di Indonesia semakin meningkat sejalan dengan semakin meningkatnya kebutuhan dalam pemenuhan industri Indonesia.

Tahun Kebutuhan (ton/th)

2008 23.587 2009 41.231 2010 78.514

2011 103

2012 129

Sumber : Depperindag

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

PENDAHULUAN I-5

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Dari grafik diatas dengan metode regresi linear ( Menggunakan Microsoft Excel ), maka di dapatkan persamaan untuk mencari kebutuhan pada tahun tertentu dengan persamaan :

Y = 28.712,8 + 13,336 (X-2010)

Pabrik ini direncanakan beroperasi pada tahun 2013 dengan massa konstruksi selama 10 tahun, sehingga didapat kebutuhan pada tahun 2013

Y = 28.712,8 + 13,336 (2013-2010)

Y = 68722

≈ 70.000 Ton/tahun

Untuk kapasitas pabrik terpasang direncanakan 75% dari kapasitas nasional, maka kapasitas pabrik = 70.000 ton/tahun x 75% = 52.500 ton/tahun. sehingga kapasitas produksi yang digunakan adalah 50.000 ton/tahun.

0 20 40 60 80 100 120 140

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Ton

Tahun

Kebutuhan CO2 di Indonesia

Kebutuhan CO2 di Indonesia

PENDAHULUAN I-6

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

I.1.4. Sifat Fisik dan Kimia Produk

a) Sifat Fisik

1. Volatile,tak berwarna dan tak berbau 2. Specific gravity (-37⁰C) = 1,01 3. Specific volume (70⁰C) = 8,76 cuft/lb 4. Berat molekul = 44,01

5. Panas penguapan (triple point) = 149,6 BTU/lb 6. Panas pengembunan = 150 BTU/lb

7. Titik sublimasi = -78,515⁰C

8. Panas pembentukan CO2 =94 kkal/gmol 9. Temperature kritis = 31,2⁰C

10. Tekanan kritis = 72,85 atm 11. Densitas kritis = 0,464 grm/⁰C 12. Cp/Cv = k = 1,31

b) Sifat Kimia

Secara kimia, CO2 merupakan komponen yang kurang aktif dan reaksi antara CO2 kering dengan elemen dan komponen lainnya hanya dapat terjadi pada suhu yang sangat tinggi. Tetapi dalam bentuk larutan sifatnya berbeda karena sifat asam yang ada didalamnya maka reaksinya akan terjadi secara spontan. Dapat melarutkan sebagian : Naphtalena,phenantherene, iodoform, β-dibrombenzene, anhydride. Tetapi tak dapat melarutkan :

PENDAHULUAN I-7

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi 1. alcohol : prophyl, buthyl, dan iso buthyl alcohol

2. halogen : CaCl2, HgCl2, HgI2, NaCl, KBr, KI 3. sulphate : CuSO4, FeSO4

4. nitrat : AgNO3

5. carbonat : CaCO3, NaCO3

I.2. Pemilihan Lokasi dan Tata letak Pabrik

I.2.1 Lokasi Pabrik

Maksud dan tujuan dari perencanaan pabrik adalah pemilihan yang tepat dimana pabrik yang direncanakan akan didirikan agar diperoleh kondisi operasi yang baik serta ekonomis di masa sekarang atau yang akan datang.

Setelah mempelajari dan mempertimbangkan faktor-faktor yang mempengaruhi penentuan lokasi tersebut maka pabrik CO2 cair yang direncanakan ini didirikan di kecamatan Wildang kabupaten Tuban.

Adapun alasan tentang pendirian pabrik CO2 cair yang direncanakan di daerah tersebut adalah dipengaruhi oleh faktor utama dan faktor khusus.

PENDAHULUAN I-8

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

I.2.1.1 Faktor Utama

Faktor Utama meliputi :

a. Bahan Baku

Batu bara dari Bukit Asam,Ombilium diangkut melalui jalur perhubungan laut dan didaerah Tuban ini dekat dengan sarana pelabuhan laut yang sudah memenuhi syarat.

b. Pemasaran

CO2 cair sebagian besar digunakan dalam industri pengawet makanan/minuman, pemadam kebakaran dan lain-lain. Dimana kebutuhan CO2 cair dalam negeri sangat besar, terbukti dengan adanya data-data pada disperindag sehingga memungkinkan pabrik ini akan berkembang dengan baik. Dengan demikian maka faktor pemasaran produk ini tidak mengalami kesulitan.

c. Tenaga Listrik dan Bahan Bakar

Agar produksi dari pabrik ini tidak bergantung pada supply listrik dari PLN dan untuk menghemat biaya, maka didirikan unit-unit pembangkit listrik sendiri, sehingga PLN digunakan apabila pabrik tidak beroperasi dan apabila generator ada kerusakan. Dengan demikian pabrik diharapkan dapat berjalan dengan lancar. Bahan bakar untuk pabrik ini mudah diperoleh dari Pertamina.

d. Persediaan Air

Kebutuhan air ini sangat menunjang sekali akan kelancaran pabrik. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka pabrik CO2 cair yang

PENDAHULUAN I-9

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi direncanakan tersebut akan mengambil air dari Sungai Bengawan Solo,maka akan kebutuhan air tidak menjadi masalah. Selanjutnya air sungai tersebut diolah sendiri didalam pabrik sehingga memenuhi persyaratan.

e. Iklim dan Cuaca

Iklim didaerah Tuban hanya ada dua musim yaitu musim hujan dan kemarau, jadi tidak terjadi perubahan suhu dan kelembaban yang berarti. Faktor geografis juga cukup memenuhi syarat karena jarang terjadi banjir,bencana alam,gempa bumi,angn ribut dan lain-lain.

I.2.1.2 Faktor Khusus

Faktor-faktor khusus meliputi :

a. Transportasi

Transportasi meliputi transpor bahan baku,bahan pembantu,bahan jadi maupun karyawan pabrik. Masalah transportasi tidak mengalami kesulitan, karena mempunyai jaringan perhubungan darat yang cukup memadai dan cukup dekat dengan Surabaya sebagai kota pelabuhan.

b. Buangan Pabrik

Buangan pabrik, baik yang berupa cair/gas diolah dahulu sebelum dibuang ke lingkungan sehingga tidak menimbulkan masalah polusi.

PENDAHULUAN I-10

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

c. Tenaga Kerja

Pemenuhan kebutuhan tenaga kerja tidak terjadi masalah,karena dengan mudah akan didapatkan tenaga kerja dari penduduk disekitar lokasi pabrik. Tenaga ahli juga mudah didapatkan kareana letaknya dekat dengan perguruan tinggi negeri maupun swasta di Surabaya.

d. Peraturan Pemerintah dan Peraturan Daerah

Peraturan pemerintah maupun daerah tidak menimbulkan masalah, di daerah sekitar perencanaan lokasi tersebut sedang dikembangkan menjadi daerah industri.

e. Karakteristik dari lokasi

Di daerah Tuban struktur tanahnya terdiri dari lapisan keras, tanahnya datar sehingga tidak memerlukan pengerjaan pendahuluan yang lama.

f. Faktor lingkungan sekitar pabrik

Menurut pengamatan, masyarakat sekitar lokasi pabrik sudah maju. selain itu fasilitas perumahan,pendidikan,dan tempat peribadatan sudah tersedia didaerah tersebut.

I.2.2 Tata Letak Pabrik

Dasar perencanaan tata letak pabrik harus diatur sehingga di dapatkan :

a. Konstruksi yang efisien b. Pemeliharaan yang ekonomis c. Operasi yang baik

PENDAHULUAN I-11

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi d. Dapat menimbulkan kegairahan kerja dan menjamin keselamatan kerja

yang tinggi.

Untuk mendapatkan tata letak pabrik yang baik harus dipertimbangkan beberpa factor :

a. Tiap-tiap alat diberikan ruang yang cukup luas agar memudahkan pemeliharaanya.

b. Setiap alat disusun berurutan menurut fungsi masing-masing sehingga tidak menulitkan aliran proses.

c. Untuk daerah yang mudah menimbulkan kebakaran ditempatkan alat pemadam kebakaran.

d. Alat control yang ditempatkan pada posisi yang mudah diawasi oleh operator.

e. Tersedianya tanah atau areal untuk perluasan pabrik.

Dalam pertimbangan pada prinsipnya perlu dipikirkan mengenai beaya instalasi yang rendah dan system manajemen yang efisien. Tata letak pabrik dibagi dalam beberapa daerah utama , yaitu :

I.2.2.1. Daerah Proses

Daerah ini merupakan tempat Proses. Penyusunan perencanaan tata letak peralatan berdasarkan aliran proses. Daerah Proses diletakkan ditengah-tengah pabrik, sehingga memudahkan supply bahan baku dari gudang persediaan dan pengiriman prosuk ke daerah penyimpanan , serta meudahkan pengawasan dan perbaikan alat.

