PABRIK NATRIUM SULFAT DARI GARAM (NaCl) DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT (MANNHEIM).

PABRIK NATRIUM SULFAT DARI

GARAM (NaCl) DAN ASAM SULFAT DENGAN

PROSES GARAM – ASAM SULFAT (MANNHEIM)

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

RIKA INDAH FEBRIANTI

(0831010015)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RENCANA

PABRIK NATRIUM SULFAT DARI GARAM (NaCl) DAN

ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT

(MANNHEIM)

Oleh :

RIKA INDAH FEBRIANTI

(0831010015)

Telah dikoreksi dan disetujui untuk Ujian Lisan Pra Rencana

Dosen Pembimbing,

Mahasiswa dengan nama dan NPM yang tertera dibawah ini:

NAMA : Rika Indah Febrianti NPM / JURUSAN : 0831010015 / Teknik Kimia

Telah menyelesaikan tugas akhir dan disetujui untuk mengikuti Ujian Negara Lisan periode V Tahun Akademik 2011– 2012

1. PRA RENCANA PABRIK (DESIGN/ TA)

Judul : PABRIK NATRIUM SULFAT DARI GARAM DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT (MANNHEIM)

2. SKRIPSI

Judul : PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI BATANG ECENG GONDOK

3. PKL

Judul : PDAM SURYA SEMBADA KOTA SURABAYA, IPAM

KARANGPILANG II

Dosen Pembimbing Design/ TA

Ir. Nur Hapsari, MT NIP. 19620912 199203 2 002

Dosen Pembimbing SKRIPSI

Ir. Dwi Hery Astuti, MT NIP. 19590520 198703 2 001

Dosen Pembimbing PKL

Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT NIP. 19650731 199203 2 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur

Ir. Retno Dewati, MT NIP. 19600112 198703 2 001

 

PABRIK NATIRUM SULFAT DARI GARAM (NaCl) DAN

ASAM SULFAT DENGAN PROSES GARAM – ASAM SULFAT

(MANNHEIM)

Disusun Oleh :

RIKA INDAH FEBRIANTI (0831010015)

Telah dipertahankan dan diterima oleh Dosen Penguji Ujian Lisan Pada tanggal : 13 April 2012

PENGUJI I

Ir.Sutiyono, MT

NIP. 19600713 198703 1 001 PENGUJI II

Ir. Ely Kurniati, MT

NIP. 19661130 199203 2 001

PEMBIMBING

Ir. Nur Hapsari, MT

NIP. 19620912 199203 2 002

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur PENGUJI III

Ir. Lucky Indrati Utami, MT NIP. 19581005 198803 2 001

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT dan dengan segala

rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir

“Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat Dari Garam dan Asam Sulfat dengan Proses

Garam – Asam Sulfat (Mannheim)”, 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 “Veteran” Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat Dari Garam dan Asam

Sulfat dengan Proses Garam – Asam Sulfat (Mannheim)” 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 Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa

Timur.

3. Ibu Ir. Nur Hapsari, MT

Timur.

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

Jawa Timur.

6. Kedua orangtua dan kakak adik kami yang selalu mendoakan kami.

7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena

itu segala kritik dan saran yang membangun kami harapkan dalam sempurnanya

tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang

telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa

Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , April 2012

Perencanaan Pabrik Natrium Sulfat ini diharapkan dapat berproduksi dengan

kapasitas 30.000 ton/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara kontinyu

berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Penelitian dan pengembangan Natrium Sulfat dari tahun ke tahun semakin

maju dan banyak dilakukan penyempurnaan dalam pembuatannya sehingga banyak

dikenal proses pembuatannya. Pada pabrik kertas yang banyak memakai kraft maka

banyak pula Natrium Sulfat yang digunakan. Sebagian besar produk Natrium Sulfat

dipergunakan untuk pabrik kertas dengan proses kraft. Secara singkat, uraian proses

dari pabrik Natrium Sulfat sebagai berikut :

Pertama-tama, Garam (NaCl) dan Asam Sulfat (H2SO4) yang sedikit berlebih

diumpankan ke dalam furnace (Mannheim Furnace). Gas HCl sebagai produk

samping di dinginkan dan diserap dengan air di dalam absorber sehingga

menghasilkan larutan HCl. Salt Cake (Natrium Sulfat mentah) dikeluarkan dari

furnace secara kontinyu kemudian diangkut menuju Solution Tank. Pada solution

tank ditambahkan soda ash untuk menetralisir kelebihan asam sulfat. Endapan

dibiarkan untuk menetap dan cairan bening diatasnya dipompa ke Rotary Drum

Vacuum Filter untuk ditampung dan disaring. Setelah itu masuk ke dalam Kristalizer

dan mother liquor dikembalikan ke solution tank untuk digunakan pada proses

selanjutnya. Cake berupa Natrium Sulfat Dehydrat diumpankan menuju tangki

penampung setelah itu siap untuk dikemas sebagai produk akhir.

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 191orang

Sistem Operasi : Kontinyu

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

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 170.331.341.198,24

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 3.909.830.684,26

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 174.241.171.882,50

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 42.182.452.347,48

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 2.602.803.720,00

- Steam = 4662,24 lb/hari

- Air pendingin = 12137 M3/hari

- Listrik = 198,96 kWh/hari

- Bahan Bakar = 168,88 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 93.293.292.834,59

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 153.303.560.374,22

* Bunga Bank : 14%

* Internal Rate of Return (IRR) : 22,13%

* Rate On Equity (ROE) : 32,02%

* Pay Out Periode (POP) : 4,13 Tahun

Tabel I.1. Kapasitas dan Produksi Natium Sulfat di Indonesia... I-6

Tabel II.1. Perbedaan batasan – batasan Proses Pembuatan Natrium Sulfat ... II-7

Tabel VII.1. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ... VII-5

Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku bersih ... VIII-5

Tabel VIII.2.3. Kebutuhan air proses pada pabrik Natrium Sulfat ... VIII-12

Tabel VIII.4.1. Kebutuhan listrik untuk peralatan proses dan utilitas ... VIII-54

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Ruang Pabrik dan Daerah Pabrik... VIII-55

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ... IX-7

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses... X-10

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja Dan Gaji... X-12

Tabel XI.1. Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas... XI-8

Tabel XI.2. Modal sendiri pada tahun konstruksi ... XI-9

Tabel XI.3. Modal pinjaman pada tahun konstruksi ... XI-9

Tabel XI.4. Tabel Cash Flow ... XI-10

Tabel XI.5. Internal Rate Of Return... XI-12

Tabel XI.6. Rate On Equity... XI-13

Gambar II.1 1. Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan

Proses Mannheim ... II-2

Gambar II.1 2. Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine... II-3

Gambar II.1.3 Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch ... II-4

Gambar IX.1. Peta Gresik ... IX-1

Gambar IX.2. Lay Out Pabrik ... IX-8

Gambar IX.3. Lay Out Peralatan Pabrik ... IX-10

Gambar X.1. Struktur Organisasi Perusahaan ... X-13

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 PEN D AHU L U AN

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri I - 1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Sejarah Perkembangan Pabrik

Natrium Sulfat adalah salah satu bahan yang sangat diperlukan sebagai bahan baku produk hulu, Natrium Sulfat banyak digunakan sebagai salah satu bahan pembuat kertas, detergen, gelas dan lain-lain.

Natrium sulfat (Na2SO4) dapat diperoleh dari air danau yang ada di

Amerika. Selain itu dapat diperoleh dengan mereaksikan dari senyawa

Natrium, misalnya : NaCl ( Garam ) dengan H2SO4 (Asam Sulfat). Yang

merupakan senyawa Natrium yang pertama kali ditemukan pada tahun

1807 oleh Sir Humphry Davy. Dimana senyawa Natrium terdapat dalam

jumlah yang berlimpah dalam bentuk alami, misalnya NaCl dalam air laut,

Na2CO3 terdapat di Australia dan Afrika timur, NaNO3 terdapat di Chili

dan Peru.

Pengolahan Natrium Sulfat dari air danau (Searles Lake) yang

berasal dari California ini dimulai pada tahun 1916 sebagai produk samping pembuatan KCl. Sedangkan yang berasal dari batuan (mineral) diproduksi secara besar pada tahun 1980.

