PABRIK KALSIUM SULFAT ANHYDRATE DARI GYPSUM ROCK DENGAN PROSES KALSINASI.

PABRIK KALSIUM SULFAT ANHYDRATE DARI GYPSUM ROCK

DENGAN PROSES KALSINASI

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Kimia

Oleh :

EKA CIPTHA ATH THABARANI

0931010034

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL ”VETERAN” JAWA TIMUR

SURABAYA

2013

PRA RENCANA PABRIK

“PABRIK

KALSIUM SULFAT ANHYDRATE DARI GYPSUM ROCK

DENGAN PROSES KALSINASI

”

DISUSUN OLEH :

EKA CIPTHA ATH THABARANI

NPM. 0931010034

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL

“VETERAN” JAWA TIMUR

SURABAYA

2013

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra

Rencana Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate Dari Gypsum Rock Dengan Proses

Kalsinasi”, 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.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate Dari Gypsum

Rock Dengan Proses Kalsinasi”, disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur, data- data, majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terimakasih 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” Jatim dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jatim 3. Dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jatim

4. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa Timur 5. Kedua orangtua yang selalu memberikan support dan mendo’akan.

6. Seluruh keluarga besar dan teman – teman seperjuangan Teknik Kimia 2009 yang selalu memberikan support.

7. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam menyelesaikan 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 sudah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri.

Surabaya, Juni 2013

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI... iii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR GRAFIK ... vi

INTISARI ... vii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 BAB II SELEKSI 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 DISKUSI DAN KESIMPULAN ... XII-1

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan Kalsium Sulfat Di Indonesia Pada Tahun 2006-2010 ... I-3 Tabel 2.1 Perbedaan Kondisi Operasi Kalsinasi Pada Vertikal & Horizontal Kiln... II-2 Tabel 7.1 Instrumentasi Pada Pabrik ... VII-5 Tabel 7.2 Jenis Dan Jumlah Fire – Exthingusher ... VII-7 Tabel 8.1 Parameter air sanitasi berdasarkan S.K Gubernur Jatim No. 413/1987 ... VIII-7 Tabel 8.2 Persyaratan air pendingin dan air umpan boiler ... VIII-9 Tabel 8.3 Kebutuhan listrik untuk peralatan proses dan utilitas ... VIII-61 Tabel 8.4 Kebutuhan Listrik Ruang Pabrik dan Daerah Pabrik ... VIII-62 Tabel 8.5 Jumlah Lampu Yang Dibutuhkan ... VIII-63 Table 9.1 Spesifikasi Luas Areal Pabrik ... IX-14 Tabel 10.1 Jadwal Kerja Karyawan Proses ... X-9 Tabel 10.2 Perincian Jumlah Tenaga Kerja ... X-10 Tabel 11.1 Biaya Total Produksi Untuk Kapasitas 60%, 80%, Dan 100% ... XI-6 Tabel 11.2 Hubungan Antara Tahun Konstruksi Dengan Modal Sendiri ... XI-6 Tabel 11.3 Hubungan Antara Tahun Konstruksi Dengan Modal Pinjaman ... XI-7 Tabel 11.4 Tabel Cash Flow ... XI-8 Tabel 11.5 Internal Rate of Return (IRR) ... XI-10 Table 11.6 Rate On Equity (ROE) ... XI-11 Tabel 11.7 Pay Out Periode (POP) ... XI-12

DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1. Sketsa Sistematis Dari Shaft Kiln ... VI-2 Gambae 6.2. Detail Burner ... VI-7 Gambar 9.1 Peta Kabupaten Tuban ... IX-9 Gambar 9.2 Lokasi Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate ... IX-9 Gambar 9.3 Tata Letak Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate ... IX-13 Gambar 9.4 Tata Letak Peralatan ... IX-15 Gambar 10.1 Struktur Perusahaan ... X-11

DAFTAR GRAFIK

INTISARI

Pra Rencana Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate ini direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun, dengan kapasitas produksi 35.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah Gypsum Rock.

Dari pertimbangan beberapa faktor, maka direncanakan lokasi pabrik didirikan di daerah Jenu, Tuban, Jawa timur. Dengan bentuk perusahaan Perseroan Terbatas (PT), dan sistem organisasi yang diterapkan adalah garis dan staff dengan luas tanah 35.000 m2 .

Pengembangan industri Kalsium Sulfate Anhydrate di Indonesia memiliki perananan yang sangat penting. Karena Kalsium Sulfate Anhydrate digunakan sebagai komposisi utama dalam konstruksi bangunan pabrik. Kegunaan lain dari kalsium sulfat adalah sebagai retarder pada industri semen, sebagai bahan pembantu pada bidang pertanian, industri kaca, industri porselin, gigi palsu dan lainnya.

Proses pembuatan kalsium sulfate anhydrate dari gypsum rock dengan menggunakan proses kalsinasi yang memiliki beberapa tahapan proses utama, yaitu tahap persiapan bahan, tahap penghancuran, tahap pengeringan dan tahap kalsinasi.

Pabrik kalsium sulfate anhydrate direncanakan memiliki performa sebagai berikut: 1. Perencanaan Operasi : 24 jam / hari

2. Proses yang digunakan : 340 hari per tahun 3. Kapasitas produksi : 35.000 ton/tahun 4. Bahan baku utama

5. Kebutuhan Utilitas

- Bahan bakar : 225 lt / jam

- Air : 81 m3 / hari

- Listrik : 509 kWh

6. Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas 7. Struktur Organisasi : Garis dan Staf

8. Jumlah Tenaga Kerja : 114 Orang

9. Umur Pabrik : 10 tahun

10. Lokasi pabrik : Jenu, Tuban, Jawa Timur

11. Analisa ekonomi

- Masa Kontruksi : 2 tahun

- Modal tetap (FCI) : Rp 94.851.863.158 - Modal Kerja (WCI) : Rp 16.738.564.087 - Investasi total : Rp 111.590.427.244

- IRR : 13,9 %

- POT : 5 tahun 2 bulan

Pendahuluan I - 1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Kalsium sulfat dapat dikenal dengan beberapa nama antara lain : Plaster of Paris, Gypsum Plaster, atau Stucco akan tetapi dari semua nama tersebut mewakili bentuk dari kalsium sulfat itu sendiri. Kalsium sulfat dapat dibuat dengan mengkalsinasi serbuk (powder) dari batuan gipsum untuk memisahkan tiga per empat air yang terkandung pada proses kristalisasi.

Sebagai bahan baku, gipsum dapat diperoleh dari alam dengan cara penambangan batu gipsum dan refinery air laut. Bahan baku pembuatan kalsium sulfat dari penambangan mempunyai kualitas yang baik, relatif lebih bersih dan tersedia setiap saat. Sedangkan gipsum dari refinery air laut relatif kotor dan hanya dapat dilakukan dimusim panas. Dari dua proses tersebut yang paling banyak digunakan adalah dari bahan batuan gipsum yang di ambil dari daerah Tuban.

Batuan gipsum yang sudah dipecah-pecah dari tambang gipsum, pertama-tama dipecah menjadi ukuran yang lebih kecil. Pecahan yang halus, kemudian dapat dijual untuk pabrik semen portland dan yang kasar dikeringkan pada dryer. Industri gipsum dan industri plester sangat dekat hubungannya dengan industri dibidang konstruksi, misalnya pembuatan bahan baku bangunan. Hal ini dapat dilihat bahwa 90% gipsum digunakan untuk bahan bangunan. Berdasarkan hal tersebut, maka produksi gipsum mengikuti siklus untuk bahan konstruksi. Dimana kalsium sulfat digunakan pula sebagai “filter” atau bahan tambahan

Pendahuluan I - 2

untuk membentuk komposisi cat, kertas dan lain sebagainya. Akan tetapi, hampir 80% kalsium sulfat ini dipergunakan sebagai bahan pembantu pembuatan wallboard.