PENDAHULUAN I-12

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

I.2.2.2 Daerah Penyimpanan (Storage Area)

Daerah ini merupakan tempat penyimpanan hasil produksi yang pada umumya dimasukkan ke dalam warehouse yang sudah siap untuk dipasarkan.

I.2.2.3. Daerah Pemeliharaan Pabrik dan Bangunan

Daerah ini merupakan tempat melakukan kegiatan perbaikan dan perawatan peralatan terdiri dari beberapa bengkel untuk melayani permintaan perbaikan dari pabrik dan bangunan.

I.2.2.4. Daerah Utilitas

Daerah ini merupakan tempat penyediaan keperluan pabrik yang berhubungan dengan utilitas yaitu air , steam , brine dan listrik.

I.2.2.5. Daerah Administrasi

Merupakan pusat dari semua kegiatan administrasi pabrik dalam mengatur operasi pabrik serta kegiatan-kegiatan lainnya.

I.2.2.6 Daerah Perluasan

Digunakan untuk persiapan jika pabrik mengadakan perluasan dimasa akan datang . Daerah perluasan ini terletak dibagian belakang pabrik.

PENDAHULUAN I-13

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

I.2.2.7. Plant Service

Plant Service meliputi bengkel , kantin umum dan fasilitas kesehatan / poliklinik. Bangunan-bangunan ini harus ditempatkan sebaik mungkin sehingga memungkinkan terjadinya efisiensi yang maksimum.

I.2.2.8. Jalan Raya

Untuk memudahkan pengangkutan bahan baku maupun hasil produksi , maka perlu diperhatikan masalah transportasi. Salah satu sarana transportasi yang utama adalah jalan raya.

Setelah memperhatikan faktor-faktor di atas ,maka disediakan tanah seluas 10.000 m2 . Pembagian luas pabrik diperkirakan sebagai berikut :

Tabel I.2. Pembagian Luas Pabrik

No Keterangan Ukuran (meter) Luas (m2)

1 Kantor 15 x 27 405

2 Poliklinik 5 x 8 48 3 Perpustakaan 4 x 8 32

4 Mushola 5 x 8 40

5 Toilet (2) 3 x 5 30

6 Kantin 5 x 8 40

7 Pos Keamanan (2) 3 x 4 24 8 Parkir Tamu 5 x 15 75 9 Parkir mobil dan roda 2 5 x 35 175

10 PMK 3 x 6 18

11 Sumur PMK 8

PENDAHULUAN I-14

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi 12 Laboratorium 5 x 8 40

13 Gudang 10 x 10 100

14 Bengkel 10 x 12 120

15 Daerah Proses 25 x 35 875 16 Daerah bahan baku 5 x 35 175 17 Daerah produk 10 x 35 350 18 Utilitas 25 x 35 875 19 Ruangan pembangkit

(power plant)

7 x 10 70

20 Jalan dan Halaman 3500

21 Daerah perluasan 3000

TOTAL = 10.000

PENDAHULUAN I-15

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

Gambar I.1. Lay Out Pabrik

KETERANGAN GAMBAR :

7 = Gerbang masuk dan keluar 8 = Taman

9 = Pos Keamanan 10 = Tempat Parkir 11 = Kantor

12 = Perpustakaan

1 = Poliklinik 2 = Mushola 3 = Kantin

4 = Timbangan Truk 5 = Ruang Proses 6 = Laboratorium

PENDAHULUAN I-16

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

Gambar 1.2 Lokasi Pabrik

18 = Ruang Control 19 = Bengkel

20 = Pemadam Kebakaran 21 = Pembangkit Listrik 22 = Gudang

23 = Storage Bahan Baku dan bahan tambahan

13 = Storage Produk

14 = Unit Pengolahan Limbah 15 = Water Treatment

16 = Power Plant 17 = Daerah Perluasan

PENDAHULUAN I-17

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam Proses

Untuk proses pada pabrik CO2 cair terdiri dari 3 macam proses yaitu dengan proses Lurgi, proses Winkler, proses Hopper-Totzek

II.1.1. Pembuatan CO2 cair dengan proses Lurgi

Proses gasifikasi lurgi menggunakan alat gasifikasi tipe fixed bed, yang beroperasi pada tekanan 32 kg/cm2 dengan temperatur dibawah temperatur leleh abu batubara. Batubara dihancurkan sampai berukuran 2-50 mm dengan menggunakan jaw crusher. Steam dan oksigen dimasukkan pada bagian bawah, batubara dimasukkan dari bagian atas dan produksi gas keluar dari bagian atas gasifier.

Gambar 2.1. Gasifikasi Lurgi

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-2

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

II.1.2. Pembuatan CO2 cair dengan proses Winkler

Proses gasifikasi winkler menngunakan alat gasifikasi tipe fluidized bed yang beroperasi dibawah temperatur leleh abu batubara. Batubara yang digunakan dibawah 8 mm. kebalikan dari moving bed reactor, reaktor fluidized bed ini dapat terjadi pencampuran sangat sempurna. Batubara dimasukkan pada bagian reaktor gasifier dibagian agak bawah, sedangkan steam dan oksigen dimasukkan pada dua tempat untuk memperbesar konversi karbon. Crude gas dikeluarkan pada bagian atas, abu dikeluarkan pada bagian bawah. Reaktor fluidized bed ini biasanya beroperasi pada temperatur diatas temperatur reactor moving bed dan mengakibatkan gas yang keluar bersuhu lebih tinggi.

Gambar 2.2. Proses Winkler

II.1.3.Pembuatan CO2 cair dengan proses Hopper-Totzek

Terjadi pada suhu mendekati 1500oC (2732oF) dengan menggunakan batubara dengan ukuran tertentu dan waktu tinggal yang sangat singkat. Karena waktu tinggal yang amat singkat, maka partikel

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-3

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi batubara dengan kecepatannya mengalami devolatisasi dan kehilangan sifat-sifat batubaranya. Proses ini terjadi pada tekanan diatas atmosfir (35 bar). Pemasukkan oksigen dilakukan searah dengan masuknya batubara.

Gambar 2.3. Proses Hopper-Totzek

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-4

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

II.2. Seleksi Proses

Didalam proses pembuatan CO2 ini terdapat beberapa cara atau proses yang mana antara satu dan yang lain mempunyai perbedaan. Misalnya mengenai peralatan, bahan baku, bahan pembantu yang dipakai, konversi diperoleh maupun kondisi operasinya.

Diantara beberapa proses yang telah diuraikan pada bab I, maka pada pemilihan proses ini dipilih salah satu cara pembuatan CO2 yang dianggap paling menguntungkan. Yaitu dengan cara pemanfaatan gas hasil dari gasifikasi batubara dengan proses gasifikasi Lurgi, dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Kandungan CO2 dalam gas cukup tinggi

2. Suhu reaksi dan suhu gas keluar tidak terlampau tinggi

3. Teknologi dan peralatannya relatif sederhana (berkaitan dengan biaya operasi dan pemeliharaan)

4. Batubara memiliki harga yang relatif murah

Disamping keuntungan yang telah disebutkan diatas, proses ini juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain :

1. Bahan baku harus berkualitas tinggi 2. Kapasitas terbatas

Tetapi bila dibandingkan keuntungannya yang lebih banyak, maka pabrik ini layak didirikan. Banyaknya kegunaan CO2 cair, menyebabkan kebutuhan CO2 cair akan terus meningkat dari tahun ke tahun.

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-5

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

II.3. Uraian Proses

Flowsheet pabrik CO2 cair :

Oxygen Coal H2O Gasifier Cooler _Blower Absorber Stripper

Blower Dehidrator Compressor Refrigerator

Cooler DEA Tamk CO2 liquid Tank Steam DEA + H2O

CO2 gas ash

Batubara dari tempat penimbunan dipindahkan dengan belt conveyer kedalam jaw crusher untuk dihancurkan, sehingga ukuran batubara menjadi 2-50 mm, kemudian dipindahkan melalui belt conveyor kedalam bucket elevator. Dengan bantuan screw conveyer, batubara masuk pada bagian atas (10% excess) gasifier Lurgi pada tekanan 30 bar dan temperatur 560oC, sedangkan media gasifikasi yang berupa oksigen dan steam pada tekanan 500 psia, temperatur 1200oF dimasukkan pada bagian bawah alat gasifier

Reaksi yang terjadi dalam gasifier : 1. Reaksi antara padatan-gas.

1) C + O2 CO2 2) C + 2H2 CH4 3) C + H2O CO + H2 4) 2C + O2 2CO 2. Reaksi fase gas.