Tahun 1884 telah dikembangkan proses Kraft paper pulp,

pengembangan ini menjadikan Natrium Sulfat merupakan bahan yang sangat penting. Penelitian dan pengembangan Natrium Sulfat dari tahun ke tahun semakin maju dan banyak dilakukan penyempurnaan dalam pembuatannya sehingga banyak dikenal proses pembuatannya. Pada pabrik kertas yang banyak memakai kraft maka banyak pula Natrium Sulfat yang digunakan. Sebagian besar produk Natrium Sulfat dipergunakan untuk pabrik kertas dengan proses kraft.

BAB I PEN D AHU L U AN

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri I - 2

Pertimbangan lain kita mendirikan Na2SO4 adalah selama ini

Indonesia masih mengimport dari negara lain sebanyak 2.157.134.338 kg (Berdasarkan data eksport-import BPS Jawa Timur tahun 2004). Sehingga dengan didirikannya Pabrik Natrium Sulfat ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan menggunakan tenaga kerja yang dapat mengurangi pengangguran. Disamping itu jika memungkinkan mengeksport negara lain dapat menambah devisa negara.

Di Dunia perdagangan Natrium Sulfat dikenal dan dijual dalam bentuk: Anhydrous Natrium Sulfate/ Salt Cake, Natrium Sulfate Decahydrate, Sodium Hydroden Sulfida / Niter Cake.

Pada Pra Rencana Pabrik ini kita akan membuat Natrium Sulfat dari

garam (NaCl) dan Asam Sulfat (H2SO4) yang di Indonesia sudah banyak

diproduksi misalnya di PT.Petrokimia Gresik yang harganya cukup murah dan mudah didapat.

1.2. Sifat Bahan Baku dan Produk

 Garam Industri (NaCl)

Nama lain : Garam dapur

Rumus Molekul : NaCl

Berat Molekul : 58, 5

Warna : Putih bening

Bentuk : Kristal putih

Spesific gravity : 2,163

Melting Point : 801°C

Boiling Point : 1465 °C

Solubility,Cold water : 35,9 gr/100 gr H2O (25°C)

Solubility,Hot water : 39,8 gr/100 gr H2O (100°C)

Sedikit larut dalam 95% HCl Ethyl alcohol Tidak larut dalam HCl pekat

BAB I PEN D AHU L U AN

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri I - 3

 Asam Sulfat ( Chemicalland 21 & Perry 7ed : 1999 )

Nama lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate

Rumus Molekul : H2SO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tajam dan khas

Bentuk : Liquid pekat

Spesific Gravity : 1,834

Melting Point : 10, 49 0C

Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 340 0C

Solubility, Cold Water : Larut sedikit

Komposisi supplier PT. Petrokimia Gresik:

H2SO4 = 98, 0 %

H2O = 2, 0 %

BAB I PEN D AHU L U AN

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri I - 4

 Natrium Sulfat ( Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999 )

Nama lain : Thenardite, Salt Cake, Trona

Rumus Molekul : NaSO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 142

Warna : Putih

Bau : Tidak berbau

Bentuk : serbuk

Spesific Gravity : 2,700

Melting Point : 880 - 888 0C

Boiling Pont : Terdekomposisi diatas 1100 0C

Solubility, Cold Water : 5 Kg b / 100 Kg H2O (H2O = 0◦C)

Solubility, Hot Water : 42 Kg b / 100 Kg H2O (H2O = 100◦C )

 Asam Klorida

Nama lain : Klorana

Rumus Molekul : HCl

Berat Molekul : 36,5

Warna : Tidak Berwarna, Kuning Pucat

Bentuk : Cairan

Melting Point : -27,32 °C larutan 38%

Boiling Point : 110 °C larutan 20,2 % dan 48 ºC larutan 38 %

BAB I PEN D AHU L U AN

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri I - 5 1.3. Kegunaan

Natrium Sulfat banyak digunakan pada Industri Kimia, karena sifat inertnya pada suhu rendah dan sifat reaktifnya pada suhu tinggi.

Adapun kegunaannya adalah sebagai berikut :

1. Dalam industri Kertas Craft 70% dari Na2SO4 digunakan sebagai

campuran dalam proses pembuatan craft.

2. Dalam industri gelas, 10% dari Na2SO4 pada suhu tinggi digunakan

untuk pembuatan gelas yang membantu mempercepat proses pencairan, mengurangi kecenderungan alkali.

3. Dalam industri Detergen 20 % Na2SO4, pada suhu rendah sifat inert

Na2SO4 dimanfaatkan untuk pembuatan detergen sintetis.

4. Dalam industri tekstil dapat digunakan sebagai pembuat zat warna

yaitu standarisasi zat warna.

5. Dalam industri kimia lainnya, Sebagai bahan baku Industri Alkali

Carbonate, Alkali hyposulfite dll

1.4. ASPEK EKONOMI

Kebutuhan Natrium Sulfat di Indonesia, semakin meningkat sejalan dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan pupuk di Indonesia. Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tahun Kapasitas Produksi ( ton / tahun)

2004 45.500 2005 46.000 2006 60.500 2007 65.000 2008 77.100 Sumber : BPS (Badan Pusat Statistik)

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

BAB I PEN D AHU L U AN

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri I - 6 Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa kebutuhan Natrium Sulfate tiap tahun semakin meningkat.

y = 8220x ‐2E+07

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000

2002 2004 2006 2008 2010

Kapasitas

 

Produksi

 

(

 

ton

 

/

 

tahun)

Kapasitas Produksi ( ton / tahun) Linear (Kapasitas Produksi ( ton / tahun))

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 1

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1 Macam – macam Proses

Beberapa tahun perkembangan dalam teknologi, pembuatan Natrium Sulfat ini dapat dilakukan dengan lima macam cara atau proses dan bahan baku yang dipergunakan juga berbeda pula.

Proses pembuatan Natrium Sulfat dapat dibedakan menjadi dua bagian utama yaitu proses pembuatan dengan bahan baku garam dan proses pembuatan dengan bahan baku selain garam. Adapun proses yang dapat digunakan dalam pembuatan Natrium Sulfat adalah:

1. Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan proses

Mannheim

2. Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine

3. Natrium Sulfat dengan proses Hargreaves

4. Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 2 2.1.1Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan proses Mannheim

Gambar 2.1 1. Natrium Sulfat dari Garam – Asam Sulfat dengan proses Mannheim

Pada proses Mannheim bahan baku yang digunakan adalah Garam

(NaCl) dan Asam Sulfat (H2SO4) yang sedikit berlebih diumpankan ke

dalam furnace dengan pengaduk (Mannheim Furnace). Dimana massa yang bereaksi dengan perlahan dipanaskan sampai suhu mendekati titik leburnya (843°C). Gas HCl sebagai produk samping didinginkan dan diserap dengan air didalam absorber sehingga menghasilkan larutan HCl. Salt Cake (Natrium Sulfat mentah) dikeluarkan dari furnace secara kontinyu. Ketika Garam Glauber’s didapat, salt cake dilarutkan dalam air panas. Pada furnace ditambahkan Soda Ash untuk menetralisir kelebihan Asam sulfat disamping untuk mengendapkan besi dan alumia. Endapan dibiarkan untuk menetap dan cairan bening diatasnya dipompa ke kristalizer. Lumpur yang ada disaring dan dibuang, setelah kristalisasi Garam Glauber’s ditampung dan dikeringkan dalam Rotary Dryer dan ditampung dalam Silo. Mother liquor dikembalikan ke solution tank untuk digunakan pada proses selanjutnya, agar kristal tidak berwarna crystalizer dipertahankan dalam keadaan asam dalam netral.

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 3

Reaksi: 2NaCl + H2SO4→ 2HCl + Na2SO4

98% Yield

Na2SO4 + 10 H2O → Na2SO4 . + 10 H2O 95% Yield

2.1.2 Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine

Gambar 2.1 2. Natrium Sulfat dengan proses Natural Brine

Natrium Sulfat merupakan bahan baku utama dan dapat diperoleh dari beberapa air tanah atau danau yang mengandung Natrium Sulfat (Searles Lake Brine). Larutan brine pertama-tama didinginkan melalui beberapa tahapan pendinginan, dimana pada saat pendinginan, Natrium

Sulfat terkristalisasi membentuk Glauber’s salt ( Na2SO4.10 H2O ).

