PABRIK SODIUM THIOSULFAT DENGAN PROSES ABSORBSI (REAKSI SULFUR DIOKSIDE).

PABRIK SODIUM THIOSULFAT

DENGAN PROSES ABSORBSI (REAKSI SULFUR

DIOKSIDE)

PRA RENCANA

Oleh :

SASTRA WIJAYA

NPM. 0731010037

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”JAWA TIMUR SURABAYA

PABRIK SODIUM THIOSULFAT

DENGAN PROSES ABSORBSI (REAKSI SULFUR

DIOKSIDE)

PRA RENCANA

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

SASTRA WIJAYA

NPM. 0731010037

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”JAWA TIMUR SURABAYA

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK SODIUM THIOSULFATE DENGAN PROSES

ABSORBSI (REAKSI SULFUR DIOXIDE)

Oleh :

SASTRA WIJAYA

NPM. 0731010037

Telah dipertahankan dan diterima dihadapan Tim Penguji Pada Tanggal 10 Juni 2011

Dosen Pembimbing :

Ir. Retno Dewati ,MT NIP. 19600112 198703 2 001 Tim Penguji :

Ir. Siswanto ,MS NIP. 19580613 198603 1 001

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

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

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Ir. Sutiyono ,MT NIP. 19600713 198703 1 001

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 Sodium Thiosulfate Dengan Proses Absorbsi (Reaksi Sulfur Dioxide)”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Sodium Thiosulfate Dengan Proses Absorbsi (Reaksi Sulfur Dioxide)” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

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

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur, dan selaku dosen pembimbing.

3. Dosen Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur. 4. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN

5. Kedua orang tua kami yang selalu mendoakan kami.

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

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

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

Surabaya , April 2011 Penyusun,

INTISARI

Perencanaan pabrik sodium thiosulfate ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 25.000 ton sodium thiosulfate pentahydrate/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Perkembangan industri sodium thiosulfate cukup menjanjikan, dimana dikemukakan bahwa penggunaan sodium thiosulfate cukup efektif dalam proses pencucian mineral emas. Secara singkat, uraian proses dari pabrik sodium thiosulfate pentahydrate sebagai berikut :

Pertama-tama larutan soda ash diabsorbsi dengan gas sulfur dioxide membentuk sodium bisulfite. Sodium bisulfite kemudian direaksikan dengan soda ash dan sulfur membentuk sodium thiosulfate. Larutan sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator untuk kemudian dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pentahydrate. Kristal kemudian difiltrasi, dikeringkan dan dihaluskan sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 192 orang

Sistem Operasi : Continuous

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 1.158.862.666.762.50 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 19.723.822.896.00 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 1.178.586.489.658.50 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 107.263.334.702.30

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 12.487.211.688.75

- Steam = 116.396 lb/hari

- Air pendingin = 177 M3/hari

- Listrik = 5.908 kWh/hari

- Bahan Bakar = 4.707 lt/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 399.961.203.161.68 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 870.001.197.120.00 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 20 %

* Internal Rate of Return : 31,7 %

* Rate On Equity : 41,6 %

* Pay Out Periode : 3,2 Tahun

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 8 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-72 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-74 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 7 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 9 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11 Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri XI - 7 Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 8 Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 9

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 8 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 9 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….……….. IX - 10 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………….. X - 13 Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……….. XI - 16

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

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Sodium Thiosulfate atau lebih umum dikenal dengan sodium hyposulfite merupakan Kristal hidrat dengan 5 molekul air yang terikat sehingga dapat disebut Sodium Thiosulphate Pentahydrate. Sodium Thiosulfate mempunyai kegunaan yang sangat luas. Pada awalnya ditemukan oleh John Herschel, kegunaannya pada bidang fotografi yang berfungsi sebagai bahan pembantu pemrosesan cetak foto maupun cetak biru.

Kemudian pada tahun – tahun selanjutnya kegunaan Sodium Thiosulfate semakin meluas dan memiliki prospek yang sangat bagus. Dimana bahan ini cukup efektif digunakan dalam proses pencucian mineral emas. Pencucian mineral atau hasil tambang emas dengan menggunakan larutan Sodium Thiosulfate dapat mempercepat pemisahan kandungan emas murni dari ore slurry –nya. Selain itu saat ini material ini banyak digunakan di bidang kedokteran mulai dari sebagai bahan penawar racun hingga kemoterapi.

I.2 Manfaat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat mengurangi kebutuhan impor sodium thiosulfate dari negara asing. Dengan demikian sedikit banyak dapat menyumbang devisa bagi negara dan memberikan

PENDAHULUAN I - 2

lapangan pekerjaan bagi rakyat Indonesia, disamping itu juga untuk mendorong pertumbuhan industri – industri kimia yang diharapkan nantinya dapat memperbaiki kondisi ekonomi bangsa ini. Dari data BPS , sampai saat ini kebutuhan sodium thiosulfate yang cukup besar oleh bangsa Indonesia ini hanya disupply oleh negara – negara asing produsen sodium thiosulfate.

I.3 Aspek Ekonomi

Seperti yang kita ketahui, sodium thiosulfate sangat penting bagi kegiatan perekonomian di masa seperti ini baik mulai dalam dunia fotografi hingga kedokteran. Dengan metode regresi linier dapat ditentukan kebutuhan produksi pada tahun 2012 adalah :

Data impor Natrium Thiosulfat dari biro statistik sebagai berikut:

TAHUN KAPASITAS

2005 31.131.538

2006 9.641.0.50

2007 12.654.570

2008 15.748.861

2009 14.339.897

Hasil perhitungan : Data

(n)

Tahun (x)

Kebutuhan (ton/th) (y)

xy x2

1 2005 31.131.538 62.418.733.690 4.020.025

2 2006 9.641.0.50 19.339.946.300 4.024.036

3 2007 12.654.570 25.397.721.990 4.028.049

4 2008 14.339.897 31.623.712.888 4.032.064

5 2009 15.748.861 28.808.853.073 4.036.081

PENDAHULUAN I - 3

Digunakan persamaan regresi linier y = a + b (x - ) (Peters : 760)

Dengan : a = (rata – rata harga y : kapasitas)

b = (n : jumlah data. x: tahun )

sehingga : a = (83.515.916/5) = 16.703.183

b =

–

= 6.775.024

(10.035/5) = 2007 y = a + b (x - )

= 16.703.183+ 6.775.024 ( 2012 – 2007 ) = 50.578.303 ≈ 51.000 ton/tahun

Untuk kapasitas pabrik terpasang digunakan 50% kebutuhan Indonesia : Kapasitas pabrik terpasang = 50% x 51.000 = 25.500 ≈ 25.000

Kapasitas produk harian = 25.000 ton/thn / 330 hari/thn

Dengan demikian maka penting sekali adanya perencanaan pendirian pabrik sodium thiosulfate di Indonesia. Hal ini membantu industry – industry kimia di dalam negeri dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk komoditi ekspor yang dapat meningkatkan devisa negara.

PENDAHULUAN I - 4

I.4 Sifat – sifat Bahan

Bahan Baku :

1.4.1 SIFAT SULFUR (S)

Berwarna kuning dan berbentuk powder

Densitas : 2,07 g/cm3

Densitas (liquid) : 1,819 g/cm3

Indeks bias : 2.9

s.g : 2,046 gr/cc

m.p : 120oC

b.p : 444,6 oC

berat molekul : 32,06 kg/kmol

Heat of Fusion : 1,727 kJ/mol

Heat of Vaporization : 45 kJ/mol

Spesific Heat : 22,75 J/mol.K

Struktur Kristal : orthorhombic

Solubility (cold water) : tidak larut Solubility (hot water ) : tidak larut

Komposisi Sulfur (Tjakra Tunggal) :

Komponen % Berat

S 99,9

H2O 0,1

PENDAHULUAN I - 5

1.4.2 SIFAT SULFUR DIOKSIDA (SO2)

Berbentuk gas

Nama lain : Sulfurous Anhydride

Berat Molekul : 64

s,g gas pada 0oC dan 1 atm : 2,2636

s,g liquid : 1,434 gr/cc

m.p : -75,5 oC

b.p :-10o C

temperature kritis : 157,12o C

tekanan kritis : 77,65 atm

panas latent : 149 Btu/lb

Viscosity : 0,28 cp

Berat mokul : 64,06 kg/kmol

Solubility (cold water) : 22,8 kg/ 100 kg H2O (T = 0oC)

