PABRIK CARBON BLACK DARI RESIDUAL OIL DENGAN PROSES OIL FURNACE.

PABRIK CARBON BLACK DARI RESIDUAL OIL DENGAN
PROSES OIL FURNACE

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

SEFRIAN SUKMA NURSIERA
0731010038

J URUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2011

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iii
Kata Pengantar

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 Carbon Black dari Residual Oil
dengan Proses Oil Furnace”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang
diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan
kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil
dengan Proses Oil Furnace” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang
berasal dari beberapa literatur, data – data, dan internet.
Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunya Tugas
Akhir ini kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT , selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur
2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN
“Veteran” Jawa Timur
3. Ibu Prof.Dr.Ir. Sri Redjeki, MT , selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iii
Kata Pengantar

5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran”
Jawa Timur
6. Kedua orang tua serta seluruh anggota keluarga yang telah memberikan
dukungan baik moril, materiil dan spiritual.
7. Semua Teman – Teman yang mendoakan dan mendukung saya
8. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta
dorongan dalam penyelesaian tugas akhir in.
Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,
karena itu segala kritik dan saran yang membangun saya 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 Indusri Jurusan Teknik Kimia.

Surabaya, Nopember 2011

Penyusun,

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iv
Intisari

INTISARI

Perencanaan pabrik Carbon Black ini diharapkan dapat berproduksi
dengan kapasitas 50.000 ton Carbon Black/tahun dalam bentuk pellet. Pabrik
beroperasi secara semi - continuous selama 330 hari dalam setahun.
Carbon Black dibutuhkan dalam jumlah besar hampir 95% bagi keperluan

industri karet, dan selebihnya digunakan dalam industri tinta, cat, kertas, plastik,
dan lain - lain. Secara singkat, uraian proses dari pabrik Carbon Black sebagai
berikut :
Pertama - tama residual oil dioksidasi didalam furnace sehingga
membentuk carbon black, kemudian dilakukan pengambilan dengan cara
melewatkan pada cyclone. Setelah itu, carbon black dibentuk menjadi pellet pada
pelletizer, kemudian dikeringkan pada rotary dryer dan didinginkan pada colling
conveyor dan siap dipasarkan dalam bentuk pellet.

Pendirian pabrik berlokasi di Taman, Sidoarjo dengan ketentuan :
Bentuk Perusahaan

: Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi

: Garis dan Staff

Jumlah Karyawan

: 108 orang

Sistem Operasi

: Semi - Continuous

Waktu Operasi

: 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iv
Intisari

Analisa Ekonomi :
* Massa Konstruksi

: 2 Tahun

* Umur Pabrik

: 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI)

: Rp. 263.144.423.713

* Working Capital Investment (WCI)

: Rp.

* Total Capital Investment (TCI)

: Rp. 328.930.529.641

* Biaya Bahan Baku (1 tahun)

: Rp.

513.602.874.990

* Biaya Utilitas (1 tahun)

: Rp.

96.044.363.107

65.786.105.928

- Steam

= 829838,5617 lb/hari

- Air pendingin

= 687,0269 m3/hari

- Listrik

= 8019,463 kWh/hari

- Bahan Bakar

=

1051,185 liter/hari

* Biaya Produksi Total (TPC)

: Rp. 1.003.119.508.658

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income)

: Rp. 1.100.000.000.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank i)

: 20 %

* Internal Rate of Return

: 41,70 %

* Rate On Equity

: 50,92 %

* Pay Out Periode

: 1 Tahun, 8 bulan, 15 hari

* Break Even Point (BEP)

: 33 %

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

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

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES.................................................... II – 1

BAB III

NERACA MASSA .................................................................................. III – 1

BAB IV

NERACA PANAS ................................................................................... IV – 1

BAB

V

SPESIFIKASI PERALATAN................................................................... 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

KESIMPULAN DAN PEMBAHASAN................................................. XII – 1

DAFTAR PUSTAKA

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-1

BAB I
PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang
Dewasa ini perkembangan industri di Indonesia, khususnya industri kimia
meningkat secara kualitatif dan kuantitatif, sehingga kebutuhan bahan baku,
bahan penunjang dan tenaga kerja meningkat pula.
Industri carbon black akhir – akhir ini berkembang begitu cepat sebagai
akibat dari proses pembuatan sol sepatu, tinta cetak, kertas carbon dari carbon
black, serta tidak lupa pemakaian carbon black sebagai bahan campuran karet
ban merupakan pemakaian carbon black terbesar. Carbon black digunakan pula
sebagai komponen pemberi warna dan sebagai proteksi dari degradasi matahari.
Diperkirakan angka permintaan carbon black secara global meningkat hingga
4,3% pertahun hingga tahun 2013.
(www.tyrepress.com)
Industri carbon black di Indonesia sudah ada, namun masih belum
mencukupi kebutuhan dalam negeri baik dalam hal kualitas maupun kuantitas,
maka untuk mencukupi kebutuhan carbon black di Indonesia saat ini dan dimasa
yang akan datang maka investasi pada industri carbon black sangat diperlukan.
Kepentingan lain dari pabrik ini adalah untuk mendukung dan merangsang
berdirinya industri lain dan juga diharapkan dapat menambah komoditi non
migas serta meningkatkan kemampuan bangsa dalam penguasaan teknologi baru.
Bahan baku yaitu residue oil bisa didapatkan dengan membeli pada
pertamina, residual oil adalah Sisa pengolahan minyak bumi yang kental dan
Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-2

tertinggal setelah fraksi-fraksi bernilai tinggi diambil dari minyak itu. Sedangkan
udara diambil dari udara bebas.
Faktor penunjang berdirinya pabrik Carbon black ini adalah :
a) Membuka lapangan kerja baru
b) Menambah pengetahuan teknologi dan pengalaman
c) Untuk mencukupi kebutuhan Carbon black di Indonesia serta menambah
devisa negara
d) Menunjang perkembangan