Kristalisasi : Na2SO4(L) + 10 H2O(L) Na2SO4.10 H2O(C)

Larutan Glauber’s salt kemudian diumpankan pada centrifuge untuk memisahkan Kristal yang terbentuk dengan mother liquor, dimana Kristal yang terbentuk diumpankan ke dalam remelting vessel, sedangkan mother liquor dikembalikan kembali menuju ke alat cooling.

Pada remelting vessel, larutan Glauber’s salt diendapkan dalam bentuk sulfate solid dengan cara memanaskan menggunakan steam.

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 4 Produk Natrium Sulfat kemudian dikeringkan pada dryer dengan menggunakan natural gas sebagai pemanas, sedangkan padatan yang terikut uap panas kemudian dikembalikan pada remilting vessel.

2.1.3 Natrium Sulfat dengan proses Hargreaves

Proses ini dikembangkan di Amerika pada pertengahan abad 19. Proses ini berjalan dengan mengontak antara Sulfur Dioksida, udara dan

NaCl sambil dipanaskan dengan pengalihan steam sebagai H2O juda gas

SO2 diperoleh dari hasil pembakaran reaksi :

S + O2→ SO2 + Panas

NaCl + 2 SO2 + 2H2O → 2 Na2SO4 + 4 HCl

Yield: 93-98 % 2.1.4 Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch

2.1.4 Natrium Sulfat dengan proses Rayon Spin Batch

Pada proses ini, Natrium Sulfat dibuat dengan cara memintal serat viscose kedalam sulfuric acid dan kemudian produk Natrium Sulfat dapat mengendap. Reaksi yang terjadi :

2 Cell-OCS2Na(S) + H2SO4 2 Cell-OH(L) + 2CS2(L) + Na2SO4(S) Cell = Cellulose

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 5 Berdasarkan reaksi tersebut, maka Natrium Sulfat yang dihasilkan merupakan bahan baku utama yang merupakan produk samping dari pemintalan serat viscose dengan penambahan sulfuric acid, sebelum proses pemurnian dilakukan.

Pada proses pemurnian, reaksi antara serat viscose dan sulfuric acid dilakukan pada spinbath crystallizer, dimana Natrium Sulfat yang

dihasilakan dikristalkan dalam bentuk Glauber’s Salt ( Na2SO4.10 H2O )

pada suhu kristalisasi < 20oC. Glauber’s salt kemudian diumpankan pada

melter, dimana pada melter Glauber’s salt dikalsinasi pada suhu 32,38 oC

untuk melepaskan 10 molekul H2O dengan cara menambahkan air proses,

sehingga membentuk padatan Natrium Sulfate. Untuk menghilangkan kandungan asam (sulfuric acid) yang masih terkandung dalam larutan, maka ditambahkan larutan NaOH untuk menetralkan asam. Pada melter dilakukan pemanasan untuk mengurangi kandungan air dalam larutan.

Konsumsi energi pada pabrik ini dapat dikurangi dengan menggunakan multi efek evaporator, karena pemakaian multi efek evaporator dapat menghemat penggunaan steam pada pabrik.

Larutan Natrium Sulfat dari unit melter (evaporative crystallization), kemudian diumpankan pada centrifuge untuk memisahkan cake Natrium Sulfat dan mother liquor dikembalikan pada melter untuk proses selanjutnya.

Cake Natrium Sulfat kemudian dikeringkan pada dryer dengan udara panas dan kemudian didinginkan pada cooler untuk kemudian disaring pada screen dengan ukuran disesuaikan dengan kebutuhan pasar (± 20 – 40 mesh).

2.1.5 Natrium Sulfat dengan proses Three Stage Lake

Pada proses ini Na2SO4 dibuat dari bahan mineral (batuan alam)

yang mempunyai komposisi senyawa yang terbesar adalah Na2SO4 . 10H2O

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 6 dengan roll Crusher dengan ukuran 5- 10 cm, dan selanjutnya dicuci untuk membersihkan kotoran-kotoran yang ada. Setelah itu dicairkan dengan menggunakan Rotary Melter yang menggunakan api langsung untuk pemanasnya. Sisa uap air yang ada diuapkan di Rotary Dryer dengan menggunakan api langsung sebagai pemanasnya.

Reaksi yang terjadi :

Na2SO4 . 10H2O → Na2SO4 . 10H2O 2.2 Seleksi Proses

Dari kelima proses maka dipilih proses Garam – Asam Sulfat dengan proses Mannheim karena berdasarkan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

 Bahan baku yang mudah diperoleh

 Peralatan yang dipakai lebih sedikit dan mudah didapat atau mudah

dirancang di Indonesia

 Proses yang digunakan lebih sederhana sehingga biaya proses lebih

murah

 Produk yang dihasilkan mempunyai konversi tinggi mencapai 98 %

 Produk samping yang dihasilkan adalah HCl yang mempunyai banyak

kegunaan

Adapun pertimbangan tersebut diambil dengan memperhatikan batasan-batasan perbandingan antara proses satu dengan yang lainnya.

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 7 Batasan-batasan tersebut diantaranya :

Proses Pembatas

Mannheim Natural

Brine Hargreaves

Rayon Spin Batch Three Stage Lake Bahan baku yang digunakan Garam (NaCl) Natural Brine (Searles Lake Brine dari california)

Garam Rayon garam

Glauber’s Bahan pembantu yang digunakan Asam Sulfat (H2SO4)

-

SO2

- -

Suhu

reaksi 843°C 15-20°C - -

Yield

produksi 98% - 98% - -

Kadar

Produk > 99% 99.5% 98% 97% 99%

Dari tinjauan proses pembuatan Natrium Sulfat diatas maka dapat kami tarik kesimpulan bahwa proses pembuatan Natrium Sulfat yang dipilih yaitu proses pembuatan Natrium Sulfat dari Garam- Asam sulfat dengan proses Mannheim.

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 8 2.3 Uraian Proses

Pada para rencana pabrik Natrium Sulfat dapat dibagi menjadi 4 unit proses yaitu :

1. Unit Pengendalian Bahan (Kode Unit :100)

2. Unit Proses Natrium Sulfat (Kode Unit : 200)

3. Unit Proses HCl (Kode Unit : 300)

4. Unit Pengendalian Produk (Kode Unit : 400)

Adapun penjelasan proses tiap unit sebagai berikut :

Unit Pengendalian Bahan (Kode Unit: 100)

Pertama adalah Natrium sulfat dengan kadar 98% msuk kedalam tangki pengencer R-122 untuk memperoleh asam sulfat sesuai dengan proses yang dikehendaki yaitu dengan yaitu kadar 77,67% (60°Be). Kemudian dipompa dari tangki pengencer R-122 menuju ke Mannheim Furnace Q-210. Secara bersamaan Garam dengan kandungan NaCl 93,18% dari gudang F-110 diumpankan pada Disk Mill C-112 untuk dihaluskan sampi dengan 200 mesh. Dari Disk Mill C-112, diumpankan pada Mannheim Furnace Q-210 dengan menggunakan Screw Conveyor (J-113).

Pada Mannheim Furnace Q-210 terjadi reaksi antara NaCl dan H2SO4

membentuk Na2SO4 dan gas HCl pada suhu 843°C dengan tekanan 4 atm.

Reaksi yang terjadi adalah : (Keyes :763)

Reaksi 1 2NaCl (s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(s) + 2HCl (g)

Reaksi 2 MgCl (s) + H2SO4(aq) → MgSO4(s) + 2HCl (g)

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 9 Produk utama berupa Natrium Sulfat keluar pada nozzle bagian bawah menuju ke Rotary Cooler B-220 dengan Screw Conveyor J-212 untuk didinginkan sampai 40°C. Produk atas merupakan produk samping HCl, dikeluarkan pada Nozzle bagian atas menuju ke Coke tower untuk didinginkan sampai suhu 175°C.