Kalsium sulfat merupakan produk dengan komoditas yang relatif ekonomis, dengan melihat biaya untuk transportasi bahan baku maupun produk dan merupakan bahan baku terpenting pada beberapa industri kimia semen.

I.2 Manfaat

Kegunaan terbesar dari kalsium sulfat adalah sebagai bahan baku pada proses konstruksi bangunan pabrik, dimana hampir 73% alokasi kegunaan kalisum sulfat adalah pada bidang konstruksi bangunan pabrik. Kegunaan lain dari kalsium sulfat adalah sebagai retarder pada industri semen, sebagai bahan pembantu pada bidang pertanian, industri kaca, industri porselin, gigi palsu dan lainnya.

I.3 Aspek Ekonomi

Kebutuhan kalsium sulfat di Indonesia khususnya, semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia. Kebutuhan kalsium sulfat untuk Indonesia pada tahun 2006-2010, dapat ditabelkan pada tabel sebagai berikut :

Pendahuluan I - 3

Tabel 1.1. Kebutuhan kalsium sulfat di Indonesia pada tahun 2006-2010

Tahun Kapasitas (ton/tahun)

2.006 32.643

2.007 34.701

2.008 35.480

2.009 36.598

2.010 35.859

Berdasarkan data di atas, maka ditetapkan kapasitas produksi 35.000 ton/tahun karena produksi kalsium sulfat di Indonesia masih perlu di tingkatkan untuk memenuhi kebutuhan Indonesia akan kalsium sulfat. Dari data di atas pendirian pabrik calcium sulfate anhydrate sangat mungkin dilaksanakan dengan berdirinya pabrik ini maka import calcium sulfate anhydrate dapat dikurangi sehingga cadangan devisa dapat dihemat serta dengan pendirian pabrik ini dapat ikut menunjang tujuan pemerintah dalam pemerataan pembangunan dan pendapatan serta kesempatan kerja.

I.4 Sejarah Perkembangan Pabrik

Pembuatan produk quick lime adalah sumber pembuatan atau sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia lainnya. Pada tahun 1808 Davy memisahkan kalsium dalam keadaan murni dengan cara elektrolisa dari lime yang mengandung air dengan metode mercury.

Pendahuluan I - 4

Pada tahun 1898 Moissan berhasil mendapatkan metode Ca dalam keadaan murni dari pemanasan kalsium yodida dengan sodium metallic. Kalsium banyak diperlukan dalam kombinasi dengan elemen-elemen lain seperti oksigen, karbon, silikon, florine dan lain-lain.

Sebagai karbonate, kalsium diperoleh sebagai lime stone, marble, coral dan lain-lain. Sebagai mineral lainnya diperoleh sebagai dolomite (CaCO3,

MgCO3), gipsum (CaSO4.2H2O), fluorspor (CaF2), aparite (3Ca3(SO4)2CaF2)

dan lain-lain.

Gipsum ditemukan pertam kali oleh seorang bangsa Inggris yang bernama Joseph Aspadim pada tahun 1824. Pada Saat itu gipsum diperoleh dari bahan gipsum yang diperlukan sebagai bahan retarder. Gipsum di Indonesia terdapat di daerah Tuban.

I.5 Sifat Fisika - Kimia Bahan Baku Dan Produk I.5.1 Sifat Fisika Bahan Baku Dan Produk

 Sifat-sifat fisika CaSO4.2H2O :

a. Sebagai mineral lunak yang berbentuk kristal monoklin, bersih, berwarna ke abu-abuan, kekuning-kuningan, keputih-putihan, sampai kebiru-biruan.

b. Kristal gipsum mudah dibelah.

c. Kristal bersifat fleksibel tetapi masih tidak elastis. d. Kekerasan gipsum : 1,5-2 skala mosh

e. Berat molekul : 172,17 f. Spesifikasi grafiti : 2,32

Pendahuluan I - 5

g. Titik leleh 1280C (kehilangan 1,5 H2O)

h. Titik didih 1620C (kehilangan 2H2O)

i. Kelarutan dalam 100 gr air pada 250C; 0,24 gr j. Tahan api

 Sifat-sifat fisika CaSO4 :

a. Warna : putih

b. Berat Molekul : 136,14 c. Bentuk kristal : rhombic

d. Warna : tidak berwarna e. Densitas : 2,96

f. Titik leleh 1460 0C g. Titik didih 1193 0C

h. Kelarutan (g/100 g H2O) : 0,298 pada 200C dan 0,1619 pada 1000C

I.5.2 Sifat Kimia Bahan Baku Dan Produk

 Sifat-sifat kimia CaSO4.2H2O :

a. Merupakan rumus molekul CaSO4.2H2O

b. Gipsum dapat dalam asam klorida (HCL) sedikit larut dalam air.

 Sifat-sifat kimia CaSO4:

a. Entalpi pembentukan standar pada ΔfHo298 : –1434,5 kJ/mol b. Reaksi pembentukan kalsium sulfat:

Pendahuluan I - 6

I.6 Kegunaan

1. Industri Semen portland 17 % ; sebagai retarder

2. Pertanian 8,5 % ; bahan pupuk

3. Industri kaca, gigi, plester 2,5 % ; bahan campuran

4. Sementasi 24 % ; bahan campuran

Seleksi Dan Uraian Proses II - 1

BAB II

Seleksi Dan Uraian Proses

II.1 Macam-macam Proses

Pada umumnya di dalam proses pembuatan kalsium sulfat hanya dengan cara kalsinasi batuan gypsum. Perbedaan proses hanya pada produk yang diinginkan. Untuk produk kalsium sulfat dalam bentuk hamihydrate, dapat dilakukan dengan kalsinasi pada suhu antara 150 – 155 0C, dimana pada suhu 128 0C gypsum rock kehilangan 1,5 molekul air. Reaksi yang terjadi adalah : (Kirk Othmer, 1962)

CaSO4 . 2H2O(s) CaSO4 . ½ H2O(s) + 1 ½ H2O(G)

Apabila produk yang diinginkan adalah kalsium sulfat anhydrate, maka proses kalsinasi dilakukan pada suhu antara 190 0C sampai dengan 900 0C, dimana pada suhu 163 0C, gypsum rock terdehydrasi sempurna menjadi kalsium sulfat. Reaksi yang terjadi : (Kirk Othmer, 1962)

CaSO4 . ½H2O(s) CaSO4(s) + H2O(G)

Produk kalsium sulfat anhydrate dapat dibagi menjadi dua spesifikasi, tergantung pada suhu yang digunakan pada proses kalsinasi batuan gypsum. Jika produk yang diinginkan adalah kalsium sulfat anhydrate yang dapat larut dalam air (soluble), maka proses kalsinasi dilakukan pada suhu 190 0C, sedangkan untuk produk kalsium sulfat anhydrate yang tidak dapat larut dalam air (insoluble), maka proses kalsinasi dilakukan pada suhu antara 215 – 900 0C.

Pada pembuatan kalsium sulfat dari gypsum rock ini, proses kalsinasi dapat dibedakan menjadi dua, tergantung pada alat kalsinasi yang digunakan.

Seleksi Dan Uraian Proses II - 2

Terdapat 2 tipe kalsinasi yaitu kalsinasi dengan menggunakan vertical kiln dan kalsinasi dengan menggunakan horizontal kiln atau yang lebih dikenal dengan rotary kiln.