industri – industri lain sebagai konsumen

Carbon black

I.2 Sejarah Carbon Black
Unsur carbon yang digunakan dalam industri terdapat dalam macam
yaitu: carbon amorf, grafit, dan intan. Pada umumnya carbon bersifat reaktif
secara kimia, dan tidak meleleh pada tekanan biasa.
Carbon adalah unsur yang luwes dan berguna, penggunaanya selalu
meningkat tiap tahunya. Pada tahun 1928, Mantell menulis: ‘peluang untuk
berkembangnya industri carbon sangat besar, karena unsur ini sangat terkait erat
di dalam kehidupan kita yang amat kompleks dewasa ini’. Perkembangan itu
sekarang sudah terwujud.
Karbon industri yang tidak di fabrikasi antara lain jelaga lampu, jelaga
karbon, karbon aktif, grafit dan industri intan. Tiga yang pertama diatas
merupakan contoh carbon amorph. Jelaga lampu ( lamp black) terbentuk dari
pembakaran tak sempurna zat padat atau zat cair. Jelaga lampu sekarang
berangsur – angsur digantikan oleh jelaga carbon (carbon black) yang

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-3

merupakan carbon amorph yang paling penting dan juga merupakan produk dari
pembakaran tak sempurna.
Di Amerika serikat, carbon black dibuat dengan membakar minyak ter
atau produk minyak bumi dengan udara terbatas. Carbon yang terbentuk lalu
dikumpulkan dalam ruang besar dan carbon ini kemudian di campur dengan ter,
dan dicetak dalam bentuk bata dan dikalsinasi pada suhu kira – kira 1000o C
untuk memperbaiki sifatnya. Bata kalsinasi tersebut kemudian digiling lagi
menjadi serbuk yang halus.
Industri carbon black pertama kali didirikan di Amerika Serikat dibangun
di New Cumberland, W.Va, pada tahun 1872. Carbon black ini dibuat dengan
mendinginkan nyala gas pada batuan dan mengikis carbon yang terbentuk. Pada
tahun 1883, dipattenkan proses giling ( Roller process), pada tahun 1892 Mc Nutt
menyempurnakan proses kanal ( Canal Black Process/ Chemichal Process). Pada
mulanya produksi tidak banyak, hanya 12.000 ton/tahun. Pada tahun 1904
pengaruh carbon black pada pembuatan karet dilaporkan oleh S.C. Mote dari
Inggris. Pada musin panas tahun 1912, B.F. Goodrich, yang merasa yakin akan
nilai carbon dalam industri karet mencoba sebanyak satu gerbong dan kemudian,
pada tahun itu juga memesan 500 ton/tahun. Perkembangan pasaran baru tersebut
merangsang perkembangan industri ini, sehingga berkembang dengan cepat dan
gas bumi merupakan bahan baku yang pertama.
Proses carbon termal ( thermal black process ) dipatenkan pada tahun
1916, dan mulai berproduksi pada tahun 1922. Tanur gas mulai beroperasi pada
tahun 1928. Pada bulan November 1943 pabrik carbon tanur minyak yang
pertama mulai beroperasi di Texas.

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-4

I.3

Spesifikasi bahan baku dan produk

I.3.1

Spesifikasi Bahan Baku

I.3.1.1 Residual Oil
Residual oil adalah sisa pengolahan minyak bumi yang kental dan
tertinggal setelah fraksi-fraksi bernilai tinggi diambil dari minyak itu.
(www.pertamina.com)

Mengandung 10 – 500 ppm vanadium dan nikel dalam molekul organik
kompleksnya. Terdapat pula garam, pasir, karat dan abu 0,01 hingga 0,5 persen
berat (perry, 8ed )

Di dalam Residual oil terdiri dari berbagai komponen diantaranya:
Tabel. I.1 Komposisi residual oil
Komponen % Berat Ar
C
87,75
12
H2
10,49
2
S
O2

0,84
0,64

32
32

N2

0,28

28

Total

100

Sifat Residual oil :
a) Molecular Formula

: C20H42

b) Warna

: hitam atau coklat gelap

c) Bentuk

: cairan kental atau semi padat

d) Specific Grafity

: 0,93 – 1

e) Flash Point

: 600 C

f) Digunakan untuk

: Fuel, carbon black

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-5

I.3.1.2 Udara
Udara dimana di dalamnya terkandung sejumlah oksigen, merupakan
komponen esensial bagi kehidupan, baik manusia maupun makhluk hidup
lainnya. Udara merupakan campuran dari gas, yang terdiri dari sekitar 79 %
Nitrogen, 21 % Oksigen. Udara dikatakan "Normal" dan dapat mendukung
kehidupan manusia apabila komposisinya seperti tersebut diatas. Sedangkan
apabila terjadi penambahan gas-gas lain yang menimbulkan gangguan serta
perubahan komposisi tersebut, maka dikatakan udara sudah mengalami
pencemaran.
Udara terdiri dari berbagai macam gas diantaranya:
Tabel. I.2 Komposisi Udara
Komponen
Nitrogen
Oksigen
Total

%
79
21
100

I.3.2 Spesifikasi Produk
Carbon black adalah suatu klorida yang terbentuk oleh penguraian
thermis (thermal decompotition) dari hydrocarbon berbentuk cair dan gas.
Hampir seluruhnya carbon black terdiri dari carbon dan mengandung sedikit
beberapa material seperti: hidrogen, oksigen dan lainya. Untuk beberapa hal
diinginkan volatile meter contents yang lebih tinggi dan maksimum 18 % dan
untuk tinta cetak sebesar 12%.
Sifat – sifat fisis yang terpenting dari carbon black sehubungan dengan
proses pembuatanya adalah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-6

1)