Unit Proses Natrium Sulfat (Kode Unit :200)

Pada Rotary Cooler B-220, produk didinginkan dengan bantuan udara bebas secara Counter-Current yang dihembuskan dari Blower G-222. Udara dan padatan yang ada, dipisahkan pada Cyclone H-221 dimana udara dibuang ke udara bebas, sedangkan padatan terpisah diumpankan ke Silo F-224 dengan Bucket Elevator J-223.

Dari Silo F-224 Natrium Sulfat kemudian diumpankan pada Neutralizer

R-230 untuk netralisasi H2SO4 dengan bantuan Na2CO3 yang diumpankan dari Silo

F-130.

Reaksi yang terjadi :

Na2CO3(s)+ H2SO4(l)→ Na2SO4(s) + H2CO3(l)

Produk Neutrallizer R-230 kemudian dipompa menuju Rotary Drum Vacum Filter H-240. Pada Rotary Drum Vacuum Filter H-240 terjadi pemisahan Cake dan filtrat dengan bantuan tekanan vacuum. Cake dibuang ke pengolahan limbah padat, sedangkan filtrat berupa Natrium Sulfat jenuh dipompa menuju Crystallizer S-250.

Pada Crystallizer S-250 terjadi proses kristalisasi Na2SO4 menjadi

Na2SO4.10 H2O pada suhu 38°C.

Reaksi yang terjadi :

Na2SO4 + 10 H2O → Na2SO4 . + 10 H2O

Produk campuran kristal dan mother liquor kemudian diumpankan pada Rotary Druum Vacuum filter H-260 untuk pemisahan cake dan filtrat. Filtrat berupa larutan

BAB I I SEL EK SI D AN U RAI AN PROSES

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri II - 10 impuritis dibuang ke pengolahan limbah cair sedangkan cake berupa Natrium Sulfat Dehydrat diumpan pada tangki F-410 dengan Screw Conveyor J-261 Sebagai produk akhir.

Unit Proses HCl (Kode Unit : 300)

Dari Mannheim Furnace (Q-210) terjadi Reaksi :

2NaCl (s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(s) + 2HCl (g)

Dari reaksi tersebut terbentuk Produk samping HCl yang berupa gas, Kemudian di pompa ke Coke Tower (D-310) untuk didinginkan lalu diumpan ke HCl Absorber (D -320) untuk proses pemisahan antara HCl liquida dan HCl gas. HCl liquida dipompa ke tangki penyimpanan HCl (F-420) sedangkan HCl gas dipompa menuju HCl Scrubber (D-330).

Unit Pengendalian Produk (Kode Unit : 400)

 Produk Natrium Sulfat F-410

Produk dari S-260 diangkut ke F- 410 dengan bantuan J-261. Dalam F-410 (Tempat Penyimpanan) dengan Kapasitas penyimpanan panas yang tinggi dalam perubahan fase dalam padat ke cair, dan perubahan suhu fase menguntungkan dari 32ºC .

 Produk HCl F- 420

Produk dari D-310 lalu dipompa menuju F-420, produk HCl memiliki laju penguapan sangat tinggi sehingga penyimpanan dan penanganannya harus dilakukan dalam suhu rendah

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -1

BAB III

NERACA MASSA

Satuan Massa : Kilogram

Basis Operasi : 1 jam Operasi

1 Tahun Kerja : 330 hari (1 hari kerja = 24 jam)

Bahan Baku : 1161, 2115 kg / jam Garam (NaCl) Teknis

1. FURNACE

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) # Garam (NaCl) # Produk Salt Cake

NaCl 1089,3607 Na2SO4 1295,6874

CaSO4 10,0447 MgSO4 10,0845

MgCl 5,2256 Fe2(SO4)3 0,0035

Fe2O3 0,0697 H2SO4 0,8997

Impuritis 0,5806 Fe2O3 0,0683

H2O 52,4765 NaCl 21,7872

MgSO4 3,4837 CaSO4 10,0447

Impuritis 0,5806

# H2SO4 # Produk Gas HCl

H2SO4 944,7117 HCl 670,1083

H2O 271,6031 SO3 36,09144

H2O 332,20065

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -2  

2. ROTARY COOLER

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

Na2SO4 1295,6874 # Produk atas

MgSO4 10,0845 Na2SO4 1,2957

Fe2(SO4)3 0,0035 MgSO4 0,0100845

H2SO4 0,8997 Fe2(SO4)3 0,0000035

Fe2O3 0,0683 H2SO4 0,0009

NaCl 21,7872 Fe2O3 0,000068

CaSO4 10,0447 NaCl 0,0218

Impuritis 0,5806 CaSO4 0,0100

Impuritis 0,0006

# Produk Bawah

Na2SO4 1294,3917

MgSO4 10,0744

Fe2(SO4)3 0,0035

H2SO4 0,8988

Fe2O3 0,0682

NaCl 21,7654

CaSO4 10,0347

Impuritis 0,5800

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -3 3. CYCLONE

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Na2SO4 1,2957 # Produk atas

MgSO4 0,0101 Na2SO4 0,0130

Fe2(SO4)3 0,0000 MgSO4 0,000101

H2SO4 0,0009 Fe2(SO4)3 0,000000035

Fe2O3 0,0001 H2SO4 0,0000090

NaCl 0,0218 Fe2O3 0,0000007

CaSO4 0,0100 NaCl 0,0002179

Impuritis 0,0006 CaSO4 0,0001004

Impuritis 0,0000058

# Produk Bawah

Na2SO4 1,2827

MgSO4 0,0100

Fe2(SO4)3 0,0000

H2SO4 0,0009

Fe2O3 0,0001

NaCl 0,0216

CaSO4 0,0099

Impuritis 0,0006

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -4 4. SILO

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) # Dari Rotary Cooler # Salt cake Ke Solution tank

Na2SO4 1295,6874 Na2SO4 1296,9702

MgSO4 10,0845 MgSO4 10,0944

Fe2(SO4)3 0,0035 Fe2(SO4)3 0,0035

H2SO4 0,8997 H2SO4 0,9006

Fe2O3 0,0683 Fe2O3 0,0683

NaCl 21,7872 NaCl 21,8088

CaSO4 10,0447 CaSO4 10,0547

Impuritis 0,5806 Impuritis 0,5812

# Dari Cyclone

Na2SO4 1,2827

MgSO4 0,0100

Fe2(SO4)3 0,0000034

H2SO4 0,0009

Fe2O3 0,0001

NaCl 0,0216

CaSO4 0,0099

Impuritis 0,0006

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -5 5. NETRALLIZER

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) # Dari Solution tank # Campuran bahan

Na2SO4 1296,970 Na2SO4 1298,2762

MgSO4 10,0944 MgSO4 10,0944

Fe2(SO4)3 0,0035 Fe2(SO4)3 0,0035

H2SO4 0,9006 H2CO3 0,5698

Fe2O3 0,0683 Fe2O3 0,0683

NaCl 21,8088 NaCl 21,8093

CaSO4 10,0547 CaSO4 9,7537

Impuritis 0,5812 CaSO4 (terlarut) 0,3010

Na2CO3 0,0974

# Soda Ash Impuritis 0,5812

Na2CO3 1,0715 H2O 3087,8206

Na2SO4 0,0011

NaCl 0,0005

H2O 0,0005

# Air proses

H2O 3087,8201

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -6 6. ROTARY DRUM VACUUM FILTER

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) # Campuran Bahan # Filtrat ke Crystallizer