II.2 Pemilihan Proses

Pada pembuatan kalsium sulfat dari gypsum rock ini, proses kalsinasi dapat dibedakan menjadi dua, tergantung pada alat kalsinasi yang digunakan. Terdapat dua tipe kalsinasi dengan menggunakan vertikaln klin dan horizontal klin atau yang lebih dikenal dengan rotary klin.

Berdasarkan uraian diatas, maka proses pembuatan kalsium sulfat dapat dilakukan dengan kalsinasi pada vertikal klin maupun horizontal klin, dengan perbedaan kondisi operasinya adalah sebagai berikut :

Tabel 2.1 Perbedaan kondisi operasi kalsinasi pada vertical dan horizontal kiln

Pembatas Nama Proses

Vertikal Horizontal

Bahan Baku Gypsum Rock Gypsum Rock

Alat Utama Vertical Shaft Klin Rotary Klin

Ukuran Produk 100 mesh 100 mesh

Suhu 150 0C - 220 0C 220 0C - 900 0C

Peralatan Sederhana Kompleks

Dari tabel diatas, dipilih proses pembuatan kalsium sulfat dari gypsum rock dengan proses kalsinasi menggunakan vertical shaft kiln dengan faktor-faktor :

1. Waktu tinggal lebih cepat. 2. Suhu operasi lebih rendah.

3. Biaya utilitas rendah (karena suhu rendah). 4. Peralatan lebih sederhana.

Seleksi Dan Uraian Proses II - 3

II.3 Uraian Proses

Dengan pembuatan kalsium sulfat dengan proses kalsinasi gypsum rock diproses melalui 3 tahap yaitu :

1. Tahap penghancuran. 2. Tahap pengeringan. 3. Tahap kalsinasi.

II.3.1 Tahap Penghancuran

Pertama-tama gypsum rock dari stock pile F-110 diumpankan pada jaw crusher 120 dengan menggunakan belt conveyor J-111. Pada jaw crusher C-120, gypsum rock dihancurkan menjadi ukuran 10 mesh, kemudian gypsum rock disaring pada screen H-121, dimana yang oversize direcycle menuju bucket elevator J-122 kemudian dikembalikan ke jaw crusher C-120 menggunakan belt convenyor J-123 dan yang undersize (-10mesh) diumpankan pada rotary dryer B-210 dengan belt conveyor J-124.

II.3.2 Tahap Pengeringan

Pada rotary dryer B-210, gypsum rock dikeringkan pada suhu 100 0C dengan bantuan udara panas secara counter-current. Udara dihembuskan oleh blower G-212 dan dipanaskan pada heater E-213. Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan oleh cyclone H-214, dimana udara panas dibuang ke udara bebas, sedangkan padatan yang terpisah, secara bersamaan dengan produk bawah rotary dryer B-210 diumpankan ke vertikal shaft klin B-310 dengan belt conveyor J-215 dan bucket elevator J-216.

Seleksi Dan Uraian Proses II - 4

II.3.3 Tahap Kalsinasi

Pada vertikal shaft klin, terjadi proses kalsinasi gypsum rock menjadi kalsium sulfat pada suhu 215 0C – 900 0C dengan bantuan udara panas yang terbakar oleh fuel oil. Reaksi yang terjadi :

CaSO4.2H2O CaSO4 + 2H2O

Produk kalsium sulfat kemudian diumpankan pada cooling conveyor J-314 untuk didinginkan dengan suhu 30 0C. Produk gas dari vertikal shaft klin B-310 dan padatan yang terikut dipisahkan pada cyclone H-313, dimana gas dibuang, sedangkan padatan diumpankan pada cooling conveyor J-314 untuk didinginkan dengan suhu 300C. Kalsium sulfat kemudian diumpankan menuju ke ball mill C-4100 dengan bucket elevator J-315.

Pada ball mill C-410 produk kemudian dihaluskan sampai dengan ukuran 100 mesh, kemudian disaring pada screen H-411. Produk oversize berukuran (+100mesh) direcycle dengan menggunakan bucket elevator J-412 dan diumpankan kembali ke ball mill C-410 menggunakan belt convenyor J-413 sedangkan produk undersize (-100 mesh) (Kirk Othmer, vol 4 : 440) ditampung pada silo F-414 sebagai produk kalsium sulfat.

Neraca Massa III - 1

BAB III

Neraca Massa

1. SCREEN-1 (H-121)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*Gypsum dr F-110 *Recycle

CaSOΏ.2H΍O 5899,1279 CaSOΏ.2H΍O 589,9128

CaCOΎ 184,3477 CaCOΎ 18,4348

MgCOΎ 30,7246 MgCOΎ 3,0725

NaCl 24,5797 NaCl 2,4580

Impuritis 6,1449 Impuritis 0,6145

6144,9249 614,4925

*Gypsum ke B-210

CaSOΏ.2H΍O 5309,2151

CaCOΎ 165,9130

MgCOΎ 27,6522

NaCl 22,1217

Impuritis 5,5304

5530,4324

6144,9249 6144,9249

2. ROTARY DRYER (B-210)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*Gypsum dr H-121 *Gypsum ke B-310

CaSOΏ.2H΍O 5309,2151 CaSOΏ.2H΍O 5308,6842

CaCOΎ 165,9130 CaCOΎ 165,8964

MgCOΎ 27,6522 MgCOΎ 27,6494

NaCl 22,1217 NaCl 22,1195

Impuritis 5,5304 Impuritis 5,5299

5530,4324 5529,8793

*Gypsum ke H-214

CaSOΏ.2H΍O 0,5309

CaCOΎ 0,0166

MgCOΎ 0,0028

NaCl 0,0022

Impuritis 0,0006

0,5530

Neraca Massa III - 2

3. CYCLONE-1 (H-214)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*Gypsum dr B-210 *Gypsum ke B-310

CaSOΏ.2H΍O 0,5309 CaSOΏ.2H΍O 0,5256

CaCOΎ 0,0166 CaCOΎ 0,0164

MgCOΎ 0,0028 MgCOΎ 0,0027

NaCl 0,0022 NaCl 0,0022

Impuritis 0,0006 Impuritis 0,00054751

0,5530 0,5475

*Gypsum ke udara

CaSOΏ.2H΍O 0,0053

CaCOΎ 0,0002

MgCOΎ 0,0000

NaCl 0,0000

Impuritis 0,0000

0,0055

0,5530 0,5530

Neraca massa pada belt conveyor J-124 :

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*Gypsum dr B-210 *Gypsum ke B-310

CaSOΏ.2H΍O 5308,6842 CaSOΏ.2H΍O 5309,2098

CaCOΎ 165,8964 CaCOΎ 165,9128

MgCOΎ 27,6494 MgCOΎ 27,6521

NaCl 22,1195 NaCl 22,1217

Impuritis 5,5299 Impuritis 5,5299

5529,8793 5530,4263

*Gypsum dr H-214

CaSOΏ.2H΍O 0,5256

CaCOΎ 0,0164

MgCOΎ 0,0027

NaCl 0,0022

Impuritis 0,0000

0,5470

Neraca Massa III - 3

4. VERTICAL SHAFT KILN (B-310)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*Gypsum dr

B-210 *Gypsum ke J-314

CaSOΏ.2H΍O 5309,2098 CaSOΏ.2H΍O 4197,5600

CaCOΎ 165,9128 CaCOΎ 165,8962

MgCOΎ 27,6521 MgCOΎ 27,6494

NaCl 22,1217 NaCl 22,1195

Impuritis 5,5299 Impuritis 5,5293

5530,4263 4418,7544

*Gypsum ke

H-313

CaSOΏ.2H΍O 0,4198

CaCOΎ 0,0166

MgCOΎ 0,0028

NaCl 0,0022

Impuritis 0,0006

H2O (gas) 1111,2300

1111,6719

5530,4263 5530,4263

5. CYCLONE-2 (H-313)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*CaSO4 dr B-310 *CaSO4 ke J-314

CaSO4 0,4198 CaSO4 0,4156

CaCOΎ 0,0166 CaCOΎ 0,0164

MgCOΎ 0,0028 MgCOΎ 0,0027

NaCl 0,0022 NaCl 0,0022

Impuritis 0,0006 Impuritis 0,0006

H2O (gas) 1111,2300 0,4375

1111,6719 *CaSO4 ke udara

CaSO4 0,0042

CaCOΎ 0,0002

MgCOΎ 0,00003

NaCl 0,00002

Impuritis 0,00001

H2O (gas) 1111,2300

1111,2344

Neraca Massa III - 4

Neraca Massa pada cooling conveyor J-314

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*CaSO4 dr B-310 *CaSO4 ke C-410