Diameter Partikel

: 400 Ao – 500 Ao

2)

Surface Area

: 40 -50 m2 /gr N2 adsorption

3)

pH (derajat keasaman)

:8–9

4)

Oil Absorption

:0,9 – 1,1 cm2/gr

5)

Kekuatan Pewarnaan

: 150% - 180% (skala FF)

(sumber: Kirk Othmer, Vol 4, Tabel 3, 255)
Sifat Kimia Carbon black: (Perry 7ed, T.2-1)
1)

Formula

:C

2)

Berat Molekul

: 12

3)

Warna

: Hitam

4)

Bentuk

: Solid, amorphous ( tidak beraturan)

5)

Specific grafity

: 1,8 – 2,1 gr/cm3

6)

Melting Point

: > 3500o C

7)

Boiling Point

: 4200o C

8)

Solubility, water

: tidak larut

I.4 Kegunaan Carbon black
Hampir 95% dari produksi Carbon black di dunia dipakai dalam industri
– industri karet, dan selebihnya digunakan dalam industri tinta, cat, kertas,
plastik, dll. Dibawah ini adalah pemakaian Carbon black dalam berbagai industri
diuraikan sebagai berikut :

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pendahuluan

I-7

a) Karet
Pemakainan Carbon black dalam industri karet bukanlah sebagai bahan
pengisi (filling agent), tetapi adalah sebagai suatu pengeras (
reinforcement ) yang memperbaiki sifat – sifat karet yang dikehendaki.
b) Tinta
Lebih kurang separuh dari konsumsi Carbon black untuk tinta dipakai
untuk pembuatan surat kabar.
c) Cat dan pigmen
Ada tiga grade carbon black yang dipakai dalam preparasi cat, pernis,
email dan lain – lain, yaitu hight, medium dan standart color. Standart
grade umumnya dipakai dalam industri cat, medium grade digunakan
dalam industri email.
d) Plastik
Penambahan carbon black dalam industri plastik adalah sebagai pemberi
warna dan proteksi dari degradasi matahari. Dalam industry kabel listrik
dari polyethylene carbon black berfungsi untuk memperpanjang proses
deteorisasi
e) Kertas
Bermacam - macam black paper diproduksi oleh industri – industri kertas
seperti album paper, kulit karton, kertas bungkus, Opaque black paper
untuk film photographic dan black tape ( pita hitam ) untuk kabel isolasi.

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pemilihan dan Uraian Proses

II - 1

BAB II
PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

II.1 MACAM – MACAM PROSES
Proses produksi Carbon black terdiri dari berbagai macam proses
diantaranya :
a. Channel Proses
b. Furnace Proses
c. Thermal Proses

II.1.1 Channel Proses
Bahan baku ( gas) dibakar dalam burner house untuk dibakar dengan
udara yang disemprotkan dari bawah dan atas burner untuk menghasilkan
pembakaran dengan banyak asap, proses pembakaran ini terjadi pada suhu
1000 – 1200o C sehingga carbon dapat diendapkan dalam jumlah yang
banyak pada chanel – chanel. Carbon ini kemudian dihembuskan pada
pneumatic blower, dimana kotoran yang berat dan kotoran yang lain akan
mengendap ke bawah. Sedangkan carbon menuju ke cyclone, dari cyclone
kemudian dibawa ke pulvilizer dengan bantuan screw conveyor. Di
pulvilizer carbon black

di seragamkan. Setelah itu dihembuskan ke

receiving tank untuk diumpankan ke pelletizer. Pada pelletizer carbon black
dimampatkan dengan menambah air, sehingga didapatkan carbon black
berupa pellet – pellet. Setelah berbentuk pellet carbon black dikeringkan

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pemilihan dan Uraian Proses

II - 2

dengan rotary dryer. Setelah itu carbon black dibawa bucket elevator ke
unit packing.

II.1.2 Furnace Proses
Pada furnace proses di bagi menjadi dua menurut bahan baku yang
digunakan, diantaranya :
a. Gas Furnace
Bahan baku (gas) di masukkan

dalam furnace untuk proses

pembakaran. Pada furnace dibagi 3 zone : zone pembakaran, zone reaksi,
dan zone pendinginan. Gas di bakar dengan udara berlebih dengan suhu
antara 2300 - 2600o F. Dari zone pembakaran terbentuk asap hitam yang
kemudian masuk ke dalam zone reaksi dan terus bergerak ke dalam zone
quenching. Disini asap carbon black didinginkan secara mendadak. Setelah
itu dihembuskan ke spray tower dan didinginkan hingga 400o F. Dari spray
tower, debu yang bercampur dengan udara panas kemudian dihembuskan
ke dalam rangkaian dust collector. Rangkaian dust collector terdiri dari
cyclone, Electric Precipitator. Debu carbon black yang tertangkap
dijatuhkan ke screw conveyor kemudian diangkut oleh bucket elevator
untuk di bawa ke unit pelletizer.
Pada pelletizer carbon black dimampatkan dengan penambahan air.
Dari pelletizer, carbon black yang telah terbentuk pellet kemudian
dikeringkan dengan menggunakan rotary dryer. Setelah proses pengeringan,
carbon black dibawa ke unit packing.

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pemilihan dan Uraian Proses

II - 3

b. Oil Furnace
Campuran residu oil dan udara disemprotkan kedalam furnace untuk
proses pembakaran. Pembakaran dilakukan pada suhu 2600 – 3000o F.
Kemudian didinginkan secara mendadak pada zone quenching hingga suhu
400o F. Dari spray tower, debu yang bercampur dengan

udara panas

kemudian dihembuskan ke dalam rangkaian dust collector. Rangkaian dust
collector terdiri dari cyclone, Electrostatic Precipitator dan bag filter. Debu
carbon black yang tertangkap dijatuhkan ke screw conveyor kemudian
diangkut oleh bucket elevator untuk di bawa ke unit pelletizer. Pada
pelletizer carbon black dimampatkan dengan penambahan air. Dari
pelletizer, carbon black yang telah terbentuk pellet kemudian dikeringkan
dengan menggunakan rotary dryer. Setelah proses pengeringan, carbon
black dibawa ke unit packing.