Na2SO4 1298,276 Na2SO4 1272,3107

MgSO4 10,094 MgSO4 9,8926

Fe2(SO4)3 0,003 Fe2(SO4)3 0,0034

H2CO3 0,570 H2CO3 0,5584

Fe2O3 0,068 NaCl 21,3731

NaCl 21,809 CaSO4 (terlarut) 0,2950

CaSO4 9,754 Na2CO3 0,0955

CaSO4 (terlarut) 0,301 H2O 3026,0642

Na2CO3 0,097

Impuritis 0,581

H2O 3087,821 # Cake Ke Pengolahan

Fe2O3 0,0670

CaSO4 9,5586

Impuritis 0,5696

Na2SO4 25,9655

# Air proses MgSO4 0,2019

H2O 6,1171 Fe2(SO4)3 0,0001

H2CO3 0,0114

NaCl 0,4362

CaSO4 (terlarut) 0,0060

Na2CO3 0,0019

H2O 61,7564

# Bekas Air Pencuci

Air Pencuci 6,1171

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -7

CaSO4 0,19507

Impuritis 0,01162

4435,4926 4435,4926

7. CRYSTALLIZER

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

# Filtrat dari RDVF 1

# Campuran Crystallizer ke Tangki Penampung

Na2SO4 1272,3107 Na2SO4 .10 H2O 3855,4869

MgSO4 9,8926 MgSO4 9,8926

Fe2(SO4)3 0,0034 Fe2(SO4)3 0,0034

H2CO3 0,5584 H2CO3 0,5584

NaCl 21,3731 NaCl 21,3731

CaSO4 (terlarut) 0,2950 CaSO4 (terlarut) 0,2950

Na2CO3 0,0955 Na2CO3 0,0955

H2O 3026,0642 H2O 442,8880

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -8 8. COKE TOWER

9. HCl ABSORBER

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

# Produk Gas HCl # Produk Gas HCl

HCl 670,1083 HCl 670,1083

H2O 332,2006 H2O 311,3692

SO3 36,0914

# Produk H2SO4

H2SO4 44,2120

H2O 12,7109

1038,4004 1038,4004

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

# Produk gas HCl dari Coke Tower # Produk gas HCl dari Scrubber

HCl 670,1083 HCl 13,4022

H2O 311,3692 H2O 6,2274

BAB I I I N ERACA M ASSA

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri III -9 10.HCl SCRUBBER

 

Penampung HCl

H2O 694,4109 HCl 656,7061

H2O 999,5527

1675,8883 1675,8883

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

# Produk gas HCl dari Coke Tower # Produk gas HCl dari Scrubber

HCl 13,4022 HCl 0,2680

H2O 6,2274 H2O 0,1245

# Air Proses # Produk Liquid HCl ke Penampung HCl

H2O 12,8771 HCl 13,1341

H2O 18,9799

BAB I V N ERACA PAN AS

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri IV- 1

BAB IV

NERACA PANAS

Satuan Massa : Kilokalori

Basis Operasi : 1 jam Proses

1 Tahun Kerja : 330 hari (1 hari kerja = 24 jam)

Suhu Reference : 25ºC 1. FURNACE

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H garam dari gudang

# H Produk Salt Cake ke Rotary Cooler

NaCl 1122,2025 Na2SO4 244815,5758

CaSO4 8,6379 MgSO4 1835,4232

MgCl2 5,0698 Fe2(SO4)3 0,4716

MgSO4 3,8756 H2SO4 300,3981

Fe2O3 0,0541 Fe2O3 12,1449

Impuritis 0,5236 NaCl 4191,9732

H2O 120,4787 CaSO4 2029,0706

Impuritis 129,0741

# H2SO4 dari Gudang

H2SO4 1927,9831 # H Produk Gas ke Coke Tower

H2O 623,5628 HCl 171736,9787

SO3 7110,3539

# H2S04 dari Coke Tower H2O 372575,1311

H2SO4 234,5944

H2O 75,8798 Q Loss 50803,4945

Q Supply 1016069,8902

ΔHR 298,15 K -164652,6629

BAB I V N ERACA PAN AS

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri IV- 2 2. ROTARY COOLER (B-220)

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H Produk Salt Cake dari Furnace # H Produk Bawah ke Silo

Na2SO4 244815,5758 Na2SO4 4489,2832

MgSO4 1835,4232 MgSO4 33,6569

Fe2(SO4)3 0,4716 Fe2(SO4)3 0,0086

H2SO4 300,3981 H2SO4 5,5085

Fe2O3 12,1449 Fe2O3 0,1606

NaCl 4191,9732 NaCl 67,4495

CaSO4 2029,0706 CaSO4 26,0968

Impuritis 129,0741 Impuritis 1,5894

# H udara bebas # H Produk Atas ke Cyclone

Udara + H2O (uap) 3776,9417 Na2SO4 53,0334

MgSO4 0,3976

Fe2(SO4)3 0,0001

H2SO4 0,0651

Fe2O3 0,0021

NaCl 0,8193

CaSO4 0,3391

Impuritis 0,0215

# H udara bebas

Udara + H2O (uap) 252412,6416

257091,0732 257091,0732

     

BAB I V N ERACA PAN AS

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri IV- 3 3. SOLUTION TANK / NEUTRALLIZER (R-230)

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H Salt Cake dari Silo # H Produk Salt Cake ke Filter

Na2SO4 4493,7276 Na2SO4 10495,9231

MgSO4 33,6902 MgSO4 78,6105

Fe2(SO4)3 0,0087 Fe2(SO4)3 0,0202

H2SO4 5,5140 H2CO3 9,4565

Fe2O3 0,1608 Fe2O3 0,3816

NaCl 67,5162 NaCl 158,0898

CaSO4 26,1226 CaSO4 59,9327

Impuritis 1,5909 Impuritis 3,7943

H2O 6004,0956

# H Soda Ash dari Tangki Penampung

Na2CO3 CaSO4 (terlarut) 1,8495

Na2CO3 1,4607 Na2CO3 0,9296

Na2SO4 0,0012

NaCl 0,0006 Q loss 612,7886

H2O 0,0001

# H Air Proses dari Utilitas

H2O 857,7278

Q Supply 12255,7717

ΔH reaksi -317,4213

17425,8719 17425,8719

 

BAB I V N ERACA PAN AS

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri IV- 4 4. CRYSTALLIZER (S-250)

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H Salt Cake dari RDVF # H Salt Cake Ke Tangki Penampung

Na2SO4 10286,0046 Na2SO4 .10 H2O 18647,6251

MgSO4 77,0383 MgSO4 28,6142

Fe2(SO4)3 0,0198 Fe2(SO4)3 0,0074

H2CO3 9,2673 H2CO3 3,4422

NaCl 154,9280 NaCl 57,3253

CaSO4 (Terlarut) 1,8125 CaSO4 (terlarut) 0,6632

Na2CO3 0,9110 Na2CO3 0,3384

H2O 5884,0137 H2O 319,8635

ΔH reaksi 5181943,7335 Q Terserap 5179299,8495

5198357,7287 5198357,7287

5_{. COKE TOWER (D-310)}

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H Produk Gas HCL # H Produk Gas HCL ke HCl absorber

HCl 42285,8051 HCl 19314,1160

SO3 13686,5405 H2O (g) 21474,0237

H2O (g) 5401,5986

ΔH reaksi -18722,4341 Q Terserap 1863,3703

BAB I V N ERACA PAN AS

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri IV- 5 6. HCl ABSORBER (D-320)

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H Produk Gas HCL dari Coke tower # H Produk Gas HCL ke HCl scrubber

HCl 19314,1160 HCl 205,1536

H2O (g) 21474,0237 H2O (g) 225,2005

# H air Proses dari Utilitas # H ProdukHCL ketangki penampung

H2O 86,4914 HCl 4151,9228

H2O (g) 9328,4595

Q terserap 26963,8947

40874,6312 40874,6312

7. HCl SCRUBBER (D-330)

Masuk Kkal / jam Keluar Kkal / jam

# H Produk Gas HCL dari HCl absorber # H Produk Gas HCL ke udara bebas

HCl 205,1536 HCl 0,3574

H2O (g) 228,9109 H2O (l) 0,0484

# H air Proses dari Utilitas # H Produk HCL ke pengolahan

H2O 86,4914 HCl 32,5391

H2O (g) 113,3040

Q terserap 374,3070

BAB I V N ERACA PAN AS

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulf at (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri IV- 6 8. TANGKI PENGENCER H2SO4 (F-122)

Panas Masuk Kkal / jam Panas Keluar Kkal / jam

H2SO4 2082,3860 H2SO4 42801,2247

H2O 47,8087 H2O 13856,4095

Air Proses 402,0553

∆Hs 54125,3843

56657,6342 56657,6342

 

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 1

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

Kapasitas produksi = 30.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. GUDANG STOK GARAM ( F-110)