CaSO4 4197,5600 CaSO4 4197,9756

CaCOΎ 165,8962 CaCOΎ 165,9126

MgCOΎ 27,6494 MgCOΎ 27,6521

NaCl 22,1195 NaCl 22,1217

Impuritis 5,5293 Impuritis 5,5299

4418,7544 4419,1919

*CaSO4 dr H-313

CaSO4 0,4156

CaCOΎ 0,0164

MgCOΎ 0,0027

NaCl 0,0022

Impuritis 0,0006

0,4375

4419,1919 4419,1919

6. BALL MILL ( C-410)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*Fresh CaSO4 CaSO4 ke H-411

CaSO4 3987,8330 CaSO4 4197,9756

CaCOΎ 6,2290 CaCOΎ 165,9126

MgCOΎ 0,1730 MgCOΎ 27,6521

NaCl 0,1107 NaCl 22,1217

Impuritis 0,0069 Impuritis 5,5299

3994,3526 4419,1919

*Recycle

CaSO4 210,1426

CaCOΎ 159,6837

MgCOΎ 27,4791

NaCl 22,0109

Impuritis 5,5230

424,8393

Neraca Massa III - 5

7. SCREEN -2 (H-411)

Masuk kg/jam Keluar kg/jam

*CaSO4 dr J-314 *Recycle

CaSO4 4197,9756 CaSO4 210,1426

CaCO3 165,9126 CaCO3 159,6837

MgCO3 27,6521 MgCO3 27,4791

NaCl 22,1217 NaCl 22,0109

Impuritis 5,5299 Impuritis 5,5230

4419,1919 424,8393

*CaSO4 ke F-414

CaSO4 3987,8330

CaCO3 6,2290

MgCO3 0,1730

NaCl 0,1107

Impuritis 0,0069

3994,3526

Neraca Panas IV - 1

BAB IV

Neraca Panas

1. ROTARY DRYER (B-210)

Masuk kkal/jam Keluar kkal/jam

*H Gypsum dr H-121 *H Gypsum ke B-310

CaSO4.2H2O 7223,0056 CaSO4.2H2O 108334,2490

CaCO3 192,7877 CaCO3 2945,1796

MgCOΎ 27,8168 MgCOΎ 417,2099

NaCl 22,7887 NaCl 345,9645

Impuritis 6,2113 Impuritis 95,3500

7472,6100 112137,9529

*H udara panas *H Gypsum ke H-214

udara + H2O uap 347178,4395 CaSO4.2H2O 10,2278

CaCO3 0,2778

MgCOΎ 0,0394

NaCl 0,0326

Impuritis 0,0090

udara+H΍O uap 236895,6125

Qloss 5606,8976

242513,0967

354651,0495 354651,0495

2. HEATER (E-213 )

Masuk kkal Keluar kkal/jam

*H udara bebas dr H-212 *H udara Panas ke B-210

udara+H2O

uap 15201,19

udara+

H2Ouap 347178,4

Q supply 349449,73 Q loss 17472,49

Neraca Panas IV - 2

3. VERTICAL SHAFT KILN (B-310)

Masuk kkal/jam Keluar kkal/jam

*H Gypsum dr B-210 *H CaSO4 ke J-314

CaSO4.2H2O 108334,249 CaSO4 217004,2011

CaCO3

2945,179598 CaCO3 7676,5764

MgCOΎ

417,2098571 MgCOΎ 1056,9082

NaCl

345,964456 NaCl 893,7681

Impuritis

95,34996509 Impuritis 250,2996

112137,9529 226881,7534

*H Gypsum dr H-214 *H CaSO4 ke H-313

CaSO4.2H2O 1,6478 CaSO4 0,1456

CaCO3

0,0419 CaCO3 0,0070

MgCOΎ

0,0050 MgCOΎ 0,0010

NaCl

0,0038 NaCl 0,0008

1,6985 Impuritis 0,0002

H2O (gas) 591501,7998

*H udara panas

Udara+H2Ouap 2587932,0000

udara+H2O uap 4173148,0826 3179433,9545

∆H reaksi 838053,0128

Qloss 40919,1777

Neraca Panas IV - 3

4. COOLING CONVEYOR (J-314 )

Masuk kkal/jam Masuk kkal/jam

*H CaSO4 dr B-310 *H CaSO4 ke C-410

CaSO4 159258,1455 CaSO4 7771,1380

CaCO3 7676,576422 CaCO3 386,2283

MgCOΎ 1056,9082 MgCOΎ 55,6279

NaCl 893,7681116 NaCl 38,8415

Impuritis 250,2996 Impuritis 12,4489

169135,6978 8264,2846

*H CaSO4 dr H-313

CaSO4 0,1456

CaCO3 0,0070

MgCOΎ 0,0010 Q terserap 160871,4132

NaCl 0,0008

Impuritis 0,0002

0,1547

Spesifikasi Alat V - 1

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. GYPSUM ROCK STOCK PILE ( F - 110 )

Fungsi : Menampung Gypsum rock dari supplier.

Dasar pemilihan : Bahan tidak hygroscopic.

Spesifikasi :

Kapasitas : 3412,98 m3

Bentuk : Empat persegi panjang.

Ukuran : - Panjang = 19 m

- Lebar = 19 m - Tinggi = 9,5 m Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. Belt Conveyor - 1 ( J - 111 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-110 ke C-120 .

Type : Troughed Belt on 450 idlers with rolls of equal length. Dasar pemilihan : Dipilih convenyor jenis belt sesuai dengan bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton / jam

Bahan : Karet.

Ukuran belt : - Width = 14 in

- Trough width = 9 in - Skirt seal = 2 in

Panjang : 16 ft

Sudut elevasi : 16,7o

Kecepatan belt : 13,8 ft / min

Power : 3 hp

Spesifikasi Alat V - 2

3. Jaw Crusher ( C – 120 )

Fungsi : Menghancurkan bahan menjadi 10 mesh.

Type : Blake Jaw Crusher.

Dasar pemilihan : Umum digunakan dan sesuai dengan ukuran bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 40 ton / jam

Power : 100 hp

Jumlah : 1 buah

4. Screen - 1 ( H - 121 )

Fungsi : Menyaring bahan dari C-120.

Type : Vibrating Screen.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Spesifikasi :

Kapasitas : 6,1 ton / jam

Spees : 50 vibration/dt; P = 3 Hp

Ty Equivalent design : 10 mesh

Sieve No. : 10

Sieve design : Standard 1,68 mm

Sieve opening : 1,68 mm

Ukuran kawat : 0,810 mm

Effisiensi : 99,73 %

Spesifikasi Alat V - 3

5. Bucket Elevator - 1 ( J – 122 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-121 ke J-124

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 14 ton / jam

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

Tinggi elevator : 27 ft Ukuran feed ( max) : 3/4 in Kecepatan bucket : 68 ft / min Putaran head shaft : 13 rpm Lebar Belt : 7 in

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

6. Belt Conveyor - 2 ( J - 124 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J-122 ke C-120.

Type : Troughed Belt on 450 idlers with rolls of equal length. Dasar pemilihan : Dipilih convenyor jenis belt sesuai dengan bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton / jam

Bahan : Karet.