II.1.3 Thermal Pr oses
Bahan baku (gas) diumpankan Brick checkerwork furnace yang
terdiri dari dua furnace yang berbentuk silinder, untuk pembakaran dengan
udara dan gas panas dari kolom scruber hingga suhu 1300o C. Dari furnace
carbon black didinginkan di spray tower hingga suhu 125

o

C. Kemudian

bergerak menuju cyclone dan bag filter. Debu carbon black dan gas panas
yang tertangkap dijatuhkan ke screw conveyor kemudian diangkut ke unit
pelletizer. Sedangkan gas panasnya dibawa ke scruber. Pada scruber gas
yang tidak diserap oleh air dan kaya akan hydrogen didinginkan,
dihumidifikasi, dan dikompresi lalu digunakan lagi pada furnace sebagai gas
panas.
Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pemilihan dan Uraian Proses

II - 4

II.2 SELEKSI PROSES
Dari uraian proses diatas maka dapat disimpulkan bahwa proses yang
dipilih adalah proses Oil Furnace. Pemilihan proses oil furnace ini didasarkan
atas pertimbangan – pertimbangan sebagai berikut:
a) Furnace

yang

digunakan

lebih

sederhana

dan

mudah

pengoprasianya, proses yang digunakan juga lebih sederhana
b) Bahan baku berupa residu oil
c) Kadar produk besar
d) Penempatan lokasi pabrik tidak terikat dengan sumber bahan baku
karena bahan baku mudah didapat dan dapat didirikan didaerah
konsumen
e) Yield dari produk oil furnace lebih besar dibanding dengan yang
lainya
Pembakaran Hidrokarbon
Pembakaran yang terjadi pada rantai hidrokarbon :
1. Pembakaran sempurna
Setiap senyawa hidrokarbon yang dibakar sempurna (terdapat cukup
oksigen) akan menghasilkan karbondioksida dan air.
2. Pembakaran tidak sempurna
Pembakaran tidak sempurna (yakni jika tidak terdapat cukup oksigen) bisa
menyebabkan pembentukan karbon atau karbon monoksida.
(www.chem-is-try.org)

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pemilihan dan Uraian Proses

II - 5

II.3 URAIAN PROSES
Residual oil yang kaya akan gas carbon awalnya disimpan ke
dalam tangki penampung. Dari sini residual oil dipanaskan terlebih dahulu
dengan suhu 95o C sebelum dipompa ke furnace untuk mempermudah proses
pembakaran dan supaya selisih flash pointnya sedikit. Residual oil dari tangki
penampung diumpankan kedalam

furnace bersama udara dari blower.

Residual oil di bakar dengan udara pada suhu 600o C dan tekanan 5 atm.
Reaksi yang terjadi didalam furnace sebagai berikut:
• Reaksi 1

: C 20H 42(l) + 61/2 O 2(g)

• Reaksi 2

:

C 20H 42(l)

20CO 2(g) + 21H 2O (g)

20C (amor ph)+ 21H 2(g)

Reaksi Keseluruhan:
2C 20H 42(l) + 61/2 O 2(g)

20C (amor ph)+20CO 2(g) + 21H 2O (g) + 21H 2(g)

Dari hasil pembakaran terbentuk asap hitam (produk carbon) yang
kemudian mengalir ke spray tower. Pada spray tower produk carbon black
diturunkan suhunya atau didinginkan secara mendadak sampai suhunya 230o
C dengan bantuan air pendingin. Dari spray tower, produk yang bercampur
dengan udara panas kemudian dihembuskan ke

dalam rangkaian dust

collector. Rangkaian dust collector terdiri dari cyclone. Produk carbon black
yang tertangkap dijatuhkan ke screw conveyor kemudian diangkut oleh
bucket elevator ke bin untuk di bawa ke unit pelletizer. Sedangkan gas panas
yang keluar dari cyclone dihembuskan ke udara bebas.
Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Pemilihan dan Uraian Proses

II - 6

Pada pelletizer carbon black dimampatkan dengan penambahan air.
Dari pelletizer, carbon black yang telah terbentuk pellet kemudian
dikeringkan dengan menggunakan rotary dryer. Setelah proses pengeringan,
carbon black ditampung pada silo sebagai produk akhir.
Uraian proses diatas sesuai dengan blok diagram sebagai berikut:
water

Spent gases

Residual Oil
Cyclone

Pelleting and
Drying

Furnace
Cooler
Conveyor

air
waste

Gambar II.1. Gambar block diagram pembuatan carbon black
(Keyes; hal 212)

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Carbon
black

Neraca Massa

III - 1

BAB III
NERACA MASSA
Kapasitas Produksi

Waktu Operasi

=

50.000 ton/tahun

= 6313,1313

kg/jam

=

hari

330

Komposisi bahan masuk :
Residual Oil = 18528,2422 kg/jam
Satuan Operasi

= kg/jam

1. Furnace
Neraca Massa:
Masuk
kg/jam
* Residual Oil
C
16258,5326
1943,6126
H2
S
155,6372
118,5808
O2
N2

51,8791
18528,2422

Keluar

kg/jam

C
H2
S
O2

6307,4867
1103,8102
62,2549
118,5808

N2
CO2

5777,4251
34271,6976

H2O

14901,4374

SO2

186,7647

* Udara Bebas
38475,6690
O2
N2

5725,5460
44201,2150
62729,4572

62729,4572

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Massa

III - 2

2. Spray Tower

Neraca Massa :
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Campuran produk
* Campuran produk
C
6307,4867
C
6301,1792
H2
1103,8102
H2
1103,7958
S
62,2549
S
62,2549
O2
118,5808
O2
117,6434
5777,4251
N2
5777,0309
N2
CO2
H2O
SO2