Solubility (hot water ) : 4,55 kg/ 100 kg H2O (T = 100oC)

Komposisi Liquid Sulfur Dioxide : (Lajchem)

Komponen % Berat

SO2 99,90

O2 0,10

PENDAHULUAN I - 6

1.4.3 SIFAT SODA ASH ( )

Nama lain : Sodium Carbonate

Rumus Molekul : Na2CO3 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 106

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : ukuran 100 mesh

Densitas : 2,54 g/cm3

Indeks bias : 1,535

s,g : 2,533 gr/cc

m,p : 851o C

Kelarutan dalam 100 gr air (0oC) : 7,1 gr Kelarutan dalam 100 gr air (50oC) : 48,5 gr

Berat mokule : 106,0 gr

Komposisi Soda Ash : (SREE Int, Indonesia)

Komponen % Berat

Na2CO3 99,70

H2O 0,20

Impuritis 0,10

PENDAHULUAN I - 7

Produk

1.4.4 SIFAT NATRIUM THIOSULFAT (Na2S2O3.5H2O)

Nama lain : Sodium hyposulfite

Rumus Molekul : Na2S2O3.5H2O (komponen utama)

Rumus Bangun :

Spesifik grafity : 1,685

Berat jenis : 1,75 gr/cc

Panas pelarutan dalam air (25oC) :-11,3 kkal/gmol Panas jenis (21oC) : 42,6 kal/gr

Titik leleh : 48oC

Berat molekul : 248,19 kg/mol

Kelarutan dalam 100 gr air (0oC) : 74,7 gr Kelarutan dalam 100 gr air (60oC) : 301,8 gr

Komposisi Sodium Thiosulfate Pentahydrate :

Nama Bentuk

Kadar Minimum Sodium Thiosulphate

Technical

Fine Cryst alline 98 %

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Macam Proses Pembuatan

Secara umum ada dua cara untuk mendapatkan sodium thiosulfate yaitu melalui proses absorbsi dan proses digesting. Secara ringkas macam pembuatan sodium thiosulfate adalah :

II.1.1 Proses Absorbsi (Reaksi Sulfur dioxide)

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah soda ash, sulfur dioxide dan sulfur. Pertama – tama soda ash dilarutkan dalam dissolving tank dengan penambahan air proses dari utilitas. Larutan soda ash kemudian diumpankan ke kolom absorbs untuk proses penyerapan. Pada kolom absorbsi larutan soda ash diserap dengan gas sulfur dioxide secara berlawanan arah.

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 2

Reaksi :

Na2CO3 + H2O +2 SO2 2 NaHSO3 + CO2

Larutan sodium bisulfate hasil penyerapan kemudian diumpankan ke iron pot untuk proses netralisasi sodium bisulfate menjadi sodium thiosulfate dengan penambahan soda ash dan sulfur. Reaksi yang terjadi adalah :

2 NaHSO3 + Na2CO3 + 2S 2 Na2S2O3 + CO2 + H2O

Larutan Sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator, kemudian larutan sodium thiosulfate dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pentahydrate pada crystallizer. Kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada centrifuge, dimana mother liquor direcycle kembali ke evaporator, sedangkan Kristal sodium thiosulfate diambil sebagai produk akhir. Yields sodium thiosulfate mencapai 95%.

II.1.2 Proses Digesting

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah soda ash, sulfur dioxide dan sulfur. Pertama – tama soda ash ditambah dengan air proses untuk kemudian dihembuskan gas sulfur dioxide pada bagian bawah gassing tank. Reaksi yang terjadi :

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 3

Larutan sodium sulfite kemudian diumpankan pada digestor untuk proses digesting atau pemasakan dengan pemanasan, dimana pada digestor ditambahkan sulfur sehingga terbentuk sodium thiosulfate. Reaksi yang terjadi :

Na2SO3(s) + S(s) Na2S2O3(aq)

Larutan sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator, kemudian larutan pekat dipisahkan pada filter untuk proses pemisahan sodium sulfate. Larutan sodium thiosulfate keluar filter kemudian dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pada vaccum crystallizer. Kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada centrifuge, dimana mother liquor di recycle kembali ke evaporator sedangkan Kristal sodium thiosulfate diambil sebagai produk akhir. Yields sodium thiosulfate mencapai 42,7%.

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 4

II.2.2 Seleksi Proses

Parameter Macam Proses

Absorbsi Digesting

Bahan baku Soda Ash Soda Ash

Bahan pembantu SO2, S SO2, S

Alat utama Iron Pot Digestor

Crystallizer Atmospheric Vaccum

Installasi peralatan Sederhana Kompleks

Yields Porduk 95% 47,2 %

Dari uraian cara pembuatan Sodium thiosulfate yang telah dijelaskan di atas, maka proses yang paling efisien adalah pembuatan sodium thiosulfate dengan proses absorbs. Keuntungan dari proses ini adalah :

1. Bahan baku tersedia di Indonesia dengan cadangan melimpah 2. Alat utama lebih sederhana dibandingkan dengan proses lainnya 3. Alat crystallizer lebih ekonomis Karena beroperasi pada tekanan 1 atm 4. Yields dan kemurnian produk yang diperoleh lebih tinggi

5. Investasi lebih ekonomis, dengan menggunakan instalasi sederhana

II.2.3 Uraian Proses

Pada pra rencan pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 unit pabrik dengan pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Proses Kode Unit : 200

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 5

Adapun uraian proses pembuatan sodium thiosulfate dengan proses absorbs adalah sebagai berikut :

Pertama – tama soda ash dari supplier SREE International Indonesia ditampung apda silo F-110 dengan bucket elevator J-111. Soda ash kemudian diumpankan ke mixer M-140 untuk proses pelarutan dengan penambahan air proses dari utilitas. Larutan soda ash kemudian diumpankan ke kolom absorber D-150 untuk proses penyerapan. Pada kolom absorber terjadi proses penyerapan soda ash dengan gas SO2 dari tangki F-120.

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 714)

Na2CO3 + H2O +2 SO2 2 NaHSO3 + CO2

Produk atas kolom absorber berupa limbah gas dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan produk bawah berupa larutan sodium bisulfate diumpankan menuju ke Reaktor R-210 untuk direaksikan dengan penambahan soda ash dan sulfur sehingga membentuk sodium thiosulfate.

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 714)

2 NaHSO3 + Na2CO3 + 2S 2 Na2S2O3 + CO2 + H2O

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 6

Larutan sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator V-220 secara vacuum. Larutan sodium thiosulfate dipekatkan sampai dengan kadar 53,87% sehingga menjadi larutan sodium thiosulfate jenuh.

Larutan sodium thiosulfate jenuh kemudian dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pada crystallizer S-230. Kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada centrifuge H-310, dimana mother liquor yang terpisah akan direcycle kembali menuju evaporator yang terlebih dahulu ditampung di tangki penampung sementara F-212, sedangkan Kristal basah diumpankan pada rotary dryer B-320 dengan screw conveyor J-313.

Pada rotary dryer B-320, Kristal dikeringkan dengan udara yang berasal dari udara bebas yang dihembuskan oleh Blower G-322 melewati Heater E-323. Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan pad cyclone H-321, dimana udara panas dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan padatan terikut diumpankan secara bersamaan dengan produk bawah rotary dryer menuju ke cooling conveyor E-330 untuk didinginkan sampai suhu kamar.

Kristal sodium thiosulfate dingin, kemudian diumpankan ke ball mill C-340 dengan bucket elevator J-331. Pada ball mill, Kristal dihaluskan sampai dengan 100 mesh kemudian untuk disaring pada screen H-341 dimana produk yang tidak lolos ayak direcycle kembali menuju ball mill dengan bucket elevator J-342 dan belt conveyor J-343, sedangkan produk yang lolos ditampung pada silo F-350 sebagai produk akhir sodium thiosulfate.