Ukuran belt : - Width = 14 in

- Trough width = 9 in - Skirt seal = 2 in

Panjang : 16 ft

Sudut elevasi : 16,7o

Kecepatan belt : 1 ft / min

Power : 3 hp

Spesifikasi Alat V - 4

7. Belt Conveyor - 3 ( J - 123 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-121 ke B-210 .

Type : Troughed Belt on 450 idlers with rolls of equal length. Dasar pemilihan : Dipilih convenyor jenis belt sesuai dengan bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton / jam.

Bahan : Karet

Ukuran belt : - Width = 14 in

- Trough width = 9 in - Skirt seal = 2 in

Panjang : 16 ft

Sudut elevasi : 16,7o

Kecepatan belt : 13,2 ft / min

Power : 3 hp

Jumlah : 1 buah

8. Rotary Dryer ( B - 210 )

Fungsi : Mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas.

Type : Rotary drum.

Spesifikasi :

Kapasitas : 6144,928 kg / jam

Isolasi : Batu isolasi

Tebal isolasi : 12 in

Tebal shell : 3/16 in

Diameter : 3,9 ft

Tinggi bahan : 0,1 ft

Sudut rotary : 100

Time of passes : 9 menit

Bahan : Carbon Stell

Power : 19 hp

Spesifikasi Alat V - 5

9. Cyclone - 1 ( H - 214 )

Fungsi : Untuk memisahkan padatan dari gas.

Type : Van Tongeren Cyclone.

Dasar pemilihan : Efektif dan sesuai dengan jenis bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas cyclone : 77,364 cuft Diameter partikel : 0,00002 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

10. Blower - 1 ( G - 212 )

Fungsi : Memindahkan udara dari udara bebas ke B-210.

Type : Centrifugal Blower.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan dan efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Stell

Rate volumetrik : 7741,7 cuft/menit Adiabatic head : 15000 ft.lbf/lbm gas Efisiensi motor : 80 %

Power : 80 hp

Spesifikasi Alat V - 6

11. Heater ( E - 213 )

Fungsi : Memanaskan bahan sampai dengan 1200C.

Type : 1 - 2 shell and tube heat exchanger ( fixed tube ).

Dasar pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube, Nt = 640

Passes = 2

Shell : ID = 31 in

Passes = 1

Heat exchanger area, A = 2010,1 ft2 = 187 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

12. Belt Conveyor - 4 ( J – 215 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari B-210 ke J-216.

Type : Troughed Belt on 450 idlers with rolls of equal length. Dasar pemilihan : Dipilih convenyor jenis belt sesuai dengan bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton / jam

Bahan : Karet

Ukuran belt : - Width = 14 in

- Trough width = 9 in - Skirt seal = 2 in.

Panjang : 16 ft

Sudut elevasi : 16,7o

Kecepatan belt : 1 ft / min

Power : 3 hp

Spesifikasi Alat V - 7

13. Bucket Elevator - 2 ( J - 215 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J-214 ke B-310.

Type : Continious Discharge Bucket Elevator.

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian

tertentu.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 14 ton / jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket spacing : 12 in Tinggi elevaotr : 27 ft Ukuran feed ( max) : ¾ in Kecepatan bucket : 68 ft / min Putaran head shaft : 13 rpm

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

14. Vertical Shaft Klin ( B - 310 )

Perhitungan dan penjelasan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama.

Nama : Vertical shaft klin

Fungsi : Kalsinasi gypsum rock menjadi calcium sulfate. . Type : Standart shaft klin ( Central burner ).

Spesifikasi :

Diameter : 7 ft

Tinggi : 14 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

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

Burner : General – purpose burner

Isolasi : Batu isolasi ( fire-shaft-brick ) 12 in

Spesifikasi Alat V - 8

15. Blower -2 ( G - 312 )

Fungsi : Memindahkan udara dari udara bebas ke B-311.

Type : Centrifugal Blower.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan dan efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Stell

Rate volumetrik : 43607,2 cuft/menit Adiabatic head : 15000 ft.lbf/lbm gas Efisiensi motor : 80 %

Power : 450 hp

Jumlah : 1 buah

16. Cyclone - 2 ( H - 312 )

Fungsi : Untuk memisahkan padatan dari gas.

Type : Van Tongeren Cyclone.

Dasar pemilihan : Efektif dan sesuai dengan jenis bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas cyclone : 190,5868 cuft Diameter partikel : 0,00002 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

Spesifikasi Alat V - 9

17. Cooling Convenyor ( J - 314 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 350C.

Type : Plain spouts or chutes.

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup.

Spesifikasi :

Kapasitas : 40 cuft/jam

Panjang : 20 ft

Diameter : 9 in

Kecepatan putaran : 8 rpm

Power : 1 hp

Tebal jaket standart : 2 in

Jumlah : 1 buah

18. Bucket Elevator - 3 ( J - 321 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari J-320 ke B-320.

Type : Continious Discharge Bucket Elevator.

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian

tertentu.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 14 ton / jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket spacing : 12 in Tinggi elevaotr : 27 ft Ukuran feed ( max) : ¾ in Kecepatan bucket : 68 ft / min Putaran head shaft : 13 rpm

Lebar belt : 7 in

Power : 2 hp

Spesifikasi Alat V - 10

19. Ball Mill ( C - 410 )

Fungsi : Menghaluskan bahan sampai dengan 100 mesh.

Type : Mercy ball mill.

Dasar pemilihan : Dipilih karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 106 ton/hari

Sieve number : No. 100

Ukuran sieve : 6 ft x 4 ½ ft

Ball charge : 8,9 ton

Power : 85 hp

Mill speed : 24 rpm

Jumlah : 1 buah

20. Screen - 2 ( H - 411 )

Fungsi : Menyaring bahan dari C-330.

Type : Vibrated screen.

Dasar pemilihan : Sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Spesifikasi :

Kapasitas : 4,4 ton

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

Sieve No. : 100

Sieve design : Standart 149 micron

Sieve opening : 0,149 mm

Ukuran kawat : 0,110 mm

Efisiensi : 99,7 %

Spesifikasi Alat V - 11

21. Bucket Elevator - 4 ( J - 412 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-411 ke J-413.

Type : Continious Discharge Bucket Elevator.

Dasar pemilihan : Untuk memindahkan bahan dengan ketinggian

tertentu.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 14 ton / jam

Ukuran : 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket spacing : 12 in Tinggi elevaotr : 27 ft Ukuran feed ( max) : ¾ in Kecepatan bucket : 68 ft / min Putaran head shaft : 13 rpm

Lebar belt : 7 in

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

22. Belt Conveyor - 5 ( J - 413 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-110 ke C-120 .

Type : Troughed Belt on 450 idlers with rolls of equal length. Dasar pemilihan : Dipilih convenyor jenis belt sesuai dengan bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton / jam

Bahan : Karet.

Ukuran belt : - Width = 14 in

- Trough width = 9 in - Skirt seal = 2 in

Panjang : 16 ft

Sudut elevasi : 16,7o

Kecepatan belt : 13,8 ft / min

Power : 3 hp

Spesifikasi Alat V - 12

23. Silo Calcium Sulfate ( F - 414 )

Fungsi : Menampung produk calcium sulfate high grade.

Type : Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis.

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk menampung padatan.