34271,6976
14901,4374
186,7647
62729,4572

CO2
H2O
SO2

34224,3345
2980,2875
178,0238
50744,5500

* Air pendingin dari utilitas * Limbah Cair
687026,8900
C
H2O
H2
CO2
O2
N2
SO2
H2O

749756,3472

6,3075
0,0144
47,3631
0,9373
0,3942
8,7409

698948,0399
699011,7972
749756,3472

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Massa

III - 3

3. Cyclone - 1
Neraca Massa :
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Campuran produk
* Produk bawah ke conveyor
C
6301,1792
C
6238,1674
H2
1103,7958 * Produk atas ke cyclone-2
S
62,2549
C
63,0118
117,6434
H2
1103,7958
O2
N2
CO2

5777,0309
34224,3345

S
O2

62,2549
117,6434

H2O

2980,2875

N2

5777,0309

SO2

178,0238

CO2

34224,3345

50744,5500

H2O

2980,2875

SO2

178,0238
44506,3826

50744,5500

50744,5500

4. Cyclone - 2
Neraca Massa :
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Campuran produk
* Produk bawah ke conveyor
C
63,0118
C
62,3817
H2
1103,7958
S
62,2549 * Produk atas ke flare gas
117,6434
C
0,6301
O2
N2

5777,0309

H2

1103,7958

CO2

34224,3345

S

62,2549

H2O
SO2

2980,2875
178,0238

O2
N2

117,6434
5777,0309

44506,3826

CO2

34224,3345

H2O

2980,2875

SO2

178,0238
44444,0009
44506,3826

44506,3826

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Massa

III - 4

5. Screw Conveyor
Neraca Massa :
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Carbon black dari cyclone-1 * carbon black ke pelletizer
C
6238,1674
C
6300,5491
* Carbon black dari cyclone-2
C
62,3817

6300,5491

6300,5491

6. Pelletizer
Neraca Massa :
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Carbon Black dr screw C.
* Carbon Black ke rotary D.
C
C
6294,3177
6300,5491
H2O
* Carbon Black recycle dari
2700,2353
cyclone-3
6,2314
C
6300,5491
* Air proses dari utilitas
2700,2353
H2O
9000,7845
9000,7845

7. Rotary Dryer
Neraca massa:
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Carbon Black dr pelletizer * Carbon black ke cooling C.
C
6300,5491
6294,2486
C
H2O
2700,2353
18,8827
H2O
9000,7845
6313,1313
* Carbon black ke cyclone-3
* Udara Panas
6,3005
C
7415529,7294
2681,3526
Udara+H2O
H2O
(uap)

Udara+H2O(uap)

7424530,5138

7415529,7294
7418217,3825
7424530,5138

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Massa

III - 5

8. Cyclone - 3
Neraca Massa:
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Carbon Black dr Rotary D. * Carbon Black ke Pelletizer
C
6,3005
C
6,2375
H2O
2681,3526 * Limbah gas
C
0,0630
2681,3526
H2O
2681,4156
2687,6531

2687,6531

9. Cooling Conveyor
Neraca massa :
Masuk
kg/jam
Keluar
kg/jam
* Carbon black dr rotary D. * Carbon black ke silo
C
6294,2486
C
6294,2486
H2O
18,8827
H2O
18,8827
6313,1313
6313,1313

6313,1313

6313,1313

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Panas

IV - 1

BAB IV
NERACA PANAS

Kapasitas produksi
Waktu Operasi
Satuan Operasi
Suhu referensi

=
50000 ton / tahun
= 6313.1313 kg / jam
=
hari
330
= kkal / jam
= 25 °C
( 298.15 °K )

1. Heater Residual Oil
Neraca Energi :
Masuk
Kkal/jam
Keluar
Kkal/jam
* Residual Oil dr Tangki * Residual Oil ke furnace
C
14669,48464
C
235096,81105
33350,09166
H2
468692,07930
H2
S
135,06783
S
1961,76454
O2
116,18832
1723,92078
O2
N2

63,00205
48333,83449

N2

886,24381
708360,81948

Q steam

694765,24735

Q loss

34738,26237

743099,08185

743099,08185

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Panas

IV - 2

2. Furnace
Neraca Energi :
Masuk
kkal/jam
Keluar
kkal/jam
* H Residual Oil
* H campuran produk
C
1190177,64280 C
1135069,04208
H2
495708,29460 H2
2251367,93018
S
5540,68385 S
8253,52427
O2
2117,60887 O2
16406,94781
1204,78135 N2
N2
840666,67251
1694749,01146 CO2
5013313,24493
* H udara bebas
O2
37699,40238
N2
6953,11326

H2O
SO2

44652,51564 Q terserap
∆Hg raksi

47136849,58
48876251,10808

8933328,92283
47829,55955
18246235,84417
30630015,26
48876251,10808

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Panas

IV - 3

3. Spray Tower
Neraca Energi :
kkal/jam
Masuk
kkal/jam
Keluar
* H campuran produk
* Campuran produk
C
1135069,0421
C
316610,3517
H2
785697,2662
2251367,9302
H2
2470,3575
S
8253,5243
S
5367,6323
O2
16406,9478
O2
N2

840666,6725

N2

291870,7146

CO2

5013313,2449

CO2

1616000,7478

H2O

8933328,9228

H2O

247808,7512

SO2

47829,5596
18246235,8442

SO2

5538,4047
3271364,2259

* H air pendingin
* Limbah Cair
H2O
3435134,4500
C

23,6114

H2

0,9876

O2

3,7322

N2

1,9168

CO2

196,4130

H2O

8104350,5635

SO2

25,4938
8104602,7183

Q terserap

10305403,3500

21681370,2942

21681370,2942

4. Pelletizer
Neraca Energi :
Masuk
kkal/jam
Keluar
kkal/jam
* H carbon Black
* H carbon black
C
316578,6906
C
42654,9442
* H air proses dari utulitas
H2O
94508,2367
H2O