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram

1. MIXER (M-140)

Komponen Masuk (kg/J) Komponen Keluar (kg/J)

*Soda Ash dari F-110 : *Soda Ash ke D-150

Na2CO3 758,4263 Na2CO3 758,4263

NaCl 1,5214 NaCl 1,5214

H2O 0,7607 H2O 2957,8284

760,7085

*Air Proses dari Utilitas :

H2O 2957,0677

NERACA MASSA III - 2

2. KOLOM ABSORBER (D-150)

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

*Soda Ash dari F-110 : *Produk Liquid ke R-210 :

Na2CO3 758,4263 NaHSO3 1413,8212

NaCl 1,5214 Na2CO3 37,9213

H2O 2957,8284 NaCl 1,5214

3717,7762 H2O 2835,4785

*Gas SO2 dr F-120 : 4288,7424

SO2 878,7442 Gas :

O2 0,8796 SO2 8,7004

879,6239 CO2 299,0776

O2 0,8796

308,6576

NERACA MASSA III - 3

3. REAKTOR (R-210)

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

*Campuran dari D-150 : *Larutan Na2S2O3 ke F-212 :

Na2CO3 37,9213 Na2S2O3 2040,5246

NaCl 1,5214 Na2CO3 6,4656

H2O 2835,4785 NaHSO3 70,6911

NaHSO3 1413,8212 NaCl 2,8314

4288,7424 H2O 2952,7796

*Soda Ash dari F-110 : 5073,2922

Na2CO3 653,0240356 *Gas ke WTP :

NaCl 1,3100 CO2 284,1237

H2O 0,6550

654,9890

*Sulfur dari F-130 :

S 413,2708

H2O 0,4137

413,6845

NERACA MASSA III - 4

4. TANGKI PENAMPUNG SEMENTARA (F-212)

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

*Larutan dr R-210 : *Larutan Na2S2O3 ke V-220 :

Na2S2O3 2013,3856 Na2S2O3 2040,5246

NaHSO3 3,5346 NaHSO3 70,6911

H2O 2067,5489 H2O 2952,7796

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4656

NaCl 2,8314 NaCl 2,8314

4093,7660

*Mother Liquor dr H-310 :

Na2S2O3 27,1390

NaHSO3 67,1565

H2O 885,2307

979,5262

NERACA MASSA III - 5

5. EVAPORATOR (V-220)

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

*Larutan Na2S2O3 dari F-212 : * Campuran Liquid ke S-230 :

Na2S2O3 2040,5246 Na2S2O3 2040,5246

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4656

NaHSO3 70,6911 NaHSO3 70,6911

NaCl 2,8314 NaCl 2,8314

H2O 2952,7796 H2O 1667,0953

3787,6079

*Uap Air Ke E-221 :

H2O 1285,6843

5073,2922 5073,2922

6. CRYSTALLIZER (S-230)

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

*Larutan Na2S2O3 dr V-220 : *Kristal Basah ke H-310 :

Na2S2O3 2040,5246 Na2S2O3 . 5H2O 3141,0203

Na2CO3 6,4656 Na2S2O3 28,5673

NaHSO3 70,6911 Na2CO3 6,4656

NaCl 2,8314 NaHSO3 70,6911

H2O 1667,0953 NaCl 2,8314

H2O 538,0322

NERACA MASSA III - 6

7. CENTRIFUGE (H-310)

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

*Kristal basah dr S-230 : *Kristal Basah ke B-320 :

Na2S2O3.5H2O 3141,0203 Na2S2O3.5H2O 3141,0203

Na2S2O3 28,5673 Na2S2O3 1,4284

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4656

NaHSO3 70,6911 NaHSO3 3,5346

NaCl 2,8314 NaCl 2,8314

H2O 538,0322 H2O 46,5911

3787,6079 3201,8713

*Mother Liquor ke F-212 :

H2O dari Air

Proses 393,7897 Na2S2O3 27,1390

NaHSO3 67,1565

H2O 885,2307

979,5262

NERACA MASSA III - 7

8. ROTARY DRYER (B-320)

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

*Kristal basah dari H-310 : *Kristal ke E-330 :

Na2S2O3.5H2O 3141,0203 Na2S2O.5H2O 3109,6101

Na2S2O3 1,4284 Na2S2O3 1,4141

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4009

NaHSO3 3,5346 NaHSO3 3,4992

NaCl 2,8314 NaCl 2,8031

H2O 46,5911 H2O 1,6009

3125,3284

*Campuran ke H-321 :

Na2S2O3.5H2O 31,4102

Na2S2O3 0,0143

Na2CO3 0,0647

NaHSO3 0,0353

NaCl 0,0283

H2O 44,9902

76,5430

NERACA MASSA III - 8

9. CYCLONE (H-321)

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

*Campuran dari B-320 : *Kristal ke E-330 :

Na2S2O3.5H2O 31,4102 Na2S2O3.5H2O 31,0961

Na2S2O3 0,0143 Na2S2O3 0,0141

Na2CO3 0,0647 Na2CO3 0,0640

NaHSO3 0,0353 NaHSO3 0,0350

NaCl 0,0283 NaCl 0,0280

H2O 44,9902 31,2373

*Campuran ke Pengolahan air limbah :

Na2S2O3.5H2O 0,3141

Na2S2O3 0,0001

Na2CO3 0,0006

NaHSO3 0,0004

NaCl 0,0003

H2O 44,9902

45,3057

NERACA MASSA III - 9

10.COOLING CONVEYOR (E-330)

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

*Kristal dari B-320 : *Kristal ke C-340 :

Na2S2O3.5H2O 3109,6101 Na2S2O3.5H2O 3140,7062

Na2S2O3 1,4141 Na2S2O3 1,4282

Na2CO3 6,4009 Na2CO3 6,4649

NaHSO3 3,4992 NaHSO3 3,5342

NaCl 2,8031 NaCl 2,8311

H2O 1,6009 H2O 1,6009

3125,3284 3156,5657

*Kristal dari H-321 :

Na2S2O3.5H2O 31,0961

Na2S2O3 0,0141

Na2CO3 0,0640

NaHSO3 0,0350

NaCl 0,0280

31,2373

NERACA MASSA III - 10

11.BALL MILL (C-340)

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

*Kristal dari E-330 : *Kristal ke H-341:

Na2S2O3.5H2O 3140,7062 Na2S2O3.5H2O 3234,9274

Na2S2O3 1,4282 Na2S2O3 1,4711

Na2CO3 6,4649 Na2CO3 6,6589

NaHSO3 3,5342 NaHSO3 3,6402

NaCl 2,8311 NaCl 2,9160

H2O 1,6009 H2O 1,6490

3156,5657

*Recycle :

Na2S2O3.5H2O 94,22118742

Na2S2O3 0,042846731

Na2CO3 0,193948139

NaHSO3 0,106025984

NaCl 0,084933354

H2O 0,04802807

94,6969697

NERACA MASSA III - 11

12.SCREEN (H-341)

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

Kristal dari C-340 : Kristal ke F-350 :

Na2S2O3.5H2O 3234,9274 Na2S2O3.5H2O 3140,7062

Na2S2O3 1,4711 Na2S2O3 1,4282

Na2CO3 6,6589 Na2CO3 6,4649

NaHSO3 3,6402 NaHSO3 3,5342

NaCl 2,9160 NaCl 2,8311

H2O 1,6490 H2O 1,6009

3251,2626 3156,5657

Recycle ke C-340 :

Na2S2O3.5H2O 94,2212

Na2S2O3 0,0428

Na2CO3 0,1939

NaHSO3 0,1060

NaCl 0,0849

H2O 0,0480

94,6970

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram

Satuan panas = kilo kalori

4.1 HEATER – 1 (E-142)

Komponen masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H Larutan dari M-140 : *H larutan ke D-150 :

Na2CO3 1033,8925 Na2CO3 3623,4684

H2O 6890,2805 H2O 24165,7431

NaCl 1,5686 NaCl 5,5095

7925,7417 27794,7210

*Q supply 37506,4858 *Q loss 993,4490

NERACA PANAS IV - 2

4.2 ABSORBER ( D – 150 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H Larutan dari E-142: *H Larutan keluar k R -210 :