Spesifikasi :

Volume : 182 cuft = 5,15 m3

Diameter : 4,3 ft

Tinggi : 13 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : 3/8 in

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

Perencanaan Alat Utama VI - 1

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

VI.1 Keterangan Alat

Nama : Vertical Shaft Kiln.

Fungsi : Kalsinasi gypsum menjadi calcium sulfate. Tipe : Standart shaft kiln (central burner).

Dasar pemilihan : Standart untuk reaksi fase gas-solid.

VI.2 Dasar Pemilihan

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi yaitu gas-solid, dan kapasitas produksi maka kiln untuk reaksi dalam fase gas-solid dapat dibedakan jenisnya yaitu :

1. Kiln fase gas-solid dengan katalis.

2. Kiln fase gas-solid tanpa menggunakan katalis.

Pada kiln ini, kalsinasi gypsum dilakukan pada suhu 2150C dengan tekanan 1 atm tanpa bantuan katalis. Untuk fase gas-solid tanpa menggunakan katalis, jenis kiln dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Kiln (shaft atau rotary) 2. Moving-bed reactor 3. Multiple-heart reactor 4. Fluidzed-bed reactor 5. Spary reactor

6. Entrained flow reactor

Berdasarkan fase bahan yang bereaksi, volume serta ukuran partikel dari bahan baku yaitu gypsum rock, maka dipilih kiln jenis kiln dengan tipe shaft untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan perencanaan produk calcium sulfate.

Pada shaft kiln ini, terbagi menjadi 3 zone utama dan 2 zone tambahan seperti pada sketsa sistematis dari shaft kiln dibawah ini :

Perencanaan Alat Utama VI - 2

Gambar 6.1 Sketsa sistematis dari shaft kiln

Zone utama terdiri dari pre-heating zone, calcining zone, dan cooling zone sedangkan zone lainnya adalah strorage zone (daerah pemasukan solid) dan superheating zone yang merupakan daerah disekitar burner.

Prinsip kerja :

Pertama-tama gypsum diumpankan dari bagian atas shaft kiln melalui storage zone dan udara panas dialirkan secara counter-current (berlawanan arah) dihembuskan dari bagian bawah melalui burner sehingga terjadi proses kalsinasi gypsum dengan suhu 2150C. produk bawah berupa calcium sulfate kemudian diumpankan melalui cooling zone menuju ke cooling convenyor untuk proses pendinginan lebih lanjut. Produk atas berupa udara panas dan padatan terikut diumpankan pada cyclone dimana pada cyclone terjadi proses pemisahan antara gas dan padatan terikut.

VI.3 Kondisi Operasi

Tekanan operasi = 1 atm (Atmosphirec pressure) Suhu operasi = 2150C (Kirk Othmer, Vol 4 : 441) Waktu tinggal = 2,5 jam (Kirk Othmer, Vol 4 : 440)

Perencanaan Alat Utama VI - 3

VI.4 Dasar Perencanaan Penentuan volume kiln :

Feed masuk terdiri dari : 1. Gypsum rock (dried) 2. Udara panas dari utilitas

1. Gypsum rock (dried)

Bahan masuk :

Komponen Berat ( kg ) Fraksi

berat

p( gr/cc ) [Perry 7ed;T.2-1]

CaSO4.2H2O 5309,2098 0,960 2,320

CaCO3 165,9128 0,030 2,711

MgCO3 27,6521 0,005 3,037

NaCl 22,1217 0,004 2,163

Impuritis 5,5299 0,001 1,000

5530,4263 0,999

….. lb/cuft (Foust : 671)

(1gr/cc = 62,43 lb/cuft)

p bahan = 1 x 62,43 = 145,4 lb/cuft

0,9600 + 0,0300 + 0,0050 + 0,0040 + 0,0010 2,320 2,711 3,037 2,163 1 Rate massa = 5530,4263 kg/jam = 12192,378 lb/jam

= 145,4 lb/cuft

Rate volumetrik = rate massa = 12192,378 = 84 cuft/jam densitas 145.4

Volume kiln dihitung berdasarkan volumetrik solid, karena diharapkan solid dapat bereaksi seluruhnya dan disediakan ruang kosong bagi udara panas untuk mencegah kelebihan tekanan pada kiln.

43 , 62 1 x komponen t fraksibera campuran     43 , 62 1 x komponen t fraksibera campuran    

Perencanaan Alat Utama VI - 4

Waktu tinggal = 2,5 jam (Kirk Othmer,Vol.4:440 ) Volume solid = 84 cuft/jam x 2,5 jam ≈ 210 cuft

Asumsi volume solid mengisi 30% volume kiln, maka volume kiln : Volume kiln = 210/30% ≈ 699 cuft = 20 m3

IV.5 Perencanaan Shell,Head IV.5.1 Dimensi Kiln

Volume dimension ratio : H/D = 2 (Ulrich :132) Volume = ¼ π D2 H

699 = ¼ 3,14 (D)2 . 2D

D = 8 ft = 92 in = 2.3 m < 4 m memenuhi untuk process vessel H = 2 x 8 ft = 15 ft = 183 in = 4,7 m

VI.5.2. Menentukan Tebal Minimum Shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

( Brownell,pers. 13-1, hal.254 )

Dengan :

t min = tebal shell minimum

P = tekanan tangki ri = jari-jari tangki C = faktor korosi

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0.8

f = stree allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [ Brownell,T.13-1 ]

C P fE

Pxri

t 

 

6 , 0

Perencanaan Alat Utama VI - 5

Penentuan tekanan design pada tangki :

[ Mc.Cabe, pers.26-24]

Dimana ;

PB = tekanan vertikal dasar bejana

ρB = bulk densitas bahan, lb/cuft

µ' = koefisien gesek = 0,35 - 0,55 diambil = 0.45 [Mc.Cabe, hal 299]

k' = 1 - sin α = 0.334 ( sudut = 30 0 ) 1 + sin α

ZT = tinggi total material dalam tangki = 5 ft ( 35% )

r = jari-jari bin = ½ x 7 = 3.5 ft

= 248,6 lb/ft2

= 1,7 psi ( 1 lb/ft2 = 1/144 psi )

Tekanan Lateral, PL = k. PB (Mc. Cabe hal.302 )

= 0,334 x 1,7 = 0,6 psi P operasi = PB + PL = 1,7 + 0,6 = 2,3 psi

P design = 1,1 x 2,3 = 2,5 psi ( 10% faktor keamanan) ri = ½ D = ½ x 8 = 3,8 ft

tmin = 6 x 3,5 x 12 + 0,125 = 0,1 in digunakan t = 3/16 in

(12650 x 0,8) – (0,6 x 6)

Tebal tutup :

Tebal tutup bawah disamakan dengan tebal tutup atas dan disesuaikan dengan tebal shell, karena tekanan atmospheric. Tebal tutup =

] 1 [ ' ' 2 ) /

( 2 'k'ZT_/r B B e k gc g r P    _   ] 1 [ ' ' 2 ) /

( 2 'k'ZT_/r B B e k gc g r P    _   16 3

Perencanaan Alat Utama VI - 6

IV.5.3 Area Kiln :

Area yang ditempati solid, Area solid, As :

Keterangan : As = area solid ; m2

m = rate massa ; kg/dt

ρ = densitas solid ; kg/m3 u = solid velocity ; m/dt

Rate massa = 5530,4263 kg/jam = 1.54 kg/dt

ρ solid = 145.4 lb/cuft = 1.9 kg/m3

us = 0.05 m/dt ( Ulrich : 143 )