Fungsi : Menampung Garam dari Supplier

Dasar Pemilihan : Bahan tidak Hygroscopic

Spesifikasi : Kapasitas : 802 m3

Bentuk : Empat Persegi Panjang

Ukuran : Panjang = 12,6099 m

Lebar = 12,6099 m

Tinggi = 5,0439 m

Bahan Konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. BELT CONVEYOR (J-111)

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 2

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

Dasar Pemilihan : Pemilihan Conveyor jenis Belt karena sesuai Jenis Bahan

Spesifikasi : Kapasitas Maks : 32 ton/jam

Belt Width : 14 in

 Trough Width : 9 in  Skirt Seal : 2 in Belt Speed : 200 ft / min

Panjang : 16,62 ft

Sudut Elevasi : 15,71 º

Power : 3 hp

Jumlah : 1 buah

3. DISK MILL (C-112)

Fungsi : Menghaluskan bahan dari ukuran bahan ¼ in sampai dengan 200 mesh

Type : Double runner attrition mill

Dasar Pemilihan : Sesuai Bahan Yang digunakan

Spesifikasi :

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 3

No.Sieve : 200 mesh

Runner Size : 24 in

Power : 10 hp

Jumlah : 1 buah

4. SCREW CONVEYOR 1 (J-113)

Fungsi : Membawa Bahan dari C-112 Ke Q-210

Type : Rotary Cutoff valve

Dasar Pemilihan : Umum digunakan intuk padatan denangan Sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 19, 892 Cuft/jam

Panjang : 12 ft

Diameter : 6 in

Kecepatan Putaran : 18 rpm

Power : 0,125 hp

Jumlah : 1 buah

5. Tangki Penampung H2SO4 (F-120)

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 4

Type : Silinder tegak, bawah datar tutup atas conical

Dasar Pemilihan : umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

Spesifikasi :

Volume : 1726,499 cuft = 48,860 m3

Diameter : 11,361 ft = 3,4627 m

Tinggi : 17,041 ft = 5,1941 m

Tebal Shell : ¼ in

Tebal Tutup Shell Atas : ¼ in

Tebal Tutup Shell Bawah : in

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell :251)

Jumlah : 2 buah

6. POMPA 1 (L-121)

Fungsi : Mengalirkan H2SO4 98% dari F-120 ke F-122

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Bahan : Commercial steel

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 5

Dynamic Head, -Wf : 42

Effisiensi Motor : 83%

Power : 0,1 hp

Jumlah : 2 buah

7. TANGKI PENGENCER ASAM SULFAT ( F-122)

Fungsi : Mengencerkan Asam Sulfat 98% menjadi larutan Asam Sulfat 77,67%

Spesifikasi :

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

Bentuk : Silinder tegak dengan bagian atas dished head dan bagian bawah dished bottom dengan pengduk.

Diameter Shell : 2,915 ft

Tinggi Shell : 2,178 ft

Tebal Tutup Atas : in

Tebal Tutup Bawah : in

Tebal Shell : in

Pengaduk : Turbin 6 Blade 4 Baffle

Jumlah Turbin : 1 buah

Motor Pengaduk : 0,1 hp

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 6

8. POMPA 2 (L-123)

Fungsi : Mengalirkan H2SO4 dari F-122 ke Q-210

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 2,969 gpm

Total Dynamic head : 12

Effisiensi Motor : 80%

Power : 1 hp

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 7

9. TANGKI PENAMPUNG Na2CO3 (F-130)

Fungsi : Menampung Na2CO3 dari Supplier

Type : Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah Conis

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk menampung padatan

Spesifikasi :

Volume : 24 Cuft = 0,6927 m3

Diameter : 2,637 ft

Tinggi : 5,273 ft

Tebal Shell : in

Tebal tutup Atas : in

Tebal Tutup Bawah : in

Bahan Konstruksi : Carbon Stell SA-283 Grade C (Brownell ; 251)

Jumlah : 2 buah

10. MANNHEIM FURNACE (Q-210)

Fungsi : Untuk Mereaksikan NaCl dan H2SO4 membentuk Na2SO4 dan gas HCl

Type : Rotary Hearth Furnace (Furnace Broker Inc)

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 8

Rate Bahan : 2377, 5563 = 5241,5606

Dipilih Rotary Hearth Furnace dengan Tabel Spesifikasi alat dari (Furnace Broker Inc)

Spesifikasi :

Model : Rotary Hearth Atmosphere Furnace

Serial Number : 5D-411

Kapasitas Maks : 10000 lb

Temperature Maks : 2200 ºF

Control Voltage : 208 Volts ; 3 phases

Power Charge : 20 hp

Outside Diameter : 10 ft = 120 in

Inside Diameter : 72 in

Tinggi : 9 ft

Interior : Brick Line dengan alloy hearth

Accessories : Air operated door dengan 12 in W x 12 in H opening.

Panas dissupply direct gas fired dengan 2 American Burner

(1.000.000 btu/hr maks)

Control : L & N Spedoomax strip chart recorder and L & N pyroctac

Jumlah : 1 buah

11. BLOWER 1 (G-211)

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 9

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai Jenis Bahan serta memiliki Effisiensi tinggi

Spesifikasi :

Bahan : Commertial Steel

Rate Volumetrik : 2103,4669

Adiabatic head : 15000

Effisiensi Motor : 40%

Power : 11,4 hp

Jumlah : 2 buah

12. SCREW CONVEYOR 2 ( J-212)

Fungsi : Membawa Bahan dari Q-210 Ke B-220

Type : Rotary Cutoff valve

Dasar Pemilihan : Umum digunakan intuk padatan denangan Sistem tertutup

Spesifikasi : Kapasitas : 17,5942 Cuft/jam

Panjang : 10 ft

Diameter : 6 in

Kecepatan Putaran : 16 rpm

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 10

Jumlah : 1 buah

13. ROTARY COOLER ( B-220)

Fungsi : Mendinginkan Salt Cake dengan Bantuan Udara bebas

Type : Rotary Druum

Spesifikasi :

Kapasitas : 1339,1559

Isolasi : Batu Isolasi

Tebal Isolasi : 12 in

Tebal Shell : in

Panjang Druum : 17,82 ft

Diameter : 4 ft

Tinggi Bahan : 0,108 ft

Sudut Rotary : 1º

Time Of Phase : 15 menit

Power : 5,28 hp

Jumlah : 1 buah

14. CYCLONE (H-221)

Fungsi : Untuk Memisahkan Padatan dan Gas

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 11

Dasar Pemilihan : Efektif dan Sesuai dengan Jenis Bahan

Spesifikasi : Kapasitas : 99, 71 cuft

Diameter Partikel : 0,000022 ft

Tebal Shell : in

Tebal Tutup Atas : in

Tebal Tutup Bawah : in

Jumlah : 1 buah

15. BLOWER 2 (G-222)

Fungsi : Memindahkan Udara Bebas ke B-220

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai Jenis Bahan serta memiliki Effisiensi tinggi

Spesifikasi :

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 12

Rate Volumetrik : 1909,191

Adiabatic head : 15000

Effisiensi Motor : 50%

Power : 8,3 hp

Jumlah : 1 buah

16. BUCKET ELEVATOR (J-224)

Fungsi : Memindahkan Bahan dari H-221 ke F-225

Type : Continuous Bucked Elevator

Dasar Pemilihan : Untuk Memindahkan bahan dengan Ketinggian Tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas Maks : 14

Ukuran : 6 in x 4 in x 4¼ in

Bucked Spacing : 12 in

Tinggi Elevator : 43 in

Ukuran Feed Maks : ¾ in

Bucked Speed : 25

Putaran Head Shaft : 5 rpm

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 13

Power Total : 1,9 hp

Jumlah : 1 buah

17. SILO ( F-225)

Fungsi : Menampung Bahan Dari J-224

Type : Silinder tegak dengan Tutup atas Plat dan Bawah Conis

Dasar Pemilihan : Umum Digunakan untuk Menampung Padatan

Spesifikasi :

Volume : 422,6783 cuft = 12,32 m3

Diameter : 5,955 ft

Tinggi : 17,865 ft

Tebal Shell : in

Tebal Tutup Atas : in

Tebal Tutup Bawah : in

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell ; 251)