Na2CO3 3623,4684 NaHSO3 7687,6526

H2O 24165,7431 Na2CO3 155,0839

NaCl 5,5090 H2O 19827,2204

27794,7205 NaCl 4,7141

27674,6710

*H Gas dari F – 102 :

SO2 886,4679 * H gas keluar :

O2 2,0199 SO2 18,8468

888,4878 CO2 1133,5572

O2 5,1596

1157,5635

*∆H Reaksi 149,0262673

NERACA PANAS IV - 3

4.3 REAKTOR ( R – 210 )

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

*H Larutan dari D-150: *H Larutan Keluar ke V-220 :

NaHSO3 7687,6526 Na2S2O3 15775,3214

Na2CO3 155,0839 Na2CO3 61,6975

H2O 19827,2204 NaHSO3 896,8928

NaCl 4,7141 NaCl 20,5416

27674,6710 H2O 48234,4465

64988,8998

*H Soda Ash dr F -110 :

Na2CO3 890,2073 *H Gas Keluar :

H2O 1,5258 CO2 2491,6345

NaCl 1,3506

893,0837

*∆H Reaksi 348,1884

*H Sulfur dr F-130 :

S 358,6519 *Q loss 2047,4396

H2O 0,9637

359,6156

*Q steam 38553,1640

NERACA PANAS IV - 4

4.4 EVAPORATOR ( V – 220 )

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

*H larutan dari R-210 : *H larutan ke S-230 :

Na2S2O3 15775,3214 Na2S2O3 20282,5561

Na2CO3 61,6975 Na2CO3 79,3254

NaHSO3 896,8928 NaHSO3 1153,1479

NaCl 26,0324 NaCl 29,0627

H2O 48234,4465 H2O 35034,4137

64994,3906 56578,5058

*Q Steam 823079,8823 *ΔH uap 831495,7671

TOTAL 888074,2729 888074,2729

4.5 CRYSTALLIZER ( S – 230 )

Panas Masuk (kkal/jam) Panas Keluar (kkal/jam)

*H larutan masuk dari V-220 : *H kristal keluar ke H-310 : Na2S2O3 20282,5561 Na2S2O3.5H2O 7642,3052

Na2CO3 79,3254 Na2S2O3 44,1709

NaHSO3 1153,1479 Na2CO3 12,3395

NaCl 29,0627 NaHSO3 179,3786

H2O 35034,4137 NaCl 4,5176

56578,5058 H2O 7882,7117

15765,4235

*H kristalisasi 143893,1449

*Q pendingin 184706,2272

NERACA PANAS IV - 5

4.6 HEATER – 2 (E-313)

Komponen masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H Larutan masuk dari M-140 : *H Larutan keluar ke D-150 :

Na2CO3 41,9624 Na2CO3 209,8118

H2O 170,4096 H2O 852,0482

NaCl 2887,3414 NaCl 14460,4814

3099,7134 15522,3413

*Qsupply 13043,7593 *Q loss 621,1314

NERACA PANAS IV - 6

4.7 ROTARY DRYER ( B – 320 )

Komponen Masuk (kkal) Komponen Keluar (kkal)

*H kristal dari H-310 : *H Kristal ke E-330 :

Na2S2O3.5H2O 7642,3052 Na2S2O3.5H2O 21616,8060

Na2S2O3 2,2085 Na2S2O3 6,2470

Na2CO3 12,3395 Na2CO3 34,9032

NaHSO3 8,9689 NaHSO3 25,3693

NaCl 4,0884 NaCl 11,5904

H2O 151,9653 H2O 14,9305

7821,8759 21709,8464

*H Udara panas masuk dari E-323: H Campuran ke H-321 :

Udara panas masuk 52148,4190 Na2S2O3.5H2O 1003,1511

H2O uap 1064,2534 Na2S2O3 0,3877

53212,672 Na2CO3 3,3568

NaHSO3 2,4275

NaCl 0,2325

H2O 15015,7725

udara panas keluar 21070,0129

H2O uap 342,6018

37437,9430

Q loss 1886,7587

NERACA PANAS IV - 7

4.8 HEATER – 3 ( E – 323)

Komponen masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H udara bebas dari G-322 : *H Udara panas ke B-320 :

Udara 5423,9172 Udara 53212,6723

*Qsupply 50303,9527 *Q loss 2515,1976

55727,8699 55727,8699

4.9 COOLING CONVEYOR ( E – 330 )

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

*H kristal dari B-320 : *H kristal ke H-341 :

Na2S2O3.5H2O 21616,8060 Na2S2O3.5H2O 5458,2435

Na2S2O3 6,2470 Na2S2O3 1,5774

Na2CO3 34,9032 Na2CO3 8,8131

NaHSO3 25,3693 NaHSO3 6,4057

NaCl 11,5904 NaCl 0,3521

H2O 14,9305 H2O 3,7294

21709,8464 5481,6880

*H Kristal dari H-321 : *Q pendingin 16474,3415 Na2S2O3.5H2O 245,2967

Na2S2O3 0,0709

Na2CO3 0,3961

NaHSO3 0,2879

NaCl 0,0159

` 246,1831

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram

Satuan panas = kilo kalori Suhu reference = 25 oC

1. SILO SODA ASH (F-110)

Fungsi : menampung bahan baku soda ash

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung bahan padat Kondisi Operasi : P : 1 atm (atmospheric pressure)

T : suhu kamar

Waktu penyimpanan : 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 1993 cuft = 56,5 m3 Diameter : 9,5 ft

Tinggi : 28,4 ft Tebal shell : ¼ in Tebal tutup atas : ¼ in

inlet

SPESIFIKASI ALAT V - 2

Tebal tutup bawah : ¼ in

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

2. BUCKET ELEVATOR – 1 (J-111)

Fungsi : memindahkan soda ash dari ke silo F-110 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 14 ton/jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing : 12 in

Tinggi Elevator : 43,3 ft Ukuran Feed (maximum) : ¾ in

Bucket Speed : (1,4 / 14) x 225 ft/mnt = 20 ft/menit Putaran Head Shaft : (1,4 / 14) x 43 rpm = 4 rpm

Lebar Belt : 7 in Power total : 3 hp

Alat pembantu : Hopper Chute (pengumpan) IN

SPESIFIKASI ALAT V - 3

Jumlah : 1 buah

3. BELT CONVEYOR – 1 (J-112)

Fungsi : memindahkan bahan dari F-110 ke R-210

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

Spesifikasi :

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

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

Belt speed : (0,6 / 32) x 100 ft/mnt = 1,9 ft/min Panjang : 40 ft

Sudut elevasi : 11,3 o Power : 4 Hp Jumlah : 1 buah

Masuk

Keluar

SPESIFIKASI ALAT V - 4

4. TANGKI GAS SULFUR DIOXIDE (F-120)

Fungsi : menampung liquid SO2

Type : silinder horizontal dengan tutup dished Dasar pemilihan : sesuai dengan bahan bertipe gas liquid Kondisi Operasi : P : 3,83 atm = 388 kpa

T : 32,2 oC

Waktu penyimpanan : 7 hari

Spesifikasi :

Fungsi : menampung gas sulfur dioxide dalam bentuk liquid Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 9287,1178 cuft = 263 m3 Tekanan : 3,83 atm

Diameter : 16 ft Panjang : 48 ft Tebal shell : 0,5 in Tebal tutup : 0,5 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 276) Jumlah : 2 buah

Masuk

SPESIFIKASI ALAT V - 5

5. SILO SULFUR (F-130)

Fungsi : menampung bahan baku sulfur untuk reaktor

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung bahan padat Kondisi Operasi : P : 1 atm (atmospheric pressure)

T : suhu kamar

Waktu penyimpanan : 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 1441 cuft = 40,8 m3 Diameter : 8,5 ft

Tinggi : 25,5 ft Tebal shell : ¼ in Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) inlet

SPESIFIKASI ALAT V - 6

6. BUCKET ELEVATOR – 2 (J-131)

Fungsi : memindahkan sulfur ke R-210

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 40,4 ft Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (0,4 / 14) x 225 ft/mnt = 7 ft/menit Putaran Head Shaft = (0,4 / 14) x 43 rpm = 2 rpm

Lebar Belt = 7 in Power total = 3 hp

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

IN OUTLET

SPESIFIKASI ALAT V - 7

7. MIXER (M-140)

Fungsi : Mencampur soda ash dengan air.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis dilengkapi Pengaduk