Area solid, As = 1,5362 = 16.5 m2 1.9 x 0.1

= 16,5 = 55 m2 ( Ulrich : 143 ) 30%

Area Perpindahan Panas pada Kiln

Keterangan : Q = panas ; J/dt

U = koefisien perpindahan panas ; J/m2.dt.K

A = area kiln ; m2

ΔT = LMTD ; K

Suhu bahan masuk =100 OC = 212 OF Suhu bahan keluar = 215 OC = 419 OF Suhu udara masuk = 260 OC = 500 OF Suhu udara keluar = 200 OC = 392 OF

u m As

.  

pengisian As Areaki

% ln

T

UxAx

Perencanaan Alat Utama VI - 7

Log Mean Temperature Difference :

Δ t1 = 500 – 419 = 81 OF

Δ t2 = 392 – 212 = 180 OF

= 180 – 81 = 124 OF = 324 OK Ln 180/81

U = 70 J/m2.dt.K ( Ulrich : T-4-10 ) A = 54.8370 m2

Perpindahan Panas :

( Ulrich : 141 ) Q = 70 ( J/m2.dt.K ) x 55 ( m2 ) x 324 ( K )

= 12343704 J/dt

Kebutuhan Panas Untuk Reaksi :

ΔHR = 838052,6 kkal/jam

= 974003,34 J/dt

Karena panas yang beroperasi pada kiln lebih besar dari panas yang dibutuhkan untuk reaksi, maka dimensi kiln memenuhi syarat.

VI.E.4 Burner

Fungsi : untuk proses pembakaran udara dengan fuel oil Tipe : general-purpose burner

Gambar 6.2. Detail Burner

1 2 1 2

ln t t t t LMTD

     

T UxAx

Perencanaan Alat Utama VI - 8

Dimensi : ( Perry 7ed; 27-38 )

L/D = 5

Diameter = 12 in Panjang = 60 in

VI.5.5 Isolasi

Batu isolasi dipakai setebal 12 in ( Petrokimia Manual, 338 )

Fungsi : Menampung produk calcium sulfate high grade Type : Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis

Diameter : 8 ft

Tinggi : 15,3 ft

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

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C ( Brownell : 253 ) Jumlah : 2 buah ( 1 buah standby running )

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 1

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat – alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat – alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol 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 :

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

 Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi – kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

 Membantu mempermudah pengoperasian alat.

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

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 2

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

1. Variable yang berhubungan dengan energy, seperti temperature, 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 factor – factor ekonomi dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perancangan pabrik ini akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 3

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:

1. Sensing / Primary Element

Alat control ini langsung merasakan adanya perubahan pada variable yang diukur, misalnya temperature. Primary element merubah energy yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa dibaca ( yaitu dengan tekanan fluida).

2. 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 energy bisa diatur sesuai dengan perubahan – perubahan yang terjadi.

3. 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.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 4

Amplifier akan 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)

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 5

Tabel 7.1 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 /COOLER TC

6 BLOWER FC

VII.2. Keselamatan Kerja

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

 Dapat mencegah terjadinya kerusakan – kerusakan yang besar yang disebabkan oleh kebakaran atau hal lainya, baik terhadap karyawan ataupun alat itu sendiri.

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

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

1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimiawi. 3. Bahaya terhadap zat – zat kimia.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 6

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

VII.2.1. Bahaya Kebakaran

A. Penyebab Kebakaran

 Adanya nyala terbuka (open flame) yang dating dari unit utilitas, workshop, dan lain – lain.

 Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena konsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar, serta instrument lainya.

B. Pencegahan

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

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

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

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

C. Alat Pencegah Kebakaran

 Instalasi permanent seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 7

 Pemakaian portable fire-exthinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perancangan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

 Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran type karbon dioksida.

 Karena bahan baku ada yang beracun, maka perlu digunakan kantong – kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah – daerah strategis pada pabrik ini.

Tabel 7.2 Jenis dan Jumlah Fire- Exthingusher

No Tempat Jenis Berat Serbuk Jarak Semprot JUMLAH

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Pos Keamanan Kantor Daerah Proses Gudang Bengkel Unit Pembangkitan Laboratorium YA-10L YA-20L YA-20L YA-10L YA-10L YA-20L YA-20L 3,5 kg 6,0 kg 8,0 kg 4,0 kg 8,0 kg 8,0 kg 8,0 kg 8 m 8 m 7 m 8 m 7 m 7 m 7 m 3 2 4 2 2 2 2

VII.2.2 Bahaya Kecelakan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahanya dapat digunakan sebagai berikut :

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 8

A. Vessel

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahanya:

 Menyeleksi dengan hati – hati bahan yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ni, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan alat linya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standart ASME (America Society Mechanical Engineering).

 Memperhatikan teknik pengelasan.

 Memakai level gauge yang otomatis.

 Penyediaan manhole dan handhole ( bila memungkinkan) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu pengelolaan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger

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

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

 Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.

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

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 9

 Memakai Heat Exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu juga rate aliran harus benar – benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.

C. Peralatan yang Bergerak

Perlengkapan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati – hati, maka akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan dengan:

 Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.

 Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasab gerak.

D. Perpipaan

Selain ditinjau dari segi ekonomisnya, perpipaan harus ditinjau dari segi keamananya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti terbentur, tersandung, dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal – hal yang tidak diinginkan seperti kebocoran – kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan tersebut, maka dapat dilakukan dengan cara:

 Pemasangan pipa untuk ukuran yang tidak besar hendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.

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

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 10

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

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

E. Listrik

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

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

 Pemasangan alat remote shut down dari alat – alat operasi disamping starter.

 Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

 Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

 Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.

 Meletakkan jalur – jalur kabel listrik pada posisi aman.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 11

F. Isolasi

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

 Pemakaian isolasi pada alat – alat yang menimbulkan panas seperti reactor, exchanger, kolom distilasi, dan lain – lain. Sehingga tidak mengganggu konsentrasi pekerjaan.

 Pemasangan isolasi pada kabel instrument, kawat listrik dan perpipaan yang berada pada daerah yang panas, hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan Pabrik

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah:

 Banguna – banguna yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar (mercu suar).

 Sedikitnya harus ada jalan keluar dari dalam bangunan.

VII.2.3 Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan – bahan berupa gas yang tidak berbau atau yang tidak berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII - 12

mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara lainya adalah memberikan tanda – tanda atau gambar – gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat – alat yang berbahaya, sehingga orang – oaring yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal – hal tersebut diatas, usaha – usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal – hal seperti:

 Didalam ruang produksi pekerja dan para operator dilarang merokok.

 Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang alasnya berpaku.

 Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang – barang dari atas.

 Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung tangan yang harus dikenakan.

Utilitas VIII - 1

BAB VIII

UTILITAS

Dalam sebuah pabrik, utilitas meupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :

1. Unit pengolahan air

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi, dan air pengisi boiler.

2. Unit pembangkitan “steam”

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan “steam” pada proses evaporasi, pemanasan, dan “supplay” pembangkitan tenaga listrik.

3. Unit pembangkitan tenaga listrik

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat – alat bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya.

4. Unit bahan bakar

Unit ini berfungsi sebagai penyedia bahan bakar bagi alat – alat, generator, boiler, dan sebagainya.

5. Unit pengolahan limbah

Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair, maupun gas dari proses pabrik.

Utilitas VIII - 2

Sistem Pengolahan Air

Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Didalam pabrik ini dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolahan air buangan pabrik sebelum dibuang kebadan penerima air.

Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus mengalami pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat berfungsi dengan handal, aman, dan efisien.

Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing – masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :

1. Sebagai air pengisi boiler 2. Sebagai air sanitasi 3. Sebagai air proses 4. sebagai air pendingin

Utilitas VIII - 3

VII.1. Unit Penyediaan Steam

Unit penyediaan “steam” berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam, yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.