1) CO + H2O H2 + CO2 2) CO + 3H2 CH4 + H2O

Gas hasil gasifikasi yang mengandung gas-gas campuran keluar pada suhu 500oC, kemudian didinginkan dalam quenching tower sampai65oC. Blower mengalirkan gas menuju absorber untuk diserap CO2-nya dengan menggunakan

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-6

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi absorbent DEA 2N. Suhu operasi 50oC dan tekanan operasi 1,5atm. CO2-DEA yang keluar dari absorber, masuk kedalam stripper. Didalam stripper CO2 dipisahkan dari DEA dengan menginjekkan steam yang berasal dari Heat Exchanger dengan suhu 100oC. DEA yang dipisahkan dari CO2 cair dapat dipergunakan lagi sebagai absorbent. DEA ditampung dalam tangki DEA dengan menggunakan pompa. Sebelum dipergunakan sebagai absorbent dalam absorber, DEA yang keluar dari tangki penampungan (90oC) didinginkan dalam cooler sampai 40oC. CO2 yang keluar dari stripper masih banyak mengandung H2O uap sehingga perlu dimasukkan dalam dehidrator melalui blower. Tekanan CO2 dinaikkan dengan kompressor sampai 13 bar.

Kemudian gas tekanan tinggi tersebut didinginkan dan dicairkan dalam refrigerator. Suhu CO2 cair adalah 10oC dan tekanan 13 bar dimasukkan kedalam tangki produk dan siap dipasarkan.

NERACA MASSA III-1

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas : 50.000 ton / tahun : 166.666,65870 kg / hari Kebutuhan bahan baku : 129.910,66537 kg / hari

1. NERACA MASSA JAW CRUSHER

Komponen Masuk (kg/hari) Komponen Keluar (kg/hari)

> Batu Bara (Bongkah) 142.901,73191

> Batu Bara (kecil) 142.901,73191 Total = 142.901,73191 Total = 142.901,73191

2. NERACA MASSA SCREEN

Komponen Masuk (kg/hari) Komponen Keluar (kg/hari)

> Batu Bara dari Jaw Crusher 142.901,73191

> Batu Bara Lolos ( ke Conveyor) 129.910,66537

> Batu Bara Tertahan (Recycle) 12.991,06654

Total = 142.901,73191 Total = 142.901,73191

3. NERACA MASSA BELT CONVEYOR

Komponen Masuk (kg/hari) Komponen Keluar (kg/hari)

> Batu Bara (Bongkah) 129.910,66537

> Batu Bara (kecil) 129.910,66537 Total = 129.910,66537 Total = 129.910,66537

NERACA MASSA III-2

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

4. NERACA MASSA GASIFIER LURGI

Komponen Masuk Kg/hari

 Batu Bara

C N2 O2 S2 H2  Oksigen  Steam

102.889,24697 1.948,65998 13.640,61986 3.767,40930 7.664,72926 45.728,55421 173.560,64889

TOTAL 349.199,86852

Komponen keluar kg/hari

CO2 CO

H2 CH4 H2S Abu

170.050,66697 68.863,49323 10.175,97349 23.527,05891 4.424,33630 72.158,33964

TOTAL 349.199,86852

NERACA MASSA III-3

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

5. NERACA MASSA QUENCHING TOWER

Komponen masuk kg/hari

CO2 CO H2 CH4 H2S H2O

170.050,66697 68.863,49323 10.175,97349 23.527,05891 4.424,33630 1.907.379,39073

TOTAL 2.184.420,91931

Komponen keluar kg/hari

CO2 CO

H2 CH4 H2S H2O

170.050,66697 68.863,49323 10.175,97349 23.527,05891 4.424,33630 1.907.379,39073

TOTAL 2.184.420,91931

NERACA MASSA III-4

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

6. NERACA MASSA ABSORBER

Komponen masuk kg/hari

 Gas

CO2 H2 CH4 CO  Liquid

DEA

170.050,66697 10.175,97349 23.527,05891 68.863,08044

1.481.419,08044

TOTAL 1.754.036,27304

Komponen keluar kg/hari

 Gas

CO2 H2 CH4 CO  Liquid

CO2 DEA

1.700,50667 10.175,97349 23.527,05891 68.863,49323

168.350,16030 1.481.419,08044

TOTAL 1.754.036,27304

NERACA MASSA III-5

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

7. NERACA MASSA STRIPPER

Komponen masuk kg/hari

 Liquid

DEA CO2

 Steam (H2O)

1.481.419,16030 168.350,16030 99.813,36331

TOTAL 1.749.582,60404

Komponen keluar kg/hari

 Liquid CO2

DEA

 Gas CO2

H2O

1.683.50160 1.481.419,08044

166.666,65870

99.813,36331

TOTAL 1.749.582,60404

NERACA MASSA III-6

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

8. NERACA MASSA DEHIDRATOR

Komponen masuk kg/hari

 Gas CO2

H2O

166.666,65870

99.813,36331

TOTAL 266.480,02201

Komponen keluar kg/hari

 Gas CO2  Uap H2O

166.666,65870

99.813,36331

TOTAL 266.480,02201

9. NERACA MASSA COMPRESSOR

Komponen masuk kg/hari

 Gas

CO2 166.666,65870

TOTAL 166.666,65870

Komponen keluar kg/hari

 Liquid

CO2 166.666,65870

TOTAL 166.666,65870

Dari neraca massa keluar COMPRESSOR CO2 yang dihasilkan adalah = 166.666,65870 kg/hari

= 49.999.999,60856 kg/tahun = 49.999,99761 ton/tahun

≈ 50.000 ton/tahun

NERACA PANAS IV-1

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

BAB IV

NERACA PANAS

Kapasitas : 50.000 ton / tahun : 166.666,65870 kg / hari Kebutuhan bahan baku : 129.910,66537 kg / hari

1. NERACA PANAS GASIFIER

PANAS MASUK Kkal/hari

Entalpi Batubara Entalpi Oksigen Entalpi Steam

Panas reaksi Steam Carbon Panas reaksi Boudouard

240.343,73094 50.187,08825 146.135.268,72053 316.471.168,23120 202.889.607,73152

TOTAL 665.786.566,50243

PANAS KELUAR Kkal/hari

Entalpi CO2 Entalpi CO Entalpi CH4 Entalpi H2 Entalpi H2S Entalpi Abu

Panas reaksi Combustion Panas reaksi Hydrogasifikasi Panas reaksi Water gas Shift Panas reaksi Metanion Panas yang diserap

26.812.695,24205 10.524.472,72250 12.803.140,93020 20.078.381,96011 592.643,75122 14.016.757,46999 363.746.372,24747 26.322.146,39997 6.104748,09306 87.980.460,21053 96.803.747,47532.

TOTAL 665.786.566,50243

NERACA PANAS IV-2

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

2. NERACA PANAS QUENCING TOWER

PANAS MASUK Kkal/hari

Entalpi CO2 Entalpi CO Entalpi CH4 Entalpi H2 Entalpi H2S

Entalpi air pendingin

26.182.295,24205 10.524.472,72250 12.803.140,93020 20.078.381.96011 592.643,75122 9.524.498,98760

TOTAL 80.335.833,59369

PANAS KELUAR Kkal/hari

Entalpi CO2 Entalpi CO Entalpi CH4 Entalpi H2 Entalpi H2S

Entalpi air pendingin

1.432.330,58421 686.986,14357 529.474,75543 1.409.376,39877 43.529,22307 76.234.139,48864

TOTAL 80.335.833,59369

NERACA PANAS IV-3

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

3. NERACA PANAS ABSORBER

PANAS MASUK Kkal/hari

Entalpi CO2 Entalpi CO Entalpi CH4 Entalpi H2

Entalpi DEA (Liquid)

1.432.330,58421 686.986,14357 1.409.376,39877 529.471,75543 199.991,57590

TOTAL 4.258.156,45788

PANAS KELUAR Kkal/hari

GAS

Entalpi CO2 1% Entalpi CO Entalpi CH4 Entalpi H2

LIQUID

Entalpi CO2 99% Entalpi DEA

Panas Reaksi DEA-CO2

11.926,09955 583.527,40276 1.196.040,00775 438.506,70356

517.734,70894 194.700,79343 1.315.720,78188

TOTAL 4.258.156,45788

NERACA PANAS IV-4

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

4. NERACA PANAS STRIPPER

PANAS MASUK Kkal/hari

Entalpi CO2 Entalpi DEA Entalpi Steam

517.734,70894 194.700,79343 1.353.608.232,74236

TOTAL 1.354.320.668,24472

PANAS KELUAR Kkal/hari

GAS

Entalpi CO2 99% Entalpi Steam

LIQUID

Entalpi DEA (Liquid) Entalpi CO2 1%

106.719.161,56241 1.170.100.010,63775

76.589.366,45856 912.129,58600

TOTAL 1.354.320.668,24472

5. NERACA PANAS COOLER

PANAS MASUK Kkal/hari

Entalpi DEA Entalpi Air

733.302,44482 53.387,51259

TOTAL 786.387,95740

PANAS KELUAR Kkal/hari

Entalpi DEA Entalpi Air

199.991,57586 586.396,38154

TOTAL 786.387,95740

NERACA PANAS IV-5

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

6. NERACA PANAS REFRIGERATOR

SPESIFIKASI PERALATAN V-1

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. GUDANG PENYIMPANAN BATU BARA (F-110)