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure) * Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)

* Waktu operasi = 1 jam

Spesifikasi :

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 4 ft Tinggi Shell : 8 ft Tebal Shell : 3/16 in Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tinggi Tutup : 0,4 ft Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller. Diameter impeler : 1,334 ft

Panjang blade : 0,334 ft Lebar blade : 0,267 ft Power motor : 6 hp

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

SPESIFIKASI ALAT V - 8

8. POMPA – 1 (L-141)

Fungsi : Memindahkan bahan dari M-140 ke D-150 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas (<10 cP) dan tekanan yang rendah.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 114,955 cuft/jam Diameter pipa : 1 ½ in

Effisiensi pompa : 20 % Effisiensi motor : 70% Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah

9. HEATER – 1 (E-142)

Fungsi : memanaskan larutan soda ash sebelum masuk ke absorber Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger

Dasar Pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

SPESIFIKASI ALAT V - 9

Spesifikasi :

Fungsi : memanaskan bahan dari suhu 32oC ke suhu 40oC Type : 1-2 shell and tube exchanger (fixed tube)

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

Pitch = 1 square Jumlah tube = 76 buah Passes = 2

Shell Side : ID = 12 in : Passes = 1

Bahan konstruksi shell : carbon steel

Heat exchanger Area : 238,7008 ft = 72,7560 m Jumlah Exchanger : 1 buah

10.KOLOM ABSORBER (D-150)

Fungsi : Menyerap larutan soda ash dengan gas SO2.

Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish dilengkapi dengan : packing raschig ring dan sparger

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk penyerapan pada 1 atmospheric

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 40°C (suhu kamar)

SPESIFIKASI ALAT V - 10

Spesifikasi : Dimensi tangki :

Volume : 102,29 cuft = 3 M3 Diameter : 3,2 ft

Tinggi : 16 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah : 2 buah (1 buah standby)

Spesifikasi packing :

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standard : (Van Winkle : 607)

Packing disusun secara acak (randomize) Ukuran packing : 1 in

Tebal packing : 1/8 in Free gas space : 73% Jumlah packing : 138 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Sparger : Type : Standard Perforated Pipe

Bahan konstruksi : commercial steel

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,30 mm

Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 56 buah Bagian Bawah :

Diameter lubang : 4,4 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 55 buah

SPESIFIKASI ALAT V - 11

11.POMPA – 2 (L-151)

Fungsi : Memindahkan bahan dari D-150 ke R-210 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas (<10 cP) dan tekanan yang rendah.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 134,4959 cuft/jam Diameter pipa : 1 ½ in

Effisiensi motor : 80% Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah

12.REAKTOR (R-210)

Perhitungan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama

13.TANGKI PENAMPUNG SEMENTARA (F-211)

Fungsi : menampung larutan sodium thiosulfate selama 24 jam Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish

SPESIFIKASI ALAT V - 12

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Kapasitas penyimpanan = 24 jam proses

Spesifikasi :

Volume : 4473.88 cuft = 127 M3 Diameter : 17 ft

Tinggi : 17 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

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

14.POMPA – 3 (L-212)

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-212 ke V-220 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas (<10 cP) dan tekanan yang rendah. Masuk

SPESIFIKASI ALAT V - 13

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 149,1293 cuft/jam Diameter pipa : 2 inch

Effisiensi motor : 80% Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah

15.EVAPORATOR (V-220)

Fungsi : Memekatkan larutan sodium thiosulfate

Type : St andard Vert ical Tube Evaporat or ( calandria ) Dasar Pemilihan : sesuai unt uk kadar pemekat an yang rendah (<70%)

Spesifikasi :

Bagian Shell

Diameter evaporator : 6,4436 ft Diameter center wall : 9,67 ft Tinggi shell : 12,89 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup : 3/16 in Tube calandria

Ukuran : ¾ in OD, 16 BWG, 1 in Z pitch Panjang Tube : 5 ft

SPESIFIKASI ALAT V - 14

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA – 240 Jumlah Evaporator : 2 buah (1 standby running)

16.BAROMETRIC CONDENSOR (E-221)

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

Dasar pemilihan : sesuai dengan kondisi tekanan yang vacuum

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel Volumetrik uap : 472.408 cuft/mnt

Diameter pipa : 12 in ( asumsi aliran turbulent ) Panjang total pipa : 33,4 ft

Tekanan : 1,8341 psia Air pendingin : 171 kg/jam Jumlah alat : 1 buah

SPESIFIKASI ALAT V - 15

17.POMPA – 4 (L-222)

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

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas (<10 cP) dan tekanan yang rendah.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 111,3366 cuft/jam Diameter pipa : 2 inch

Effisiensi motor : 60% Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah

18.CRYSTALLIZER (S-230)

Fungsi : Krist alisasi larut an sodium t hiosulfat e

menjadi krist al sodium t hiosulfat e pent ahydrat e Type : Sw enson-Walker Cryst allizer

SPESIFIKASI ALAT V - 16

Spesifikasi :

Kapasitas : 103.857716 cuft Diameter : 3,68 ft

Panjang : 12,26 ft

Luas Cooling Area : 139.3026 ft2/ft3 Power : 2 hp

Jumlah : 2 buah (1 buah standby running)

19.CENTRIFUGE (H-310)

Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat

Type : Disk-Bow ls Cent rifuge (aut omat ic cont inuous discharge cake)

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon Steel Kapasitas rekomendasi : 5 - 50 gpm Diameter Bowl : 13 in Speed : 7500 rpm Maximum Centrifugal Force : 10400 lbf/ft2 Power Motor : 6 Hp

SPESIFIKASI ALAT V - 17

20.POMPA – 5 (L-311)

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-310 ke F-212 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas (<10 cP) dan tekanan yang rendah.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 30,7282 cuft/jam Diameter pipa : ½ inch

Effisiensi motor : 60% Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah

21.HEATER – 2 (E-312)

Fungsi : memanaskan mother liquor sebelum masuk ke F-312 Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger

Dasar Pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

SPESIFIKASI ALAT V - 18

Spesifikasi

Tube : OD = ¾ in 16 BWG Panjang = 8,7 ft

Pitch = 1 square Jumlah tube = 52 buah Passes = 2

Shell Side ID = 10 in Passes = 1 Bahan konstruksi shell : carbon steel

Heat exchanger Area : 88,8061 = 27,0681 m Jumlah Exchanger : 1 buah

22.SCREW CONVEYOR (J-313)

Fungsi : memindahkan bahan dari H-310 ke B-320 Type : Plain spout s or chut es

Dasar pemilihan : Umum digunakan unt uk padat an dengan sist em t ert ut up

Spesifikasi :

Kapasitas : 79,75 cuft/jam Panjang : 30 ft

Diameter : 9 in Kecepatan putaran : 12 rpm Power : 1 hp Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI ALAT V - 19

23.ROTARY DRYER (B-320)

Fungsi : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas Dasar pemilihan : sesuai untuk pengeringan padatan

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

Spesifikasi :

Kapasitas : 3201,8713 kg/jam Diameter : 1,1 m

Panjang : 5 m Tebal isolasi : 4 in Tebal shell : 3/16 in Tinggi bahan : 0,6 ft Sudut rotary : 19° Time of passes : 4,8 menit Jumlah flight : 12 buah Power : 15 hp Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI ALAT V - 20

24.CYCLONE (H-321)

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

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Spesifikasi :

Kapasitas : 166,878 cuft/dt Diameter partikel : 0,000025ft Tebal shell : 3/16 in Tebal Tutup atas : 3/16 in Tebal Tutup bawah : 3/16 in Jumlah : 1 buah

Bc Hc Gas in De Sc Lc Dc Zc Jc

Dust Out Gas Out

Bc = 1/4 Dc De = 1/2 Dc Hc = 1/2 Dc Lc = 2 Dc Sc = 1/8 Dc Zc = 2 Dc Jc = 1/4 Dc

Perry 6ed ; Figure. 20-106

Tampak Atas

SPESIFIKASI ALAT V - 21

25.BLOWER (G-322)

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke E-323 Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 2167.146.96 5 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 18 hp Jumlah : 1 buah