13501,1767
Q terserap
330079,8673

192916,6864
330079,8673

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Neraca Panas

IV - 4

5. Rotary Dryer

Neraca Energi :
kkal/jam
Masuk
kkal/jam
Keluar
* H C. black dari pelletizer * H C.black ke C. conveyor
105747,1256
C
42654,9442
C
1510,6197
94508,2367
H2O
H2O
107257,7453
137163,1809
* H udara panas
* H C.black ke cyclone-3
120,8123
Udara
3084422,3794
C
1558026,7359
H2O uap 4331107,3499
H2O
7415529,7294 Udara
2772895,7191
H2O pd udara
3031121,6330
7362164,9003
Q loss
7552692,9103

83270,2647
7552692,9103

6. Heater

Neraca energi :
Masuk
kkal/jam
Keluar
kkal/jam
* H udara bebas dr Filter * H udara panas ke R. dryer
Udara
160646,9989 Udara
3084422,3794
H2O uap
367221,0471 H2O uap
4331107,3499
527868,0460
7415529,7294
Q supply

7250170,1930

Q loss

7778038,2390

362508,5096
7778038,2390

7. Cooling Conveyor

Neraca Energi :
Masuk
kkal/jam
Keluar
kkal/jam
* H carbon black dr R. dryer * H carbon black ke silo
11502,5374
C
C
105841,7591
188,8275
H2O
H2O
1511,9715
11691,3649
107353,7306
Q terserap
107353,7306

95662,3657
107353,7306

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Spesifikasi Peralatan

V-1

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penampung Residual Oil
Fungsi
:
Menampung Residual Oil
Type
:
Silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dish
3
36158,6692 cuft
Volume
:
= 1023,8996 m
35,8466 ft
Diameter
:
35,8466 ft
Tinggi
:
1 3/8 in
Tebal shell
:
1 3/8 in
Tebal tutup atas
:
1/4 in
Tebal tutup bwh
:
Bhn konstruksi
:
Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
:
4 buah
2. Pompa
Spesifikasi :
Fungsi
Tipe
Bahan
Rate volumetrik
Total Dynamic Head
Effisiensi motor
Power
Jumlah
3. Heater - 1
Type
Ukuran
Shell side
ID
B
n
Tube side
Nt
L
OD
BWG
n
Pitch

: Mengalirkan Residual Oil
: Gear Pump
: Carbon Steel
3
:
0,199 ft /dt
:
45,9859 ft.lbf/lbm
:
80%
:
2,7421 hp
:
1 buah

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

Shell and tube, 1-2 exchanger

8
1,6
2

in
in
passes

26
6
ft
0,75 in
16
2
passes
Square pitch 1"

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Spesifikasi Peralatan

V-2

4. Air Filter
Fungsi
Type
Dasar Pemilihan
Ukuran filter
Kecepatan
Resistansi
Filter Medium
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:

Untuk menyaring udara bebas
Dry type Airmat Dust Arrester
Penanganan otomatis dan sesuai dengan bahan
Otomatis
ft/mnt
50
0,4 in water
glass fiber
1
buah

5. Blower - 1
Fungsi
Type
Dasar Pemilihan
Bahan
Rate volumetrik
Adiabatic Head
Effisisensi Motor
Power
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:

Memindahkan udara dari udara bebas ke furnace
Centrifugal Blower
Sesuai dengan jenis bahan dan efisiensi tinggi
Commercial Steel
20282,93016 cuft/mnt
15000
ft.lbf/lbm gas
80%
54,8504
hp
1
buah

6. Spray Tower
Fungsi
Type

:
:

Volume
Diameter
Tinggi
Tebal Shell
Tebal Tutup atas
Tebal Tutup bawah
Bahan Konstruksi
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:

7. Cyclone - 1
Fungsi
Type
Kapasitas
Diameter partikel
Tebal shell
Tebal Tutup atas
Tebal Tutup bawah
Jumlah

Menurunkan suhu bahan sampai dengan 230 oC
Silinder tegak, tutup bawah dan atas dish pada bagian atas di
pasang perfored pipe untuk distribusi aliran air pendingin
78954,36022 cuft
21,5858 ft
215,858 ft
3/8 in
1/4 in
1/4 in
Carbon steel SA-283 grade C
buah
1

:
:
:
:
:
:
:
:

Untuk memisahkan padatan dari gas
Van Tongeren Cyclone
797,2809832
cuft
0,000145989
ft
3/16
in
3/16
in
3/16
in
1 buah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Spesifikasi Peralatan

V-3

8. Cyclone - 2
Fungsi
Type
Kapasitas
Diameter partikel
Tebal shell
Tebal Tutup atas
Tebal Tutup bawah
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:

Untuk memisahkan padatan dari gas
Van Tongeren Cyclone
738,0859849 cuft
0,000145987 ft
in
3/16
in
3/16
3/16
in
1 buah

9. Screw Conveyor
SPESIFIKASI :
Fungsi
Type
Kapasitas
Panjang
Diameter
Kecepatan putaran
Power
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:

Memindahkan bahan dari
Plain spouts of chutes
115,7766 cuft/jam
35 ft
= 10,7 m
10 in
= 0,25 m
12 rpm
1,918646 hp
1 buah

10. Bucket Elevator
Fungsi
Type
Kapasitas maksimum
Ukuran
Bucket Spacing
Tinggi Elevator
Ukuran feed(max)
Bucket Speed
Putaran Head Shaft
Lebar Belt
Power total
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