Fungsi : menyimpan batubara sebelum dproses Bahan konstruksi : Dinding : beton

Lantai : aspal Atap : asbes

Bentuk : Gedung berbentuk persegi panjang tertututp Kondisi operasi : Temperatur : 30⁰C

Tekanan : 1 atm Kapasitas : 129,91066 ton/hari Jumlah : 1 unit

2. JAW CRUSHER (C-112)

Fungsi : Menghancurkan batubara sebelum dimasukkan ke dalam reaktor gasifikasi lurgi

Type : Blake swig

Kapasitas : 129,91066 ton/hari Ukuran hasil : 24 x 36 in

rpm : 275

Jaw motion : 5 in Power : 7,5 hp

SPESIFIKASI PERALATAN V-2

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

3. BELT CONVEYOR (J-111)

Fungsi : Mengangkut batubara dari jaw crusher ke bucket

elevator

Type : troughed belt on 20⁰ idlers Bahan : reinforcement rubber Kapasitas : 129,91066 ton/hari Lebar : 16 in

Tinggi elevator : 4 ft Panjang belt : 11,7 ft Jumlah idlers : 12 buah Kecepatan belt : 100 rpm Power : ¼ hp Effisiensi motor : 80%

4. BUCKET ELEVATOR (J-113)

Fungsi : mengangkut batubara menuju screw conveyor Type : centrifugal discharge

Ukuran bucket : 16 x 8 x 8,5 in Jarak bucket : 18 in

Tinggi bucket : 25 ft Kapasitas maksimum : 150 ton/j Kecepatan bucket : 300 ft/menit Putaran head poros : 38 rpm

SPESIFIKASI PERALATAN V-3

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Diameter poros

 Head : 2 15/16 in  Tail : 2 7/16 in Diameter pulley

 Head : 30 in  Tail : 20 in Lebar belt : 18 in Power motor : 0,25 hp Bahan motor : carbon steel Jumlah : 1 buah

5. Belt Conveyor (J-114)

Fungsi : mengangkut batubara dari bucket elevator ke gasifier

Kapasitas : 13,9598 cuft/j Diameter : 10 in

Panjang : 15 ft Kecepatan : 55 rpm Torsi maksimum : 7600 lb-in HP motor : ¼ hp

SPESIFIKASI PERALATAN V-4

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

6. GASIFIER LURGI (B-210)

Fungsi : tempat terjadinya reaksi antara batubara dengan oksigen dan steam

Type : lurgi Tekanan : 30 bar Suhu : 580⁰C Dimensi

 Tinggi : 5,14268 in  tebal : 1,54267 cm

Ruang penampungan batubara (bagian I) dan ruang penampungan abu (bagian III)

 diameter : 0,2832 m  tinggi : 0,6413 m

 head atas dan bawah berbentuk kerucut: o _{tinggi : 0,7382 m}

Ruang terjadinya reaksi (bagian II)

 diameter : 0,2832 m  tinggi : 2,823 m

 head atas : ellipsoidal dengan A = 0,375 m B = 0,1875 m  head bawah : kerucut dengan tinggi = 0,1875 m Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI PERALATAN V-5

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

7. QUENCHING TOWER (P-220)

Fungsi : mendinginkan secara mendadak gas yang keluar dari gasifier

Type : silinder tegak (packed tower) dengan kedua tutup berbentuk dished

Suhu gas

 masuk : 580⁰C  keluar : 65⁰C Suhu air

 masuk : 30⁰C

 keluar : 50⁰C

Packing shell : rasching ring 1 in Ukuran shell

 Tinggi : 7,183 ft  Tebal : 3/16 in Ukuran head

 Tinggi : 1,003 ft  Rc : 81,09 in  rc : 11,765 in  tebal : 3/16

Bahan : carbon steel Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI PERALATAN V-6

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

8. BLOWER (G-221)

Fungsi : Mengalirkan gas dari quenching tower menuju absorber

Type : Centrifugal BM campuran gas : 21,1616 lb/lbmol Power blower : 5862 hp

Efisiensi blower : 70%

Volume gas : 212,3755 cuft/lbmol Kecepatan putar : 1500 rpm

Efisiensi motor : 92% Power motor : 8374 hp Bahan : Carbon steel Jumlah : 1 buah

9. ABSORBER (D-230)

Fungsi : menyerap gas CO2 dengan menggunakan DEA 2N sebagai absorbent

Type : packed tower Kondisi operasi : P = 2 atm T = 50⁰C Diameter : 48 in Tinggi packing : 25 ft Tinggi total : 32 ft

SPESIFIKASI PERALATAN V-7

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Bahan : carbon steel

Jumlah : 1 buah

10. POMPA (L-241)

Fungsi : untuk mengalirkan liquida yang berupa produk bawah absorber masuk

Type : troughed belt on 20⁰ idlers Bahan : reinforcement rubber Kapasitas : 129,91066 ton/hari Lebar : 14 in

Panjang : 11,7 ft Slope : 20⁰ Power motor : 0,25 hp Jumlah : 1 buah

11. COOLER (E-243)

Fungsi : untuk mendinginkan larutan DEA 2N yang akan masuk ke absorber

Type : 1-4 shell and tube heat exchanger Bahan : carbon steel

Kapasitas : 2116346,565 Btu/j Luas perpindahan panas: 628,8245 ft2 Shell side :

 ID : 10

SPESIFIKASI PERALATAN V-8

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi  Baffle spacing : 3,5

 Passes : 1 Tube side :

 jumlah : 10  panjang : 16 ft  OD : 1 in  BWG : 16  pitch : 1 1/14  Passes : 4

12. STRIPPER (D-240)

Fungsi : melepaskan CO2 dari campuran DEA-CO2 dengan menggunakan steam

Type : packed tower Bahan : carbon steel Kondisi operasi : P = 1,5 atm T = 110⁰C Diameter : 2,12548 ft Tinggi packing : 30 ft Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI PERALATAN V-9

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

13. DEHIDRATOR (D-250)

Fungsi : menghilangkan uap air pada gas yang keluar dari stipper dengan silika gel

Type : silinder tegak dengan dua tutup berbentuk dished Rate gas masuk : 166666,6587 kg/hari

Rate silika gel : 20,3745 cuft Ukuran shell

 Diameter : 3 ft

 Tinggi : 37,3668 in  Tebal : 1,2052 ft Ukuran head

 Rc : 31,3668  rc : 1,882  tebal : 1,2052 ft Bahan : carbon steel Jumlah : 2 buah

14. KOMPRESSOR (G-260)

Fungsi : untuk menaikkanCO2 dari 1 atm menjadi 3 bar Type : kompressor 2 stage

Power : 32 hp Efisiensi : 80%

Kapasitas : 15.277,777 lb/j

SPESIFIKASI PERALATAN V-10

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Tekanan masuk : 1 atm

Tekanan keluar : 12,5847 atm Suhu keluar : 445⁰C

15. TANGKI PENAMPUNG DEA (F-242)

Fungsi : menyimpan DEA

Bentuk : silinderdengan dua tutup berbentuk dished Kapasitas : 61725,795 kg/j

Ukuran shell

 Diameter : 36 in  Tebal : 0,1278 in  Tinggi : 14,3213 ft Ukuran head

 Tinggi : 6 in  Rc : 30 in  rc : 2,16 in  tebal : 0,1269 in Bahan : carbon steel Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI PERALATAN V-11

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

16. TANGKI PENAMPUNG OKSIGEN (F-120)

Fungsi : menyimpan oksigen Bentuk : bola

Kapasitas : 37,133 m3 Diameter : 88,7574 in Tebal : 3 in

Bahan : carbon steel Jumlah : 5 buah

17. TANGKI PENAMPUNG ABU (F-211)

Fungsi : menyimpan abu batubara hasil gasifikasi Bahan konstruksi : Dinding : beton

Lantai : aspal Atap : asbes

Bentuk : Gedung berbentuk persegi panjang tertututp Kondisi operasi : Temperatur : 30⁰C

Tekanan : 1 atm Jumlah : 1 unit

18. TANGKI PENYIMPAN PRODUK (F-270)

Fungsi : menyimpan produk sementara sebelum dipasarkan Type : silinder tegak dengan dua tutup berbentuk dished Kapasitas : 166.666,6587 kg

SPESIFIKASI PERALATAN V-12

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Tekanan operasi : 197,8581 psig

Tekanan design : 207,751 psig Ukuran shell

 Diameter : 113,72638 in  Tinggi : 1,8849 in  Tebal : 5/4 in Ukuran head

 Rc : 107,72638 in  rc : 6,82358 in  tebal : 5/4 in Bahan : carbon steel Jumlah : 1 buah

UTILITAS VI-1

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

BAB VI

UTILITAS

Setiap industri kimia mutlak harus mempunyai utilitas, unit ini merupakan penunjang berlangsungnya proses produksi utama, sehingga kapasitas produksi semaksimal mungkin dapat tercapai.