26.HEATER – 3 (E-323)

Fungsi : memanaskan udara dari 32oC menjadi 82,22oC Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger

Dasar Pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

SPESIFIKASI ALAT V - 22

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in 16 BWG Panjang = 5,5 ft

Pitch = 1 square Jumlah tube = 52 buah Passes = 2

Shell Side ID = 10 in Passes = 1 Bahan konstruksi shell = carbon steel

Heat exchanger Area = 56,1418 = 17,11202 m Jumlah Exchanger = 1 buah

27.COOLING CONVEYOR (E-330)

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

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 66,15 cuft/jam Panjang : 70 ft

Diameter : 9 in Kecepatan putaran : 12 rpm Power : 2,0 hp Jumlah : 1 buah

INLET

OUTLET Tampak

Depan

Tampak Samping JAKET

SPESIFIKASI ALAT V - 23

28.BUCKET ELEVATOR – 3 (J-331)

Fungsi : memindahkan kristal dari E-330 ke C-340 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan kristal dari E-260 ke C-270 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator Kapasitas maksimum : 14 ton/jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing : 12 in

Tinggi Elevator : 58,4 ft Ukuran Feed (maximum) : ¾ in

Bucket Speed : (3,1 / 14) x 225 ft/mnt = 42 ft/menit Putaran Head Shaft : (3,1 / 14) x 43 rpm = 8 rpm

Lebar Belt : 7 in Power total : 4 hp

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

IN OUTLET

SPESIFIKASI ALAT V - 24

29.BALL MILL (C-340)

Fungsi : Menghaluskan kristal sampai 200 mesh

Type : Ball M ill Grinding Syst em, Air-Lift Type

Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai dengan bahan dan kapasitas. Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi = Suhu kamar Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Fungsi : Menghaluskan padatan sampai 10 mesh Type : Marcy Ball Mill

Sieve number : No. 8 Kapasitas maksimum : 80 ton/hari Ukuran ball mill : 4 ft x 3 ft Mill Speed : 30 rpm Power : 20 hp

Bola Baja : - Ball charge : 2,73 ton

- Ukuran bola baja : 5” , 3 ½ “ , 2 ½ “ - Jumlah bola 5” : 177 buah

- Jumlah bola 3½“ : 516 buah - Jumlah bola 2½“ : 1416 buah Jumlah ball mill : 1 buah

SPESIFIKASI ALAT V - 25

30.SCREEN (H-341)

Fungsi : M emisahkan krist al ukuran 200 mesh.

Type : Elect rical Vibrat ing Screen (Perry 7ed ; fig.19-18)

Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai dengan bahan dan kapasitas. Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi = 30°C (Suhu kamar) Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Fungsi : Memisahkan kristal ukuran 100 mesh.

Type : Electrical Vibrating Screen (Perry 7ed ; fig.19-18) Kapasitas : 2,6 ton/jam

Speed : 50 vibration/dt ; P = 3 Hp (Peter’s 4ed : 567) Ty Equivalent design : 100 mesh

Sieve No. : No. 10

Sieve design : standard 1,68 mm Sieve opening : 1,68 mm

Ukuran kawat : 0,810 mm Effisiensi : 99,84 % Jumlah : 1 buah

SPESIFIKASI ALAT V - 26

31.BUCKET ELEVATOR – 4 (J-342)

Fungsi : memindahkan kristal dari H-341 ke j-343

Type : Cont inuous Discharge Bucket Elevat or

Dasar pemilihan : unt uk memindahkan bahan dengan ket inggian t ert ent u

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan kristal dari E-260 ke C-270 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator Kapasitas maksimum : 14 ton/jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing : 12 in

Tinggi Elevator : 58,4 ft Ukuran Feed (maximum) : ¾ in

Bucket Speed : (0,1 / 14) x 225 ft/mnt = 2 ft/menit Putaran Head Shaft : (0,1 / 14) x 43 rpm = 1 rpm

Lebar Belt : 7 in Power total : 4 hp

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

IN OUTLET

SPESIFIKASI ALAT V - 27

32.BELT CONVEYOR – 2 (J-343)

Fungsi : memindahkan bahan dari J-342 ke C-340

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

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari J-272 ke C-270

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in - trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,1 / 32) x 100 ft/mnt = 1 ft/min Panjang : 21 ft

Sudut elevasi : 16,7 o Power : 3 Hp Jumlah : 1 buah

Masuk

Keluar

SPESIFIKASI ALAT V - 28

33.SILO SODIUM THIOSULFATE (F-360)

Fungsi : Menampung produk sodium thiosulfate pentahydrate Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

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

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung produk sodium thiosulfate pentahydrate Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Volume : 6664,62 cuft = 189 m3

Diameter : 14,1 ft Tinggi : 42,4 ft Tebal shell : 1/4 in Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : 3/8 in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah : 2 buah

inlet

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR ( R - 210 )

Fungsi : Mereaksikan sodium bisulfite dengan soda ash dan sulfur membentuk sodium thiosulfate.

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

Kondisi Operasi :

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

Waktu operasi : 1 jam (Keyes)

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 semua bahan baku merupakan fase cair sedangkan produk merupakan padatan terlarut, maka dipilih jenis reaktor tangki berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 2

Pertama-tama larutan sodium bisulfite diumpankan pada bagian atas reaktor kemudian ditambahkan soda ash dan sulfur. Pada saat terjadi pencampuran, reaksi yang terjadi bersifat endothermis, sehingga membutuhkan supply panas dari steam untuk mempertahankan suhu sistem menjadi 60°C. Setelah 1 jam proses, maka produk reaksi dikeluarkan pada bagian bawah reaktor yang sudah diatur otomatis.

Perhitungan :

1. Feed larutan sodium bisulfite dari kolom absorber D-150 :

Bahan Masuk :

Komponen Berat (kg/jam) Fraksi Berat ρ (gr/cc)

Na2CO3 37,9213 0,00884 2,533

NaCl 1,5214 0,00035 2,163

H2O 2835,4785 0,66114 1

NaHSO3 1413,8212 0,32966 1,48

4288,7424 1

ρ campuran =

∑

_ρfraksi_komponenberat 1

(Himmelblau , 249)

ρ campuran

=

= 1,13 gr/cc

= 1,13 gr/cc x 62,43 = 70,3 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft) Rate massa = 4288,7424 kg/jam = 9455,0585 lb/jam

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 70,3 9455.05850

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 3

2. Feed soda ash dari tangki F-110 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat ρ (gr/cc) [Perry 7ed;T,2-1]

Na2CO3 653,0240 0,9970 2,533

NaCl 1,310 0,0020 2,163

H2O 0,6550 0,0010 1,000

654,9890 1,0000

Rate massa = 654,9890 kg/jam = 1444,0036 lb/jam

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1 × ρ

∑

= 157,9 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 157,9 1444,0036

= 9,145 cuft/jam

3. Feed sulfur dari tangki F-130 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat ρ (gr/cc) [Perry 7ed;T,2-1]

S 413,2708 0,9990 2,046

H2O 0,4137 0,0010 1,000

413,6845 1,0000

Rate massa = 413,6845 kg/jam = 912,018179 lb/jam

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1 × ρ

∑

= 127,6 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 127,6

912,018179 _{= 7,1475 cuft/jam}

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 4

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Reaktor

2. Perencanaan Sistem Pengaduk

3. Perencanaan Sistem Pemanas

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR

Total rate volumetrik = 150,71 cuft/jam

ρ campuran = 75 lb/cuft (produk bawah) Waktu operasi = 1 jam

Direncanakan digunakan 1 tangki untuk proses continuous per jam, sehingga Volume tangki = 150,71 cuft/jam x 1 jam = 150,71 cuft

Asumsi volume bahan (liquid) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki,

Volume tangki = 150,71 / 80% = 188,389 cuft

a) Menghitung Dimensi Reaktor

Diambil dimension ratio H

D = 2 (Ulrich ; T,4-27 : 248)