Memindahkan bahan dari screw conveyor ke bin
Continuous Dischange Bucket Elevator
14 ton/jam
6 in x
4 in x 41/4 in
12 in
32 ft
3/4 in
ft/menit
225
43 rpm
7 in
2 hp
1 buah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Spesifikasi Peralatan

V-4

11. Bin
Fungsi
Type
Volume
Diameter
Tinggi
Tebal shell
Tebal tutup atas
Tebal tutup bawah
Bahan konstruksi
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

Menampung carbon black
Silinder tegak dengan tutup atas plat da bawah conis
926,2124 cuft
7,326669 ft
21,98001 ft
3/16 in
3/16 in
3/16 in
Carbon steel SA-283 grde C
1 buah

12. Pelletizer
Fungsi
Type
Manufacture
Diameter pellet
Panjang pellet
Solid Rotor Cutter
Speed
Power
Control Voltage
Accesory
Jumlah

13. Rotary Dryer
Fungsi
Type
Kapasitas
Isolasi
Tebal Isolasi
Tebal Shell
Panjang
Diameter
Tinggi bahan
Sudut rotary
Time of passes
Power
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=

Membuat pellet carbon black dengan metode basah
Wayne Strand Pelletizer (Model 221)
Wayne Inc.
1 mm
5 mm
2 in
500
rpm
5 hp
480
volt
Feed & Cutter roll control
1 buah

Mengeringkan carbon black dengan bantuan udara panas
Rotary drum
9008,83929 kg/jam
Batu isolasi
12 in
1/8 in
33,42 ft
5,066 ft
0,122 ft
o
1,4
10 menit
48,07 HP
1 buah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Spesifikasi Peralatan

14. Cyclone - 3
Fungsi
Type
Kapasitas
Diameter partikel
Tebal shell
Tebal Tutup atas
Tebal Tutup bawah
Jumlah

V-5

: Untuk memisahkan padatan dari gas
: Van Tongeren Cyclone
130,6712049 cuft
:
0,00004616 ft
:
3/16 in
:
3/16 in
:
3/16 in
:
:
1 buah

15. Blower - 2
Fungsi
Type
Dasar Pemilihan
Bahan
Rate volumetrik
Adiabatic Head
Effisisensi Motor
Power
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:

Memindahkan udara dari udara bebas ke Rotary Dryer
Centrifugal Blower
Sesuai dengan jenis bahan dan efisiensi tinggi
Commercial Steel
3909189,25 cuft/mnt
15000
ft.lbf/lbm gas
80%
10571,4855 hp
1
buah

16. Heater - 2
Fungsi
Type
Tube : OD
panjang
Picth
jumlah tube,Nt
Passes
Shell: ID
Passes
Heat Exchanger Area, A
Jumlah

o

: Memanaskan bahan sampai dengan 125 C
: 1-2 shell and tube Heat Exchanger ( Fixed tube)
3/4
:
in
16
:
in
2
in
1
:
1024
:
2
:
39
:
in
1
:
2
: 3216,179 ft
1
:
buah

17. Cooling Conveyor
Fungsi
Type
Kapasitas
Panjang
Diameter
Kecepatan putaran
Power
Tebal jaket standard
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:

o

Mendinginkan bahan sampai dengan 35 C
Plain spouts or chutes
116,485 cuft/jam
50 ft
10 in
12 rpm
2,7464 hp
2 in
1 buah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Spesifikasi Peralatan
18. Silo
Fungsi
Type
Volume
Diameter
Tinggi
Tebal shell
Tebal tutup atas
Tebal tutup bawah
Bahan konstruksi
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

V-6

Menampung carbon black
Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis
6144 cuft
14
ft
41
ft
5/8 in
5/8 in
5/8 in
Carbon steel SA-283 grde C
1
buah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Perancangan Alat Utama

VI - 1

BAB VI
PERANCANGAN ALAT UTAMA

Fungsi : Pembakaran Residual Oil menjadi Carbon Black
Type : Elektrik furnace

Kapasitas :

Residual oil
Udara

ρ

campuran

=

= 18528,24
40847,78
= 44201,21
97446,99

kg/jam
lb/jam
kg/jam
lb/jam

1
x 62,43 = 115,1305 lb/cuft
∑
= 1844,214 kg/m3
fraksi berat
komponen
ρ

volume feed = 62729,457 =
1844,2138

34,0142 m3

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Perancangan Alat Utama

VI - 2

a). Menentukan dimensi ruang pembakaran (crucible)
Bentuk crucible dipilih berbentuk silinder dengan pertimbangan distribusi panas
dari elektrode yang lebih baik.
Direncanakan feed menempati 40% volume crucible
maka volume crucible =
1,6 x 34,01 = 54,42272 m3
D =
1,6 H
2
V = 1/4 π D H
3
54,42 =
0,25 x
3,14 x 0,625 D
D = 4,805 m = 6 m
H = 3,003 m = 4 m
dinding crucible terdiri dari Reinforced Steel CV. Surya Abadi - 283
grade C dengan tebal = 1/4 in
dilapisi refactory brick setebal
= 30 cm

b). Menentukan Dimensi Casing Elektrode
Kebutuhan electrode tiap ton carbon black di tetapkan =35 lb/ton carbon black
(Kirk & Othmer Vol 2 hal 110 )
carbon black yang dihasilkan = 6,313131 ton/jam

Maka Kebutuhan electrode tiap jam
= 35 lb/ton x 6,3131
= 220,9596 lb/jam
= 100,22559 kg/jam
direncanakan dipasang 3 buah electrode yang beroperasi 1 hari
Tiap electrode beratnya = 100,2256 x 24
3
= 801,8 kg
densitas electrode
= 35 lb/cuft = 801,8 kg/m3
volume tiap electrode