Utilitas pada pabrik CO2 cair ini meliputi unit-unit sebagai berikut: 1. Unit penyediaan steam

2. Unit penyediaan air

3. Unit pembangkit tenaga listrik 4. Unit penyediaan refrigerant

VIII.1. Unit Penyediaan Steam

Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi CO2 cair dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

Tabel VIII-1 : Kebutuhan Steam

Kode Nama Peralatan kg/hari B – 120

E – 143

Gasifier Stripper

173.560,64889 99.813,36331

Total 273.374,01210

UTILITAS VI-2

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

1. Steam untuk Gasifier

Untuk steam = 173.560,64889 kg/hari

Dengan memperhitungkan faktor keamanan dan kebocoran maka direncanakan steam yang dihasilkan = 1,2 x kebutuhan normal

= 1,2 x 173.560,64889 kg/hari = 208.272,7789 kg/jam

= 459.158,1684 lb/hari

Kapasitas Boiler

Q = ms (h−hf) 1000 Keterangan :

Q = Kapasitas boiler, k Btu

ms = massa uap yang dihasilkan, lb h = Entalpi dari uap, Btu/lb

hf = Entalpi dari liquida umpan masuk, Btu/lb

Steam yang digunakan adalah superheated pada 500 psia dan 1200⁰F Hsat.water = 449,52 Btu/lbm

Hsat.steam = 1204,7 Btu/lbm jadi:

Q = 459.158,1684 (1204,7−449,52) 1000

= 346.747,0656 Btu/hari

UTILITAS VI-3

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

Power Boiler :

hp = ms (h−hf) 970,3 x 34,5

hp = 459.158,1684 (1204,7−449,52) 970,3 x 34,5

= 10.358,28051

Heater surface boiler = 10 ft2 untuk tiap hp jadi heating surface = 10.358 x 10

= 103.580 ft2 Kebutuhan bahan bakar

eb = ms(h−hf) mf. F x 100 keterangan:

eb = Efisiensi boiler, ass 70%

F = Nilai panas dari bahan bakar diesel oil 14,1⁰API, Btu/lb = 18.800 Btu/lb

mf = Massa total dari bahan bakar, lb/hari ms = Massa uap yang dihasilkan,lb/hari Jadi:

mf =459.158,1684 (1204,7−449,52) 0,7 x 18800

= 26.348,56122 lb/hari

UTILITAS VI-4

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

2. Steam untuk Stripper

Untuk steam = 99.813,36334 kg/hari

Dengan memperhitungkan faktor keamanan dan kebocoran maka direncanakan steam yang dihasilkan = 1,2 x kebutuhan normal

= 1,2 x 99.813,36334 kg/hari = 119.776,03601 kg/jam = 264.058,24898 lb/hari

Kapasitas Boiler

Q = ms (h−hf) 1000 Keterangan :

Q = Kapasitas boiler, k Btu

ms = massa uap yang dihasilkan, lb h = Entalpi dari uap, Btu/lb

hf = Entalpi dari liquida umpan masuk, Btu/lb

Steam yang digunakan adalah superheated pada 30 psia dan 1200⁰F Hsat.water = 218,93 Btu/lbm

Hsat.steam = 1164,1 Btu/lbm jadi:

Q = 264.058,24898 (1164,1−218,93) 1000

= 249.579,93519 Btu/hari

UTILITAS VI-5

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

Power Boiler :

hp = ms (h−hf) 970,3 x 34,5

hp = 246.058,24898 (1164,1−218,93) 970,3 x 34,5

= 7.455,63333

Heater surface boiler = 10 ft2 untuk tiap hp jadi heating surface = 7.456 x 10

= 74.560 ft2 Kebutuhan bahan bakar

eb = ms(h−hf) mf. F x 100 keterangan:

eb = Efisiensi boiler, ass 70%

F = Nilai panas dari bahan bakar diesel oil 14,1⁰API, Btu/lb = 18.800 Btu/lb

mf = Massa total dari bahan bakar, lb/hari ms = Massa uap yang dihasilkan,lb/hari Jadi:

mf =264.058,24898 (1164,1−218,93) 0,7 x 18800

= 18.965,04067 lb/hari

UTILITAS VI-6

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

Spesifikasi boiler

1. Nama alat = Boiler

Fungsi = membentuk steam yang dibutuhkan gasifier Jenis = Fire Tube Boiler

Effisiensi = 70% Jumlah = 1 unit Heating surface = 103.580 ft2

Kapasitas boiler = 346.747 kBtu/hari Rate steam = 172 kg/j

Power = 10.359 hp

2. Nama alat = Boiler

Fungsi = membentuk steam yang dibutuhkan stripper Jenis = Fire Tube Boiler

Effisiensi = 70% Jumlah = 1 unit Heating surface = 74.560 ft2 Kapasitas boiler = 249.579 kBtu/j Rate steam =29 kg/j

Power = 2.456 hp

UTILITAS VI-7

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

VIII.2.Unit Penyediaan Air

Air merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu industri kimia, demikian pula dalam pabrik CO2 ini. Kebutuhan akan air dalam jumlah yang cukup besar ini direncanakan dapat dipenuhi dari air sungai, namun air sungai ini harus diolah terlebih dahulu dalam unit pengolahan air agar layak pakai.

Air sungai yang akan dipompa kedalam bak penampung dilewatkan penyaring atau sekat untuk mencegah terbawanya kotoran-kotoran yang bersifat makro ke bak penampung. Air dari bak penampung kemudian diolah lebih lanjut sesuai kebutuhan. Air dalam pabrik CO2 dipergunakan untuk:

1. Air Sanitasi 2. Air Pendingin 3. Air Pengisi Boiler 4. Air Proses

1. Air Sanitasi

Air sanitasi dipakai untuk keperluan pada karyawan di lingkungan pabrik, untuk mencuci, mandi, masak, laboratorium, perkantoran dan lain-lain, karena air ini berhubungan dengan kesehatan.

Air sanitasi harus memenuhi standart kualitas tertentu sebagai berikut: a. Syarat Fisis

Suhu = dibawah suhu kamar Warna = tidak berwarna Bau = tidak berbau Kekeruhan = < 1 mg Si O2 /liter

UTILITAS VI-8

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi b. Syarat Kimia

Tidak mengandung zat-zat organik maupun anorganik yang terkandung dalam air, seperti PO4,Hg, Cu dan sebagainya.

c. Syarat Biologi

Tidak mengandung kuman maupun bakteri patogen,angka kuman dari bakteri coli harus nol.

Untuk memenuhi persyaratan yang terakhir,setelah proses penjernihan harus diberi tambahan desinfektan seperti clor cair atau kaporit.

Tabel VIII-2 : Kebutuhan air sanitasi

Keperluan Air, m3/hari  Keperluan karyawan

 Menyiram kebun

 Kantin dan Laboratorium  Lain-lain

10 5 2,5 2,5

Total 20

UTILITAS VI-9

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

2. Air Pendingin

Tabel VIII-3 : Kebutuhan Air Pendingin

Nama Peralatan Kebutuhan

kg/hari m3/hari Cooler 10.630,92272 36,06241 Quencing tower 1.907.379,39073 6.290,829123

Total 6.326,89153

Kehilangan air selama sirkulasi dianggap 10% dari total aur pendingin, kehilangan ini diantisipasi dengan adanya make up water, yakni sebesar: Make up water = 10% x 6.326,89153

= 63.268,91533 m3/hari

Sedangkan air yang disirkulasi sebesar = 90% x 6.326,89153 = 5.694,20238 m3/hari

Mengingat kebutuhan air sebagai media pendingin maka dilakukan penghematan pemakaian air, dengan menggunakan cooling water.

Spesifikasi Cooling Water:

 Temperature air masuk, T1 = 120⁰F  Temperature air keluar, T2 = 86⁰F  Temperature wet bulb, Twb = 70⁰F

 Merk = Liang Chi

 Type = LCT-20

 Kapasitas = 160 L/menit

UTILITAS VI-10

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi  Diameter = 1455 mm

 Tinggi = 1505 mm

 Volume udara = 240 m3/menit

 Jumlah = 1 buah

3. Air Pengisi Boiler

Air ini dipergunakan untuk menghasilkan steam didalam boiler. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, karena kelangsungan operasi boiler sangat bergantung pada kondisi air umpannya.

Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :

1. Bebas dari zat penyebab korosi, seperti asam, gas – gas terlarut.

2. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silika.

3. Bebas dari zat penyebab timbulnya buih (busa) seperti zat – zat organik, anorganik, dan minyak.

4. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin.

Kebutuhan air umpan boiler dapat diketahui pada perhitungan boiler.

4. Air Proses

Dalam pabrik CO2 cair ini tidak ada air yang ikut secara langsung dalam proses.