Dengan mengabaikan volume dished head,

Volume tangki = π

4. D 2

. H

188,389 =

4

π

. D2 . 2 D

D = 6,2 ft = 74,57 in = 1,89 m (Dmaksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 5

b) Mencari ketinggian cairan dalam Reaktor

Volume head = 0,000049 D3

Volume cairan di shell = 0,00030449 cuft

Volume cairan di shell = 150,7112 - 0,00030449 = 150,7108999 ft Tinggi cairan (ZL) = 4,9719 ft

c) Menentukan tebal dinding reactor

t min = C

P 6 , 0 fE

ri

P ₊

−

× _{[Brownell & Young ,pers,13-1,hal,254]}

dengan : t min = tebal shell minimum; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint, faktor pengelasan, E = 0,85

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel SA 240 karena cairan dalam reactor mengandung sulphur yang bersifat korosif maka f = 15600 psi [Perry 7ed,T,28-11]

Tekanan Operasi = 1 atm

= 14,7 psi = 2116,8 lbf/ft2 P hidrostatis = ρ(g/gc)ZL = 0,1652 psi P pada reactor = 14,7 + 0,1652 = 14,8652 psi Ri = ½ D = 3,1070 ft = 0,947 m = 37,2845 in Sehingga tebal dinding reactor :

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 6

tmin =

tmin = 0,1668 in = 0,4237 cm

maka digunakan tebal = 0,25 in ( Brownell, halaman 90 )

d) Menentukan tebal head

OD head = 74,979 in Dipakai OD standar = 75 in

Dari Brownell & Young table 5,7 untuk OD 75 in t = 4,375 in

icr = 4,75 in r = 75 in maka :

W = 1,7368 (Brownell 7,76)

Sehingga :

t head = C

P fE

rW

P ₊

− ×

2 , 0 .

2 [Brownell 7,77]

keterangan :

P = tekanan perancangan R = jari – jari tangki F = Allowable stress E = effisiensi pengelasan

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 7

C = corrosion allowance W = lebar head

Tebal head = 0,1970 in

Diambil tebal standar = 0,25 in = 0,0208 ft

e) Menentukan tinggi head

Untuk tebal head ¼ in dipilih standard straight flange 1,5 – 2,5 Dipilih sf = 1,5

Dari persamaan di figure 5,8 Brownell & Young

BC = r – icr = 69,25 in AB = (ID/2) – icr

= 32,53 in AC = (BC2 – AB2)0,5

= 61,13 in B = r – AC

= 12,87 in

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 8

Tutup bawah, conis :

Tebal conical =

(

)

C

0,6P -fE cos 2 D . P +

α [Brownell,hal,118; ASME Code]

dengan α = ½ sudut conis = 30°/2 = 15°

tc =

(

) (

)

(

)

8

1 5 6 , 0 8 , 0 36000 15 cos 2 12 6,2 86 , 14 + × − × × × ×

o ≈ 0,176 in = 3/16 in

Tinggi conical :

h =

(

)

2 m D

tgα× −

[Hesse, pers,4-17]

Keterangan : α = ½ sudut conis ; 15°

D = diameter tangki ; ft

m = flat spot center ; 12 in = 1 ft

maka h =

(

)

2 1 D 15

tg o × −

= 2 2 , 5 268 ,

0 × _{= 0,7 ft}

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 9

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade, Dari ( Perry 6ed ; p,19-9 ) : Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 6,2141 = 2,0714 ft Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,2 x 2,0714 = 0,4143 ft Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 2,0714 = 0,52 ft

Penentuan putaran pengaduk :

V = π x Da x N (Joshi; hal,389)

Dengan : V = peripheral speed ; m/menit Untuk pengaduk jenis turbin :

peripheral speed = 200 – 250 m/menit (Joshi; hal,389) Da = diameter pengaduk ; m N = putaran pengaduk ; rpm Diambil putaran pengaduk , N = 120 rpm = 2 rps

Da = 2,0714 ft = 0,6314 m

V = π x 0,6314 x 120 = 237,898 m/mnt (memenuhi range 200 – 250 m/mnt) Karena kecepatan peripheral memenuhi range , maka pemilihan kecepatan putaran pengaduk 120 rpm memenuhi syarat,

Penentuan Jumlah Pengaduk :

Jumlah Impeller =

gki tan Diameter

sg liquid

tinggi ×

(Joshi; hal,389)

Da E

J H

Dt L W

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 10

sg bahan =

) O H ( reference bahan 2 ρ ρ = cuft / lb cuft / lb 43 , 62

75 _{= 1,201}

Jumlah Impeller =

5 1,201 43 , 12 %

80 × × _≈

2 buah Jarak pengaduk = 1,5 Da = 1,5 x 2,0714 ft = 3,11 ft

Bilangan Reynolds ; NRe :

Putaran pengaduk , N = 120 rpm = 2 rps

ρ campuran = 75 lb/cuft

µ bahan = reference

reference sg

bahan

sg _×µ

= 0,00085 0,996

1,201_×

= 0,00103 lb/ft dt (berdasarkan sg bahan)

NRe =

µ × ×

ρ Da2 N

≈ 624835,91

Karena NRe > 10000 , maka digunakan baffle, [Perry 6ed ; hal 19-8]

Untuk NRe > 10000 diperlukan 4 buah baffle , sudut 900 (Perry, 6ed , hal, 19-8 )

Lebar baffle, J = J/Dt = 1/12

Lebar baffle, J = 1/12 x Dt = 1/12 x 6,2 = 0,517 ft

Power pengaduk :

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan persamaan 5,5 Ludwig,

halaman190 dengan persamaan :

P = 3

( ) ( )

N 3 D 5

g K

× ×

ρ

× [Ludwig,Vol-1,pers,5,5,hal,190]

dengan : P = power ; hp

K3 = faktor mixer (turbin) = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T,5,1,hal,192]

g = konstanta gravitasi ; 32,2 ft/dt2 x lbm/lbf

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 11

N = kecepatan putaran impeller ; rps D = diameter impeller ; ft

P =

( ) (

3

)

5

2,0714 2,2

0 , 75 2 , 32

3 ,

6 _{× × × = 2426,0 lb,ft/dt = 3,9 hp (1 lb,ft/dt=1/550 hp)}

Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 3,9 hp = 7,8 hp Perhitungan losses pengaduk :

Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10 %(Joshi:399)

Gland losses 10 % = 10 % x 7,8 ≈ 0,78 hp (minimum=0,5)

Power input dengan gland losses = 7,8 + 0,78 = 8,58 hp Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 8,14 ≈ 1,63 hp

Power input dengan transmission system losses = 8,14 + 1,63 = 9,77 hp Digunakan power motor = 10 hp

3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern , hal 719 ) Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 40°C

Q = 220202,7301 kkal/jam = 873821 Btu/jam

Suhu masuk rata-rata = 35°C = 95°F Suhu kenaikan reaksi = 60°C = 140°F

∆T = 140 – 95 = 45°F

Kebutuhan media = 78 kg/jam = 171,5182 lb/jam Densitas media = 0,1 lb/cuft (densitas steam)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 12

Rate volumetrik =

cuft / lb jam / lb bahan bahan rate

ρ = 1715,182 cuft/jam = 2,85 cuft/dt

Asumsi kecepatan aliran = 10 ft/dt [Kern, T,12, hal, 845]

Luas penampang =

dt / ft dt / cuft aliran tan kecepa volumetrik rate

= 2,85 / 10 = 0,285 ft2

Luas penampang = π/4 (D22 - D12)

dengan : D1 = diameter dalam jaket

D2 = diameter luar bejana = Di bejana + (2 x tebal)

= 6,2 + 2 ( 3/16 in ≈ 0,02 ft ) = 6,24 ft Luas penampang = π/4 (D22 - D12)

0,21 = π/4 (D22 – 6,24 2)

D2 = 6,27 ft

Spasi =

2 D D₂ − ₁

=

2 ,24 6 6,27−

= 0,015 ft = 0,18 in ≈ 3/16 in

Perhitungan Tinggi Jaket :

UD = 120 (Kern, Tabel 8)

A =

t U

Q

D×∆

=

45 120 162389.305

× = 30 ft

2

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 +

(

D−m

)

+0,785d2(Hesse : pers, 4-16)

m = 12 in = 1 ft (Hesse : 85)

h : tinggi conical = 0,5 ft

d : Indise Diameter Jaket = 6,24 ft D : Outside Diameter Jaket = 6,27 ft

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 +

(

D−m

)

+0,785d2= 8,1493 ft2

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 13

30 = (π . (6,27) . h ) + 8,1493 hjaket = 2 ft

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 14

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 6,2 ft

Tinggi Shell : 14,318 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 1,218 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 0,7 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T,28-11)

Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller, Diameter impeler : 1,667 ft

Panjang blade : 0,417 ft Lebar blade : 0,334 ft

Power motor : 10 hp

Sistem Pemanas

Diameter jaket : 5,07 ft

Tinggi jaket : 8 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Tebal Jaket : 3/16 in

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 tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat instrumentasi maka :

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

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

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

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

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 2

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

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

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

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

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

- Akurasi hasil pengukuran. - Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut. Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 3

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan. - Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

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

1. Sensing / Primary Element / Sensor.

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

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing element

dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data analog menjadi

digital), digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data digital (dapat dibaca).