Jumlah : 1 buah

18. NEUTRALIZER (R-230)

Perhitungan dan Penjelasan pada Bab VI Spesifikasi Alat Utama

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 14

Type : Silinder Tegak, Tutup Atas Dished, tutup bawah Conocal dilengkapi Pengaduk dan Jaket

Shell :

Diameter : 4,24 ft

Tinggi : 8,48 ft

Tebal Shell : ¼ in

Tebal Tutup Atas : ¼ in

Tebal Tutup Bawah : ¼ in

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell ; 251)

Jumlah : 1 buah

System Pengaduk :

Dipakai impeller jenis Turbin dengan 6 buah flade blade dengan jumlah 2 :

Diameter Impeller : 1,41 ft

Lebar Blade : 0,283 ft

Panjang Blade : 0,35 ft

Power Motor : 8,1 hp

Sistem Pendingin :

diameter Jaket : 4,295 ft

Tinggi Jaket :4,75 ft

Jaked Spacing : in

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 15

19. POMPA 3 ( L-231)

Fungsi : Mengalirkan Bahan dari R-230 ke H-240

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 16,909 gpm

Total Dynamic head : 41,165

Effisiensi Motor : 80%

Power : 0,5 hp

Jumlah : 1 buah

20. ROTARY DRUM VACUUM FILTER (H-240)

Fungsi : Memisahkan Filtrat Dan Cake

Type : Standard Rotary Drum Vacuum Filter

Dasar Pemilihan : Sesuai Bahan

Spesifikasi : Kapasitas Maks : 0,283 m3

Diameter : 0,61 m

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 16

Putaran : 7 ½ rpm

Power :1,12 Kw = 1,5 hp

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

21. CRYSTALLIZER (S-250)

Fungsi : Mengkristalkan Sodium Sulfat decahydrate

Type : Swenson-Walked Crystallizer

Dasar Pemilihan : Digunakan untuk kristalisasi pendinginan mendadak

Spesifikasi : Kapasitas : 82,875 cuft

Diameter : 3,03 ft

Panjang : 10,098 ft

Luas Cooling Area :125,734 ft2

Power :0,1 hp

Jumlah : 2 buah ( 1 buah standby running)

22. SCREW CONVEYOR 3 ( J-261)

Fungsi : Membawa Bahan dari H-260 Ke F-410

Type : Rotary Cutoff valve

Dasar Pemilihan : Umum digunakan intuk padatan denangan Sistem tertutup

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 17

Kapasitas : 160,897 Cuft/jam

Panjang : 10 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan Putaran : 21 rpm

Power : 0,55 hp

Jumlah : 1 buah

23. COKE TOWER (D-310)

Fungsi : Menyerap Panas dari Bahan dan Konversi SO3 Menjadi H2SO4

Type : Packed Tower dengan Coke dilengkapi Jaket

Dasar Pemilihan : Efisien Untuk Menyerap Panas Bahan

Spesifikasi : Shell

Diameter : 15,610 ft

Tinggi : 109,269 ft

Tebal Shell : in

Tebal Tutup Atas : ¼ in

Tebal Tutup Bawah : ¼ in

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C (Brownell;251)

Jumlah : 2 buah

Sistem Pendingin

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 18

Tinggi Jaket : 0,239 ft

Jaked Spacing : in

Tebal Jaket : in

24. POMPA 4 (L-321)

Fungsi : Mengalirkan Bahan dari D-310 ke Q-210

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 2,958 gpm

Total Dynamic head : 365,23 (ft.lbf)/lbm

Effisiensi Motor : 80%

Power : 1,2 hp

Jumlah : 1 buah

25.HCl ABSORBER (D-320)

Fungsi : Menyerap HCl dengan Bantuan Air Proses

Type : Packed Column

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dalam Industri karena Efisiensi Penyerapan Lebih Tinggi

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 19

Spesifikasi :

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kecepatan Uap : 0,9987

Diameter : 6,02 m

Tinggi total : 8,4 m

Jenis Packing : Rasching Rings (Keramik)

Ukuran Packing : 1 in (25 mm)

Jumlah : 1 buah

26.POMPA 5 (L-331)

Fungsi : Mengalirkan Bahan dari D-310 ke Q-210

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 6,045 gpm

Total Dynamic head : 37,36 (ft.lbf)/lbm

Effisiensi Motor : 80%

Power : 0,2 hp

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 20

27. HCl SCRUBBER ( D-330)

Fungsi : Menyerap HCl dengan Bantuan Air Proses

Type : Packed Column

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dalam Industri karena Efisiensi Penyerapan Lebih Tinggi

Spesifikasi :

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Kecepatan Uap : 0,0155 Kmol/jam

Diameter : 0,31 m

Tinggi total : 4,9 m

Jenis Packing : Rasching Rings (Keramik)

Ukuran Packing : 1 in (25 mm)

Jumlah : 1 buah

28. TANGKI PENAMPUNG Na2SO4.10H2O

Fungsi : Menampung Na2SO4.10H2O

Type : Silinder Tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk Menampung Padatan

Spesifikasi : Volume : 5792 Cuft = 164 m3

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 21

Tinggi : 40 ft

Tebal Shell : in

Tebal Tutup Atas : in

Tebal Tutup Bawah : in

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA -283 Grade C (Brownell;253)

Jumlah : 4 buah

29. TANGKI PENAMPUNG HCl

Fungsi : Menampung HCl

Type : Silinder Tegak dengan tutup atas conis dan bawah datar

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk tekanan atmospheric

Spesifikasi : Volume : 1725 Cuft = 49 m3

Diameter : 12 ft

Tinggi : 23 ft

Tebal Shell : in

Tebal Tutup Atas : in

Tebal Tutup Bawah : in

BAB V SPESI FI K ASI AL AT

Pra Rencana Pabrik N at rium Sulf at dari Garam (N aCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri V - 22

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 1

BAB VI

SPESIFIKASI ALAT UTAMA

Fungsi : Menetralkan H2SO4 dengan bantuan Na2CO3.

Type : Silinder tegak, tutup ata dishead, tutup bawah conical

dilengkapi pengaduk dan jaket

Dasar pemilihan : - Tangki berpengaduk effisien untuk pencampuran.

- Tutup bawah conis, mempermudah pengeluaran produk.

1. Perhitungan shell dan tutup Perhitungan :

Rate massa = 4429,3755 kg/jam = 9765,0011 lb.jam

Volume bahan = 135,6250 cuft/jam

Penentuan waktu pengadukkan :

Keterangan :

θ = Waktu pengadukkan ; detik

µ = Viskositas bahan ; Pa.dt

V = Volume bahan ; m3

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 2

µ campuran = 1,46 cp (berdasarkan sg bahan) (1 cp = 0,001 Pa.dt)

= 0,0015 Pa.dt

Volume bahan = 135,6250 cuft = 3,8 m3 (1 cuft = 0,0283 m3)

P = digunakan 0,21 kW/m3 (antara 0,2 – 0,5 kW/m3)

Waktu tinggal 60 menit = 1 jam 42 menit = 0,707 jam

Dengan waktu tinggal 42 menit, dimana volume bahan mengisi 80% volume tangki dan digunakan 1 buah tangki.

Volume bahan

Maka volume tangki

Menentukkan ukuran tangki dan ketebalannya :

Diambil dimention ratio H/D = 2 (Ulrich; T.4-18)

Maka, D = 4,24 ft = 50,904 in = 1,29 m (Dmaks = 4 m; UlrichT.4-18)

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 3

H = 6,79 ft = 81,490 in = 2,07 m

Penentuan Tebal Shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code Cylindrical Tank :

Dengan : tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari – jari tangki ; in (1/2 D)

C = factor korosi ; in (digunakan 1/8 in = 0,125 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

F = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12.650 psi (Brownell, T.13-1).

Poperasi = PHydrosttis =

Pdesign = Poperasi + Phidrostatik

= 14,7 + 3,40 = 18,10 psi

R = ½ D

= ½ x 50,904 in = 25,45 in

Maka digunkan t = ¼ in

Untuk tebal tutup disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah mempunyai beban yang lebih besar.