Total Kebutuhan Air = air sanitasi + air pendingin + air boiler = 25 + 40 + 15

= 80 m3/hari

UTILITAS VI-11

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Untuk menjamin kelancaran utilitas maka disediakan air sebesar 100 m3/hari.

SPESIFIKASI PERALATAN PENGOLAHAN AIR

Pengolahan air dilakukan oleh shift pagi selama 8 jam

1. Bak penampung air sungai (B-01)

Fungsi = Menampung air sungai Waktu tinggal = 1 jam

Rate volumetrik = 100 m3/ 8 jam = 12,5 m3/jam

Volume liquid = 80% dari volume bak Volume bak = 12,5 m3 / 80%

= 15,625 m3 Volume bak = p x l x t 15,625 = 2,5 x 2,5 x 2,5 Bahan = Beton

Jumlah = 1 buah

2. Bak Koagulasi/Flokulasi (B-02)

Fungsi = Tempat penambahan koagulan Al2(SO4)3 dan flokulan untuk mengikat kotoran air

Waktu tinggal = 30 menit Rate volumetrik = 12,5 m3/jam Volume liquid = 12,5 x (30/60)

= 6,25 m3

Volume liquid = 80% volume bak

UTILITAS VI-12

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Volume bak = 6,25 / 80%

= 7,8125 m3 Ukuran bak = p x l x t

7,8125 = (ᴫ/4) x D2 x 1,5D D3 = 20,8333 m3 D = 2,7516 m H = 1,5 x 2,7516

= 4,127 m

Spesifikasi

Bentuk = Silinder Diameter = 2,7516 m Tinggi bak = 4,127 m Bahan = Beton Jumlah = 1 buah

Dilengkapi agitator untuk mempertinggi ikatan antara flokulan dan partikel kotoran.

3. Bak Pengendapan (B-03)

Fungsi = Tempat mengendapkan kotoran yang telah terikat oleh koagulan dan flokulan

Waktu tinggal = 1jam

Rate volumetrik = 12,5 m3/jam Volume liquid = 12,5 m3

UTILITAS VI-13

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Volume liquid = 80 % volume bak

Volume bak = 12,5 m3 / 80% = 15,625 m3 Volume bak = p x l x t 15,625 = 2,5 x 2,5 x 2,5

Spesifikasi :

Bentuk = Persegi panjang Ukuran = 2,5 x 2,5 x 2,5 Bahan = Beton

Jumlah = 1 buah

Dilengkapi dengan skroper untuk mendorong endapan agar terkumpul pada lubang pembuangan.

4. Bak Penampung Air Bersih (B-04)

Fungsi = Menampung air jernih (over flow) dari bak pengendap Waktu tinggal = 1jam

Rate volumetrik = 12,5 m3/jam Volume liquid = 12,5 m3

Volume liquid = 80 % volume bak Volume bak = 12,5 m3 / 80%

= 15,625 m3 Volume bak = p x l x t 15,625 = 2,5 x 2,5 x 2,5

Spesifikasi :

UTILITAS VI-14

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Bentuk = Persegi panjang

Ukuran = 2,5 x 2,5 x 2,5 Bahan = Beton

Jumlah = 1 buah

5. Sand Filter (B-05)

Fungsi = Menyaring air dari bak penampung air jernih Waktu tinggal = 10 menit

Rate volumetrik = 12,5 m3/jam Volume liquid = 12,5 x (10/60)

= 2,0833 m3

Volume liquid = 80% volume bak Volume bak = 2,0833 / 80%

= 2,604 m3 Ukuran bak = p x l x t

2,604 = (ᴫ/4) x D2 x 1,5D D3 = 6,944 m3

D = 1,9078 m H = 1,5 x 1,9078

= 2,8617 m Tinggi bed ditetapkan:

Kerikil besar =10 cm (d<25 mm) Kerikil kecil = 5 cm (d<15 mm) Kerikil halus = 5 cm (d<10 mm)

UTILITAS VI-15

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Pasir = 100 cm (d<3mm)

Tinggi bed total = 120 cm

Spesifikasi

Bentuk = Silinder Diameter = 1,9078 m Tinggi = 2,8617 m Bahan = Carbon steel Jumlah = 1 buah

6. Bak Penampung Air Saringan (B-06)

Fungsi = Menampung air yang keluar dari sand filter Waktu tinggal = 6 jam

Rate volumetrik = 12,5 m3/jam Volume liquid = 75 m3

Volume liquid = 80 % volume bak Volume bak = 75 m3 / 80%

= 93,7 m3 Volume bak = p x l x t

9,37 = 4,542 x 4,542 x 4,542

Spesifikasi :

Bentuk = Persegi panjang Ukuran = 4,542 x 4,542 x 4,542 Bahan = Beton

Jumlah = 1 buah

UTILITAS VI-16

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

7. Tangki Demineralisasi (B-07)

Fungsi = Menghilangkan ion-ion/mineral-mineral dalam air yang akan digunakan sebagai air pengisi boiler

Waktu tinggal = 5 menit Rate volumetrik = 12,5 m3/jam Volume tangki = 12,5 x (5/60)

= 1,0416 m3

Volume liquid = 80% volume tangki Ukuran tangki = p x l x t

21,0416 = (ᴫ/4) x D2 x 1,5D D3 = 2,777 m3

D = 1,4057 m H = 1,5 x 1,4057

= 2,1085 m

Spesifikasi

Bentuk = Silinder Diameter = 1,4057 m Tinggi = 2,1085 m Bahan = Carbon steel Jumlah = 1 buah

8. Tangki Penampung Air Pengisi Boiler (B-08)

Fungsi = Menampung air untuk mengisi boiler

UTILITAS VI-17

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Waktu tinggal = 3 jam

Rate volumetrik = 37,5 m3/jam

Volume liquid = 80% volume tangki Volume tangki = 37,5 x (80%)

= 46,875 m3 Ukuran tangki = p x l x t

46,875 = (ᴫ/4) x D2 x 1,5D D3 = 125 m3

D = 5 m

H = 1,5 x 5 = 7,5 m

Spesifikasi

Bentuk = Silinder Diameter = 5 m Tinggi = 7,5 m Bahan = Carbon steel Jumlah = 1 buah

9. Bak Penampung Air Sanitasi (B-09)

Fungsi = Menampung air untuk keperluan sanitasi, kedalam bak ini ditambahkan desinfektan (kaporit)

Waktu tinggal = 1 hari Rate volumetrik = 12,5 m3/hari Volume air = 25 m3

UTILITAS VI-18

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Volume liquid = 80% volume tangki

Volume tangki = 25 x (80%) = 31,25 m3 Ukuran tangki = p x l x t

31,25 = 3,15 x 3,15 x 3,15

Spesifikasi

Bentuk = Persegi panjang Ukuran = 3,15 x 3,15 x 3,15 Bahan = Beton

Jumlah = 1 buah

SPESIFIKASI POMPA PENGOLAHAN AIR

1. Pompa (L-10)

Fungsi = Memompa air sungai ke dalam bak penampung Type = Pompa sentrifugal

Gambar

L-10

B-01

Data-data

Waktu operasi = 8 jam

UTILITAS VI-19

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Rate air = 12,5 m3/jam = 1250 kg/jam = 2755,75 lb/jam

ρ air = 62,5 lb/ft

μ air = 2,42 lb/j.ft

Rate volumetrik = 12,5 m3/jam

= 375 cuft/jam = 0,1041 cuft/detik Asumsi aliran = Aliran Turbulen

Diameter pipa optimum = 3,2 in (peter,fig 14-2) dipilih diameter pipa nominal = 3 in sch 40 (Mc cabe 4th,app 6) ID = 3,068 in a’t = 7,38 in2

OD = 2,5 in kecepatan aliran :

V = 375

7,38/144 = 7317,073 ft/j = 2,0325 ft/j.detik

Nre =D V ρ μ =

3,068

12 x 7317,073 x 62,43

2,42 = 48314,34221 > 2100 α = 1 (untuk aliran turbulen) Digunakan Commercial Steel

ε

D= 0,00067

f = 0,021

UTILITAS VI-20

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

FRIKSI

1. Friksi kontraksi pada waktu air sungai dipompa masuk pipa k = 0,5

V = 2,0325 ft/det

F₁ = k V

2

2gc

=0,5 x 2,0325

2

2 x 32,174

= 0,0320 ft lbf/lbm 2. Friksi sepanjang pipa

- Panjang pipa lurus = 300 ft - (4buah elbow 90⁰ standart radius L/D=32)

L = 4 x 32 x 0,3355 = 42,9449 ft - (1buah globe valve,L/D=300)