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

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 4

terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.

Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya : 1. Flow Control ( F C )

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

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

Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki 4. Weight Control ( W C )

Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari tangki 5. Pressure Control ( P C )

Mengontrol tekanan pada suatu aliran / alat 6. Temperature Control ( T C )

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 5

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik

NO NAMA ALAT KODE Instrumentasi

1. SILO SODA ASH ( F - 110 ) WC ; FRC

2. TANGKI GAS SULFUR DIOXIDE ( F - 120 ) PI

3. SILO SULFUR ( F - 130 ) WC

4. MIXER ( M - 140 ) FC ; LC

5. POMPA - 1 ( L - 141 ) LC

6. HEATER – 1 ( E – 142 ) TC

7. KOLOM ABSORBER ( D - 150 ) PC ; LC

8. POMPA - 2 ( L - 151 ) LC

9. REAKTOR ( R - 210 ) TC ; LC

10. TANGKI SEMENTARA ( F - 211) LI

11. POMPA - 3 ( L - 212 ) FC

12. EVAPORATOR ( V - 220 ) PC ; LC

13. BAROMETRIC CONDENSER ( E - 221 ) PC

14. POMPA - 4 ( L - 222 ) LC

15. CRYSTALLIZER ( S - 230 ) TC

16. POMPA - 5 ( L - 311 ) FC

17. HEATER - 2 ( E - 312 ) TC

18. BLOWER ( G – 322 ) FC

19. HEATER - 3 ( E - 323 ) TC

20. COOLING CONVEYOR ( E - 330 ) TC

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 6

VII.2. Keselamatan Kerja

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

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

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

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

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

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

XII - 1

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

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

XII.1. Pembahasan

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

Pasar

Kebutuhan dalam negeri akan sodium thiosulfate yang selama ini masih diimpor, hal ini akan menguntungkan dalam segi pangsa pasar dalam negeri. Karena bahan dasarnya yang dapat diperoleh secara mudah di dalam negeri di Indonesia. Sehingga keadaan tersebut akan mampu menjadi modal dalam persaingan internasional dan persaingan domestik.

Lokasi

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

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN XII -

PRA RENCANA PABRIK SODIUM THIOSULFATE

2

Teknis

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

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 1.158.862.666.762.50 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 19.723.822.896.00 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 1.178.586.489.658.50 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 107.263.334.702.30 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 12.487.211.688.75

- Steam = 116.395 lb/hari

- Air pendingin = 177 M3/hari

- Listrik = 8.106 kWh/hari

- Bahan Bakar = 4.707 liter/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 399.961.203.161.68 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 870.001.197.120.00 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 20 %

* Internal Rate of Return : 31,7 %

* Rate On Equity : 41,6 %

* Pay Out Periode : 3,2 Tahun

* Break Even Point (BEP) : 33,41 %

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN XII -

PRA RENCANA PABRIK SODIUM THIOSULFATE

3

XII.2. Kesimpulan

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

Kapasitas : 25.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 192 orang

Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp. 1.439.525.538.468.89 Pay Out Periode : 3,2 tahun

Bunga bank : 20 %

Internal Rate of Return : 31,7 %

Rate on Equity : 41,6 %

Break Even Point : 33,41 %

1

DAFTAR PUSTAKA

American Socity of Civil Engineers, 1990, “Water Treatment Plant Design”,

2ed ; America Water Works Association, McGraw-Hill Book Co., NY.

Austin G.A., “ Shreve’s Chemical Process Industried “ , 5TH edition ,

Mc. Graw Hill Book Company, Inc, New York, 1960.

Badger , W.L. and Banchero , J.T. , 1955 , ”Introduction to Chemical

Engineering” , Int ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Biro Pusat Statistik , “Export – Import Sektor Industri”

Brownell,L., E. Young, 1959,“Process Equipment Design”,

John Wiley & Sons Inc. ,N.Y.

Faith, W.L, Keyes, D.B & Clark, R.L, 1960, “Industrial Chemical”, 4th ed.

John Wiley & Sons, Inc, New York.

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

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

Allyn and Bacon Inc. , Boston.

Harriot, P , 1964 , ” Process Control” , TMH ed , McGraw Hill Book

Company Inc. , New Delhi

Hawley,G. Gessner, 1981, “The Condensed Chemical Dictionary” , 10ed

Van Nostrand Renhold Company, New York.

Hesse,H.C. , 1962 , “Proses Equipment Design” , 8th prnt ,

Van Nostrand Reinhold Company Inc. , New Jersey

Himmelblau, D.M. , 1989 , “Basic Principles and Calculations in Chemical

Engineering” , 5 ed , Prentice-Hall International , Singapore

Hougen, O.A. , Watson, K.M. , 1954, “ Chemical Process Principles “ , part 1 ,

2nd ed. , John Wiley & Sons Inc,New York

Hugot,E , 1972, “Handbook Of Cane Sugar Engineering” , 2ed

p. 490 , Elsevier Publishing Company, Amsterdam.

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

2

Johnstone, S.I. ,1961, “Minerals for The Chemical & Allied Industries”, 2 ed ,

John Wiley & Son , New York.

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

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

Van Nostrand Reinhold Company Inc. , New York.

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

McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

Koppel, L , 1965 , ”Process Systems Analysis and Control” , Int ed , McGraw

Hill Book Company Inc. , New York.

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

Inc, New York.

Levenspiel,O , 1962 , “Chemical Engineering Reaction” , 2 ed ,

John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Ludwig, 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

Plants” , Vol 1-2 , 2nd ed , Gulf Publishing Co., Houston, Texas.

Maron, Lando , 1974 , ”Fundamentals of Physical Chemistry” , Int ed ,

Macmillan Publishing Co. Inc. , New York.

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

McGraw-Hill Book Company Inc. , Tokyo

McKetta ,Cunningham, W.A., “Encyclopedia Of Chemical Proccessing And

Design ”,Vol 14 , Marcell Dekker Inc. New York.

Othmer ,Kirk. , “ Encyclopedia of Chemical Technology vol. 23” , 3ed

McGraw-Hill Book Company Inc. , New York

Perry, Chilton , 1973 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 5ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Perry, Chilton , 1984 , ” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 6ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Perry, Chilton , 1999 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 7ed ,

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

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

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

3

Rase , H.F. , 1957 , “Project Engineering of Process Plant” ,

John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Sherwood, T , 1977 , ”The Properties of Gasses and Liquid” , 3th ed ,

McGraw-Hill Book Company Inc. , Singapore.

Severn, WH , 1954 , “Steam, Air and Gas Power” , Modern Engineering

Asia Edition , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

Sugiharto, 1987 , “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah” , cetakan pertama

Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Syamsuddin , 1994 , “Manajemen Keuangan Perusahan” , 2 ed ,

Raja Grafindo Persada , PT , Jakarta

Treybal, R.E. , 1981 , ”Mass Transfer Operations” , 3 ed ,

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

Ulrich, G.D. , 1984 , “A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

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

London.

Van Ness, H.C.,Smith J.M., 1987 , “Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics” , 5 ed , McGraw-Hill Book Company, Singapore.

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

Wesley W.E., 1989 , “Industrial Water Pollution Control” , 2 ed,

McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Wolfgang Gerharts,1984 , “Ullmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry”,5ed ,

Competely Revised Edition , VCH. Internet :

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