=
=

801,8047 kg
801,8047 kg/m3
3
1m

Ditetapkan electrode berbentuk silinder dengan =
Maka :
2
V = 1/4 π D P
1 = 1/4 x 3,14 x 0,45
P = 6,2907919 m
= 20,640088 ft = 21 ft

2

0,45 m

P

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Perancangan Alat Utama

VI - 3

Jadi dimensi electrode
D = 0,45 m
P = 6,2908 m
untuk memudahkan penambahan electrode yang umumnya habis, maka casing
dibagi menjadi beberapa bagian melingkar dengan tinggi 4 - 6,5 ft
jumlah bagian casing= 18 ft = 3 bagian
6 ft
Bahan chasing terbuat dari steel SA-283 grade C dengan tebal =
2/16 in
c). Menentukan Dimensi Kubah Furnace
Kubah furnace berbentuk kubus dengan panjang sisi = 3 x diameter crucible,
maka, panjang sisi kubah = 3 x 5
= 14 m
jadi panjang sisi kubah furnace :
panjang
= lebar = 14 m
Konstruksi kubah terbuat dari Reinforced Steel SA-283 grade C dan
dilapisi Refractory Brick
d) Pengeluaran Produk ( Tapping)
Interval waktu tapping ditetapkan 30 menit (Kirk&Othmer vol 2 hal 109 )
jumlah tiap hole ditetapkan = 24 cm

Tinggi permukaan muatan = volume muatan
luas crucible
34,0142
=
=
Letak tiap hole =
=
=

0,25 x 3,14
1,876882 m

x

4,805

2

x tinggi muatan
x 1,877
0,626 m

1/3
1/3

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Perancangan Alat Utama

SPESIFIKASI :
Fungsi
Type
Dasar Pemilihan
Manufacture

:
:
:
:

Temperature
Control Voltager
Panjang
Lebar
Tinggi
Kaloric Load
Bahan
Isolasi
Tebal isolasi
Accesory
Jumlah

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

VI - 4

Pembakaran Residual Oil menjadi carbon black
PKM-100GRT (Automatic Internal Quench)
Penanganan otomatis dan sesuai dengan bahan
Pasific (Furnace Broker Inc)
o
o
Maksimum
1200 C = 2192 F
volt ;
3 phase
480
14 m
14 m
6 m
1200000 Btu/dtk
Reinforced Steel SA-283 grade C
Keramik Fiber
24 in
Internal Quench System
1 buah

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

VII – 12

BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJ A

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 jalanya
proses produksi dari peralatan – peralatan pada awal sampai akhir produksi,
dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap – tiap
unit dapat dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi
yang dikehendaki serta mampu memberikan tanda – tanda apabila terjadi
penyimpangan selama proses produksi berlangsung.
Pada uraian diatas bahwa dapat disederhanakan bahwa dengan adanya
alat intrumentasi maka:
1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah
ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama
2. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi – kondisi yang
telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum
3. Membantu mempermudah pengoperasian alat
4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera
diketahui, sehingga dapat ditangani dengan segera.

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

VII – 12

Adapun variable proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Variable yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan
dan radiasi.
2. Variable yang berhubungan dengan kualitas dan rate, seperti pada
kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.
3. Variable yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia,
seperti densitas, kandungan air.
Yang perlu diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah
Level, range, dan fungsi dari alat instrumentasi
Ketelitian hasil pengukuran
Konstruksi material
Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang
berlangsung
Mudah diperoleh dipasaran
Mudah dipergunakan dan diperbaiki jika rusak
Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis
pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau
otomatis. Pada dasarnya alat instrumentasi yang otomatis lebih disukai
dikarenakan pengontrolanya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga
menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor – faktor
ekonomi dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis
otomatis ini, maka pada perancangan pabrik ini akan menggunakan kedua jenis
alat instrumentasi tersebut.

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

VII – 12

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah
Melakukan pengukuran
Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus
dicapai
Melakukan perhitungan
Melakukan koreksi
Alat instrumentasi otomatis ini dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
a) Sensing / Primary Element
Alat control ini langsung merasakan adanya perubahan pada variable
yang diukur, misalnya temperatur. Primary element merubah energi
yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal
yang bisa dibaca ( yaitu dengan tekanan fluida).
b) Receiving Element / Element Pengontrol
Alat control ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing
element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan, dan
dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur
sesuai dengan perubahan – perubahan yang terjadi.
c) Transmitting Element
Alat control ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element
ke receiving element.
Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap
yang lain, yaitu: Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya
kerja terukur pada variable yang dikontrol dengan harga yang diinginkan apabila
terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan
Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

VII – 12

digunakan sebagai pengatur signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal
yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harius
diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan
variable manipulasi. Kebanyakan system control memerlukan operator atau
motor menyalurkan Final Control Element. Final Control Element untuk
mengoreksi kerja variable manipulasi. Instrumentasi pada perancangan pabrik
ini:
1. Flow Control (FC)
Mengontrol aliran setelah keluar pompa
2. Flow Ratio Control (FRC)
Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa
3. Level Control (LC)
Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki dapat juga digunakan
sebagai Weigh Control (WC)
4. Level Indikator (LI)
Mengindifikasikan / informative ketinggian bahan didalam tangki
5. Pressure Control (PC)
Mengontrol tekanan pada aliran / alat
6. Pressure Indikator (PI)
Mengindifikasikan / informative tekanan pada aliran / alat
7. Temperature Control (TC)
Mengontrol temperature pada aliran / alat.

Pra Rencana Pabrik Carbon Black dari Residual Oil dengan Proses Oil Furnace
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja

VII – 12

Tabel VII.1 Instrumentasi pada pabrik
NO

NAMA ALAT

INSTRUMENTASI

1

TANGKI PENAMPUNG

LI; PI; WC

2

POMPA

FC; LC

3

REAKTOR

TC; PC

4

HEAT EXCHANGER

TC

5

ROTARY DRYER/KIL