L = 1 x 300 x 0,3355 = 100,65 ft - Pipa masuk ke sungai

L = 1 x 45 x 0,3355 = 15,097 ft - Pipa masuk ke BP

L = 1 x 60 x 0,3355 = 20,13 ft - 1 buah globe valve,L/D=7

L = 1 x 7 x 0,3355 = 2,3485 ft

∑ L = 481,1695 ft

UTILITAS VI-21

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi F2 =

f ∑L V2 2 gc D

=0,021 x 481,1695 x 2,0325 2

2 x 32,174 x 0,3355 = 1,9356 ft lbf/lbm

3. Friksi ekspansi pada waktu pipa masuk ke bak k = 1

V = 2,0325 ft/det

F₃ = k V 2

2gc =1 x 2,0325

2

2 x 32,174 = 0,0641 ft lbf/lbm

∑F = 0,06418 + 1,9356 + 0,03209 , ∆Z = 19 ft = 2,03187 ft lbf/lbm

Persamaan Bernaulli: ∆P

ρ + ∆

Z g gc +

∆V2

2 α gc+ ∑F =η(−ωf) 0 + 19 + 0 + 2,03187 = η( ─ ωf)

η (−ωf) = 21,03187 ft lbf/lbm Digunanakan : pompa sentrifugal single stage

BHP =21,3509 x 0,10417 x 62,5 550

= 0,2527 hp

Effisiensi pompa = 80%

UTILITAS VI-22

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Power pompa = 0,2527

55080% = 0,3158 hp

Effisiensi motor = 0,3158 hp / 0,8 hp = 0,3949

Dipakai pompa = 0,5 hp

2. Pompa (L-11)

Fungsi = Memompa air sungai dari bak penampung menuju bak koagulasi

Type = Pompa sentrifugal Gambar

B-01 L-11 _B-02

Data-data

Waktu operasi = 8 jam

Rate air = 12,5 m3/jam = 1250 kg/jam = 2755,75 lb/jam ρ air = 62,5 lb/ft

μ air = 2,42 lb/j.ft Rate volumetrik = 12,5 m3/jam

= 375 cuft/jam = 0,1041 cuft/detik

UTILITAS VI-23

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi Asumsi aliran = Aliran Turbulen

Diameter pipa optimum = 3,2 in (peter,fig 14-2) dipilih diameter pipa nominal = 3 in sch 40 (Mc cabe 4th,app 6) ID = 4,026 in a’t = 7,38 in2

OD = 2,5 in kecepatan aliran :

V = 375

7,38/144 = 7317,073 ft/j = 2,0325 ft/j.detik

Nre =D V ρ μ =

3,068

12 x 7317,073 x 62,43

2,42 = 48314,34221 > 2100

α = 1 (untuk aliran turbulen) Digunakan Commercial Steel

ε

D= 0,00067

f = 0,021

FRIKSI

1. Friksi kontraksi pada waktu air sungai dipompa masuk pipa k = 0,5

V = 2,0325 ft/det

UTILITAS VI-24

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi F1 =

k V2 2gc

=0,5 x 2,0325 2

2 x 32,174 = 0,03209 ft lbf/lbm 2. Friksi sepanjang pipa

- Panjang pipa lurus = 20 ft - (4buah elbow 90⁰ standart radius L/D=32)

L = 2 x 32 x 0,3355 = 21,472 ft - (1buah globe valve,L/D=300)

L = 1 x 300 x 0,3355 = 100,65 ft - Pipa masuk ke tangki

L = 1 x 60 x 0,3355 = 20,13 ft - Pipa masuk ke BP

L = 1 x 27 x 0,3355 = 9,06 ft - 1 buah globe valve,L/D=7

L = 1 x 7 x 0,3355 = 2,3485 ft

∑ L = 173,6605 ft

F2 =

f ∑L V2 2 gc D

=0,021 x 173,6605 x 2,0325 2

2 x 32,174 x 0,3355 = 0,6978 ft lbf/lbm

3. Friksi ekspansi pada waktu pipa masuk ke bak k = 1

UTILITAS VI-25

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi V = 2,0325 ft/det

F3 = k V2

2gc =1 x 2,0325

2 2 x 32,174

= 0,06419 ft lbf/lbm

∑F = 0,06419 + 0,6978 + 0,03209 , ∆Z = 8 ft = 0,79408 ft lbf/lbm

Persamaan Bernaulli: ∆P

ρ + ∆

Z g gc +

∆V2

2 α gc+ ∑F =η(−ωf) 0 + 8 + 0 + 0,79408 = η( ─ ωf)

η (−ωf) = 8,79408 ft lbf/lbm Digunanakan : pompa sentrifugal single stage

BHP =8,79408 x 0,10417 x 62,5 550

= 0,1041 hp

Effisiensi pompa = 80%

Power pompa =0,1041 80% = 0,130125 hp

Effisiensi motor = 0,130125 hp / 0,8 hp = 0,1626

Dipakai pompa = 0,5 hp

UTILITAS VI-26

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

3. Pompa (L-12)

Fungsi = Memompa air sungai dari bak penampung air ` jernih ke Sand Filter

Type = Pompa sentrifugal Gambar

B-04 L-12

B-05

Data-data

Waktu operasi = 8 jam

Rate air = 12,5 m3/jam = 1250 kg/jam = 2755,75 lb/jam

ρ air = 62,5 lb/ft

μ air = 2,42 lb/j.ft

Rate volumetrik = 12,5 m3/jam

= 375 cuft/jam = 0,1041 cuft/detik Asumsi aliran = Aliran Turbulen

Diameter pipa optimum = 3,2 in (peter,fig 14-2) dipilih diameter pipa nominal = 3 in sch 40 (Mc cabe 4th,app 6) ID = 4,026 in a’t = 7,38 in2

UTILITAS VI-27

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi OD = 2,5 in

kecepatan aliran :

V = 375

7,38/144

= 7317,073 ft/j = 2,0325 ft/j.detik

Nre =D V ρ

μ

= 3,068

12 x 7317,073 x 62,43 2,42

= 48314,34221 > 2100 α = 1 (untuk aliran turbulen) Digunakan Commercial Steel

ε

D= 0,00067

f = 0,021

FRIKSI

1. Friksi kontraksi pada waktu air sungai dipompa masuk pipa k = 0,5

V = 2,0325 ft/det

F₁ = k V

2

2gc

=0,5 x 2,0325

2

2 x 32,174

= 0,03209 ft lbf/lbm

UTILITAS VI-28

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi 2. Friksi sepanjang pipa

- Panjang pipa lurus = 20 ft - (4buah elbow 90⁰ standart radius L/D=32)

L = 2 x 32 x 0,3355 = 21,472 ft - (1buah globe valve,L/D=300)

L = 1 x 300 x 0,3355 = 100,65 ft - Pipa masuk ke tangki

L = 1 x 60 x 0,3355 = 20,13 ft - Pipa masuk ke BP

L = 1 x 27 x 0,3355 = 9,06 ft - 1 buah globe valve,L/D=7

L = 1 x 7 x 0,3355 = 2,3485 ft

∑ L = 173,6605 ft

F2 =

f ∑L V2 2 gc D

=0,021 x 173,6605 x 2,0325 2

2 x 32,174 x 0,3355 = 0,6978 ft lbf/lbm

3. Friksi ekspansi pada waktu pipa masuk ke bak k = 1

V = 2,0325 ft/det

F3 = k V2

2gc

UTILITAS VI-29

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi =1 x 3,5569

2

2 x 32,174 = 0,1966 ft lbf/lbm

∑F = 0,1966 + 0,6978 + 0,03209 , ∆Z = 8 ft = 0,92649 ft lbf/lbm

Persamaan Bernaulli: ∆P

ρ + ∆ Z g gc +

∆V2

2 α gc+ ∑F =η(−ωf) 0 + 8 + 0 + 0,92649 = η( ─ ωf)

η (−ωf) = 8,92649 ft lbf/lbm Digunanakan : pompa sentrifugal single stage

BHP =8,92649 x 0,10417 x 62,5 550

= 0,1057 hp

Effisiensi pompa = 80%

Power pompa =0,1057 80% = 0,1321 hp

Effisiensi motor = 0,1321 hp / 0,8 hp = 0,1651

Dipakai pompa = 0,5 hp

UTILITAS VI-30

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

4. Pompa (L-13)

Fungsi = Memompa air dari bak penampung air jernih menuju ke cooling tower dan tangki demineralizer Type = Pompa sentrifugal

Gambar

B-06

L-13 B-07

Data-data

Waktu operasi = 8 jam

Rate air = 9,375 m3/jam = 937,5 kg/jam ρ air = 62,5 lb/ft

μ air = 2,42 lb/j.ft Rate volumetrik = 9,375 m3/jam

= 281,25 cuft/jam = 0,078 cuft/detik Asumsi aliran = Aliran Turbulen

Diameter pipa optimum = 3,2 in (peter,fig 14-2)

UTILITAS VI-31

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi dipilih diameter pipa nominal = 3 in sch 40 (Mc cabe 4th,app 6) ID = 4,026 in a’t = 7,38 in2

OD = 2,5 in kecepatan aliran :