Tebal bawah, conis :

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 4

Maka digunakan Tc = 3/16 in.

Tinggi Conical :

Keterangan : α = cone angle : 30o(Hesse, hal.85)

D = diameter tangki ; ft

Maka

2. Perhitungan Pengaduk

Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade. (dari Mc.Cabe, P.216)

Diameter impeller (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 4,24 = 1,41 ft

Lebar blade (y) = 1/5 diameter impeller = 1/5 x 1,41 = 0,283 ft

Panjang blade (L) = ¼ diameter impeller = ¼ x 1,41 = 0,35 ft

Penetuan putaran pengaduk :

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 kecepatan putaran, V = 225 m/menit.

Da = 1,41 ft = 0,431 m

225 = π x 0,431 x N

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 5

Penetuan jumlah pengaduk :

Asumsi tinggi cairan 80% dari total tinggi tangki. Dengan nilai sg bahan = 1,153.

Jarak antar pengaduk = (1 - 1,5) diameter impeller (Joshi : hal.389)

= 1,5 x 1,41 = 2,121 ft.

Putaran pengaduk, N = 166,26 rpm = 2,77 rps

π campuran = 0,00099 lb/ft.dtk (berdasarkan sg bahan)

ρ campuran = 72 lb/cuft

Karena NRe > 10000, maka digunakan baffle. (Perry 6ed ; hal.19-8)

Untuk NRe > 10000, diperlukan 4 buah baffle, dengan sudut 90o(Mc.Cabe, P.217).

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

Lebar baffle, J = 1/12 x 4,24 = 0,35 ft

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan Ludwig Vol.1, pers.5.5 ; hal.190.

Power Pengaduk :

Dengan : P = power ; hp

K3 = factor mixer (turbin) = 6,3 (Ludwig Vol.1, pers.5.5 ; hal.190)

g = konstanta gravitasi ; lb/dt2. (32,2 lb/dtk2) ρ = densitas ; lb/cuft

N = kecepatan putaran impeller ; rps Da = Diameter impeller ; ft

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 6

Perhitungan Losses Pengaduk :

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

Gland Losses 10% = 10% x 6,2 hp = 0,62 hp

Power input dengan Gland Losses = 6,2+ 0,62 = 6,78 hp.

Transmission system losses = 20% (Joshi : 399)

Transmission system losses = 20% x 6,78 hp = 1,355 hp

Power input dengan transmission system losses = 6,78 hp + 1,355 hp = 8,132 hp.

Digunakan power motor = 8,1 hp

Perhitungan jaket :

Perhitungan system penjaga suhu : (Kern. Hal:719)

Dari neraca panas, suhu yang dijaga = 60o

Penentuan jaket berdasarkan rate terbesar :

Q supply = 12255,7717 kkal/jam = 48667,3874 Btu/jam

Suhu masuk rata – rata = 30oC = 95oF

Suhu bahan keluar = 60OC = 140oF

ΔT = 140 – 95 = 45oF

Kebutuhan steam =60,9559 kg/jam = 134,3835 lb/jam

Densitas steam = 0,155 lb/cuft

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 7

Dengan : D2 = diameter dalam jaket ;

D1 = diameter luar jaket di bejana (2 x tebal)

D1 = 4,24 + 2 (1/4 in x 1/12 ft) = 4,28 ft

D2 = 4,296 ft

Penetuan tebal jaket :

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk Cylindrical :

Dengan : tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari – jari tangki ; in (1/2 D)

C = factor korosi ; in (digunakan 1/8 in = 0,125 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

F = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade

C, maka f = 12650 psi (Brownell, T.13-1).

Pdesign = 18,10 psi

R = ½ D

= ½ x 4,296 ft = 2,148 ft

Maka digunkan t = 3/16 in

Untuk tebal tutup disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah mempunyai beban yang lebih besar.

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 8

Perhitungan tinggi jaket :

UD = 5 – 75 (Kern, Tabel 8) ; diambil nilai UD = 55.

Untuk diameter kurang dari 114 in, m : 12 in = 1 ft (Hesse : 85)

h = tinggi conical = 3,7 ft.

d = inside diameter jaket = 4,3 ft.

D = outside diameter jaket = ID + (2 x tebal jaket) = 4,6706 ft

19,6636 = (π x 4,24 x h) + 80,035

hjaket = 0,68 ft

htangki = 6,79 ft

Perhitungan Jumlah Penyangga :

1. Berat Cairan = 6906,6319 lb

2. Berat Bejana :

a. Berat Shell :

- Volume Shell = 2π r x H x tshell

= 2π x 25,45 x 8,48x 12 x ¼

= 4068,211 in3

Pra Rencana Pabrik Nat rium Sulf at dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

 

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

VI - 9

= 1155,61 lb

b. Berat Tutup :

1. Tutup atas berbentuk dishead head :

- Diameter = (B & Y, pers. 5-12 hal.88)

=

Dari table 5.8 ; sf = 1 ½ in dan dari table 5.7 ; icr = 4 3/8

=

= 58,03 in

- Berat Tutup =

= = 187 lb

2. Tutup bawah berbentuk conis :

- Luas penampang = 0,08 ft2

Jari – jari =

Diameter (m) = 2 x 0,16 = 0,32 ft = 3,84 in

- Volume tutup =

=

= 18,72 ft3

- Berat tutup = 18,72 ft3 x 490 lb/ft3

= 9175 lb

BAB XI I PEM BAHASAN D AN K ESI M PU L AN

Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

XII - 1

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan natrium sulfat, Indonesia masih mengimpor natrium sulfat dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian Pabrik Natrium Sulfat 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 natrium sulfat 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 Driyorejo , Gresik. Lokasi ini dekat dengan pelabuhan laut Tanjung Perak. Untuk kebutuhan transportasi udara, kota Driyorejo , Gresik dekat dengan Bandara Udara Internasional Juanda. Hal ini akan memudahkan dalam transportasi bahan baku maupun produk. Maka pemilihan lokasi di daerah Driyorejo , Gresik dapat diterima.

BAB XI I PEM BAHASAN D AN K ESI M PU L AN

Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

XII - 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. 170.331.341.198,24

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 3.909.830.684,26

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 174.241.171.882,50

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 42.182.452.347,48

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 2.602.803.720,00

- Steam = 4662,24 lb/hari

- Air pendingin = 12137 M3/hari

- Listrik = 198,96 kWh/hari

- Bahan Bakar = 168,88 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 93.293.292.834,59

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 153.303.560.374,22

* Bunga Bank : 14%

* Internal Rate of Return (IRR) : 22,13%

* Rate On Equity (ROE) : 32,02%

* Pay Out Periode (POP) : 4,13 Tahun

* Break Even Point (BEP) : 34,63%

BAB XI I PEM BAHASAN D AN K ESI M PU L AN

Pra Rencana Pabrik Natrium Sulfat dari Garam (NaCl) dan Asam Sulf at dengan Proses dari Garam –Asam Sulfat (M annheim)

Program Studi Teknik Kimia | Fakultas Teknologi Industri UPN ” Veteran” JAWA TIMUR

XII - 3 XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta perhitungan yang telah dilakukan, maka pendirian Pabrik Natrium Sulfat di daerah industri Driyorejo , Gresik, secara teknis dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana Pabrik Natrium Sulfat yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 30.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 191 orang

Sistem Operasi : Continuous

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

Total Investasi : Rp. 174.241.171.882,50

Bunga bank : 14%

Internal Rate of Return : 22,13%

Rate on Equity : 32,02%

Pay Out Periode : 4,13 tahun

Break Even Point : 34,63%

DAFTAR PUSTAKA

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.

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.

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

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

p. 490 , Elsevier Publishing Company, Amsterdam.

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

Keputusan Menteri Kesehatan no. 492, 2010, “Standart Baku Mutu Air Bersih”

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

McGraw Hill Book Company Inc. , N.Y.

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

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

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

McGraw-Hill Book Company Inc. , Tokyo

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.

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

Universitas Indonesia Press, Jakarta.

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

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

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

London.

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

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

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

McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Internet :

http://che.com/pci http://matche.com http://ptgaram.com

http://www.petrokimia-gresik.com