V = 281,25 7,38/144

= 5.487,805 ft/j = 1,52439 ft/j.detik

Nre =D V ρ

μ

= 3,068

12 x 5487,805 x 62,43 2,42

= 36.177,7875 > 2100

α = 1 (untuk aliran turbulen) Digunakan Commercial Steel

ε

D= 0,00067

f = 0,021

FRIKSI

1. Friksi kontraksi pada waktu air sungai dipompa masuk pipa k = 0,5

V = 1,52439 ft/det

F₁ = k V

2

2gc

UTILITAS VI-32

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi

=0,5 x 1,52439

2

2 x 32,174 = 0,01806 ft lbf/lbm 2. Friksi sepanjang pipa

- Panjang pipa lurus = 20 ft - (4buah elbow 90⁰ standart radius L/D=32)

L = 2 x 32 x 0,3355 = 21,472 ft - (1buah globe valve,L/D=300)

L = 1 x 300 x 0,3355 = 100,65 ft - Pipa masuk ke tangki

L = 1 x 60 x 0,3355 = 20,13 ft - Pipa masuk ke BP

L = 1 x 27 x 0,3355 = 9,06 ft - 1 buah globe valve,L/D=7

L = 1 x 7 x 0,3355 = 2,3485 ft

∑ L = 173,6605 ft

F2 =

f ∑L V2 2 gc D

=0,021 x 173,6605 x 1,52439

2

2 x 32,174 x 0,3355 = 0,3925 ft lbf/lbm

3. Friksi ekspansi pada waktu pipa masuk ke bak k = 1

V = 1,52439 ft/det

UTILITAS VI-33

Pra Rencana Pabrik CO2 cair dari Batubara dengan proses Gasifikasi Lurgi F3 =

k V2 2gc

=1 x 1,52439 2 2 x 32,174 = 0,03611 ft lbf/lbm

∑F = 0,01806 + 0,3925 + 0,03611 , ∆Z = 8 ft = 0,4467 ft lbf/lbm

Persamaan Bernaulli: ∆P

ρ + ∆ Z g gc +

∆V2

2 α gc+ ∑F =η(−ωf) 0 + 8 + 0 + 0,4467 = η( ─ ωf)

η (−ωf) = 8,4467 ft lbf/lbm Digunanakan : pompa sentrifugal single stage

BHP =8,4467 x 0,10417 x 62,5 550

= 0,09998 hp

Effisiensi pompa = 80%

Power pompa =0,0999 80% = 0,1249 hp

Effisiensi motor = 0,1249 hp / 0,8 hp = 0,15623

Dipakai pompa = 0,5 hp

STRUKTUR ORGANISASI

VII-10

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi d. Setiap karyawan berhak menjadi peserta Jamsostek dan dikoordinasikan

oleh perusahaan.

Sistem upah karyawan :

Direktur Utama : Berdasarkan Biaya Produksi Total Direktur lainnya : 80% gaji Direktur Utama

Sekretaris Direktur : 30% gaji Direktur Utama

Staff Ahli : 50% gaji Direktur Utama

Kepala Bagian : 40% gaji Direktur Utama Kepala Seksi : 30% gaji Direktur Utama

Kepala Regu : 15% gaji Direktur Utama

Karyawan dan Staf : 10% gaji Direktur Utama Karyawan Keamanan : 7,5% gaji Direktur Utama Karyawan Kebersihan : 5% gaji Direktur Utama

Supir : 6% gaji Direktur Utama

Pesuruh : 5% gaji Direktur Utama

Dokter : 20% gaji Direktur Utama

Perawat : 45% gaji Dokter

Tabel VII.1. Perincian Jumlah Tenaga Kerja

No JABATAN Jumlah Gaji (Rp) Jumlah (Rp)

1 Direktur Utama 1 15.000.000 15.000.000

2 Direktur Produksi 1 10.500.000 10.500.000

3 Direktur Keuangan/umum 1 10.500.000 10.500.000

4 Kabag.Pemasaran 1 6.000.000 6.000.000

STRUKTUR ORGANISASI

VII-11

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi

6 Kabag.Teknik 1 6.000.000 6.000.000

7 Kabag.Keuangan 1 6.000.000 6.000.000

8 Kasie.Umum 1 4.500.000 4.500.000

9 Kasie.Pembelian dan gudang 1 4.500.000 4.500.000

10 Kasie.Proses 1 4.500.000 4.500.000

11 Kasie.Laboratorium 1 4.500.000 4.500.000

12 Kasie.Pemeliharaan 1 4.500.000 4.500.000

13 Kasie.Utilitas 1 4.500.000 4.500.000

14 Kasie.Administrasi 1 4.500.000 4.500.000

15 Kasie.Personalia 1 4.500.000 4.500.000

16 Kasie.Keamanan 1 4.500.000 4.500.000

17 Kasie.Penjualan 1 4.500.000 4.500.000

18 Karyawan Proses 30 3.000.000 90.000.000

19 Karyawan Utilitas 5 3.000.000 15.000.000

20 Karyawan Pemasaran 3 1.500.000 4.500.000

21 Karyawan Administrasi 2 1.500.000 3.000.000

22 Karyawan Kas 2 1.500.000 3.000.000

23 Karyawan Keamanan 6 1.125.000 6.750.000

24 Karyawan Laboratorium 3 1.500.000 4.500.000

25

Karyawan Pemeliharaan &

Perbaikan 4 1.500.000 6.000.000

26 Karyawan Personalia 2 1.500.000 3.000.000

27 Karyawan Gudang 2 1.500.000 3.000.000

28 Karyawan Kebersihan 3 750.000 2.250.000

29 Sekretaris 1 2.250.000 2.250.000

30 Staf Ahli 2 7.500.000 15.000.000

31 Dokter 2 3.750.000 7.500.000

32 Perawat 3 1.875.000 5.625.000

STRUKTUR ORGANISASI

VII-12

Pra Rencana Pabrik CO2 Cair dari Batubara dengan Proses Gasifikasi Lurgi Penentuan jumlah karyawan proses dan karyawan utilitas berdasarkan metode :

“Operator Requirements of Process Equipment”. (Ulrich : 329)

Gambar VII.1. Struktur Organisasi Perusahaan

Pemegang Saham

Dewan Komisaris

Direktur Utama

Direktur Teknik & Proses Direktur

Admin. & Keuangan

Staff Ahli Kepala Bagian Teknik Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Pemasaran Kepala Bagian Keuangan Seksi Anggaran Seksi Pembelian Karyawan Karyawan Seksi Pemasaran & Penjualan Seksi Gudang Karyawan Karyawan Seksi Personalia & Kesejahteraan Seksi Keamanan Seksi Administrasi Karyawan Karyawan Karyawan Seksi Riset & Pengembangan Seksi Produksi & Proses Karyawan Karyawan Seksi Pemeliharaan & Perbaikan Seksi Utilitas&Tenaga Karyawan Karyawan

DAFTAR PUSTAKA

Arthagas.”Unit Gasifikasi Batubara” Encyclopedia,International edition vol 7

Foust,Allan S.,”Principles of Unit Equipment Design”,D.Van Nestrand Company Inc,.New York,1954.

Harjanto,Greg,”Refrigerasi dan Penyimpanan Beku/Dingin,Universitas Gadjah Mada.1992.

Himmelblaw,B.M.,”Basic Principles and Calculation in Chemical

Engineering”,4th,Prentice Hall Inc,Englewood Chliffs,New Jersey,1982 Hougen,D.A.,Watson,K.and Ragazt,R.A.,”Chemical Process Principles”,

second Edition,Part 1,John Wiley and sons Inc,New York,1976

Kern,Donal Q.,”Process Heat Transfer”International Student Edition, McGraw Hill Kogakusha Ltd,Tokyo.

Kolokium Pertambangan,”Pertambangan Mineral dan Batubara,2009. Krevelen,Van,D.W.,”COAL”Third,Completely Revised Edition

Peters,Max S, and Timmerhaus,Klaus D.,”Plant Design and Economic

Engineering”,2nd Edition,International Student Edition,McGraw Hill Bokk Company Ltd.,New York

Perry,J.H.PhD.,”Chemical Engineering’s Handbook”3 th Edition,Asian Student Edition,Kogakusha Company Ltd,Tokyo.

Perry,J.H.PhD.,”Chemical Engineering’s Handbook” 6th Edition,Asian Student Edition,Kogakusha Company Ltd,Tokyo.

Perry,J.H.PhD.,”Chemical Engineering’s Handbook” 7th Edition,Asian Student Edition,Kogakusha Company Ltd,Tokyo.

Shreve,R.Norris,”The Chemical Process Industries” , 2nd Edition, McGraw Hill Book Company,New York,1956.

Smith,J.M. and Van Ness,”Introduction of Chemical Engineering

Thermodynamics”, McGraw Hill Book Company, New York,1959

Severn,”Steam,Air and Gas Power “,John Wiley and Sons Inc,New York,1964.

Treyball,R.E.,”Mass Transfer Operation”,McGraw Hill Book Company, New York,1955.