Direncanakan “boiler” mnghasilkan “steam jenuh pada tekanan 4,5 atm pada suhu = 148oC dengan λ = 1179,3 Btu/lb

Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi produk adalah :

No. Nama Alat Kode Alat Steam (kg/jam) Steam (lb/jam)

1. HEATER E-213 534,8991 1179

Total kebutuhan “steam” = 1179 lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka direncanakan “steam” yang dihasilkan 20% dari kebutuhan “steam” total :

= 1,2 x kebutuhan normal (1179 lb/jam) = 1415 lb/jam Menghitung kebutuhan bahan bakar :

mf = x 100 [ Savern W.H, hal 142 ]

Dimana :

mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam

ms = massa stearth yang dihasilkan, lb/jam

hv = enthalpy uap yang dihasilkan, Btu/lb

hf = enthalpy liquida masuk, Btu/lb

eb = efisiensi boiler = 85-92% ditetapkan eb = 92%[Savern W.H, hal 143 ]

Utilitas VIII - 4

hv = 1179,3 Btu/lb [Steam Table]

hf = 970,3 Btu/lb (suhu air = 1000C) [Steam Table]

eb = 92% [diambil efisiensi maksimum]

F = nilai kalor bahan bakar

Digunakan Petroleum Fuels Oil 330 API (0,22% sulfur) (Perry 7ed, T.27-6) Dari Perry 7ed, Fig.27-3 didapat : Relative Density,  = 0,86 gr/cc

Heating Value = 137273 Btu/gal

 = 0,86 gr/cc = 54 lb/cuft = 7,2 lb/gal

Maka Heating Value bahan bakar = = 19127 Btu/lb

mf = x 100 [ Savern W.H, hal 142 ]

mf = x 100 = 16,8 lb/jam

Kapasitas Boiler

Q = [ Savern W.H, hal 171 ]

= = 296

Penentuan Boiler Horse Power :

Untuk penentuan Boiler Horse Power, digunakan persamaan :

hp = [ Severn, pers 172 ; hal.140]

Utilitas VIII - 5

Angka – angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/jam dari air pada 2120F menjadi uap kering pada 2120F pada tekanan 1 atm, untuk kondisi demikian diperlukan enthalpy penguapan 970,3 Btu/lb.

hp = = 9 hp

Penentuan heating surface boiler :

Untuk 1 hp boiler dibutuhkan 10 ft2 heating surface. [Severn, W.H, hal. 140] Total heating surface = 10 x 9 = 70 ft2

Kebutuhan air untuk pembuatan steam :

Air yang dibutuhkan diambil 20% berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk faktor keamanan.

Produksi steam = 1415 lb/jam Kebutuhan air = 1,2 x 1415 lb/jam

= 1698 lb/jam = 40754 lb/hari

 air : 62,43 lb/cuft maka volume air = 653 cuft/hari = 18 m3

/hari

Air kondensat dari hasil pemanasan di recycle kembali ke boiler. Dianggap

kehilangan air kondensat = 20%, maka air yang ditambahkan sebagai make up water adalah = 0,2 x 18  4 m3

/hari

Spesifikasi :

Nama alat : Boiler

Utilitas VIII - 6

Heating surface : 70 ft2

Kapasitas boiler : 296 KiloBtu/jam

Rate steam : 1415 lb/jam

Efisiensi : 92%

Bahan bakar : Diesel oil 330 API Rate bahan bakar : 17 lb/jam

Jumlah : 1 buah

VIII.2. Unit Penyediaan Air

Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persyarattan tertentu disesuaikan dengan masing – masing keperluan di dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.

Air sungai masuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan lebih dulu dengan maksid untuk menghilangkan kotoran – kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat – sekat kayu agar kotoran – kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut ke dalam tangki penampung (reservoir). Dari tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan ( dalam unit water treatment ). Untuk menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi.

Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air sanitasi 2. Air umpan boiler 3. Air pendingin 4. Air proses

Utilitas VIII - 7

VIII.2.1 Air Sanitasi

Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi dan sebagainya. Berdasarkan S.K. Gubernur Jatim No. 413/1987, baku mutu air baku harian : Tabel 8.1 Parameter air sanitasi berdasarkan S.K Gubernur Jatim No. 413/1987

Parameter Satuan S.K. Gubernur

Suhu 0C Suhu air normal (25 – 300C) Kekeruhan Skala NTU

Warna Unit Pt-CO

SS Ppm

pH 6 – 8,5

Alkalinitas ppm CaCO3

CO2 bebas ppm CO2

DO ppm O2 > = 4

Nitrit ppm NO2 Nihil

Ammonia ppm NH3– N 0,5

Tembaga ppm Cu 1

Fosfat ppm SO4

Sulfida ppm H2S Nihil

Besi ppm Fe 5

Krom Heksafalen ppm Cr 0,05

Mangan ppm Mn 0,5

Seng ppm Zn 5

Timbal ppm Pb 0,1

COD ppm O2 10

Utilitas VIII - 8

Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :

- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 liter/hari per orang = 15 liter/hari per orang x 200 orang = 3 m3 /hari

- Keperluan Laboratorium = 20 m3/hari

- Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = 10 m3/hari

- Cadangan / lain – lainnya = 7 m3/hari +

Total kebutuhan air sanitasi = 40 m3/hari

VIII.2.2. Air Umpan Boiler

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

Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :

a. Bebas dari zat penyebab korosif, seperti asam, gas – gas terlarut b. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang

tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silika

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

d. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin. Kebutuhan air uumpan boiler dapat diketahui pada perhitungan boiler.

Utilitas VIII - 9

VIII.2.3 Air Pendingin

Unit kelancaran dan efisiensi kerja dari air pendingin, maka perlu diperhatikan persyaratan untuk air pendingin dan air umpan boiler : (Lamb : 302)

Tabel 8.2 Persyaratan air pendingin dan air umpan boiler

Karakteristik Kadar maximum (ppm) Air Boiler Air pendingin

Silica 0,7 50

Aluminium 0,01 -

Iron 0,05 -

Mangan 0,01 -

Calcium - 200

Sulfate - 680

Chlorida - 600

Dissolved Solid 200 1000

Suspended Solid 0,5 5000

Hardness 0,07 850

Alkalinity 40 500

Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan didinginkan kembali dalam cooling conveyor tower, sehingga perlu sirkulasi air pendingin, maka disediakan pengganti sebanyak 20% kebutuhan. Kebutuhan air pendingin :

No. Nama Alat Kode Alat CW (kg/jam) CW (lb/jam)

1. COOLING CONVEYOR J-314 7742 17069

Utilitas VIII - 10

COOLING TOWER ( P -283 )

Fungsi : mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.

Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas = 3414 lb/jam = 55 cuft/jam = 7 gpm = 37 m3/hari

T air masuk pada cooling tower = T1 = 113 0F = 450C

T air keluar cooling tower = T2 86 0F = 300C

Digunakana T wet bulb = Twb = 65 0F (Humidity chart dengan Himidity = 70%)

Temperature approach = T2 - Twb = 860F - 650F = 210F

Temperature range = T1– T2 = 113 – 86 = 27 0F

Konsentrasi air, (Tw = 65 0F ; Tc = 86 0F) = 3 gpm/ft2 [Perry 7ed, fig. 12-14]

= 2,3 2

3 7

ft



= x 1,7ft

14 , 3 3 , 2 4 

Untuk tower approach = 21 0F, maka tinggi = 30 ft [Perry 7ed, fig. 12-16]

Spesifikasi :

Nama : Cooling Tower

Type : Atmospheric cooling tower

Diameter : 1,7 ft

Tinggi : 30 ft

Jumlah : 1 buah

i konsentras Q LuasTower  A x D wer

Utilitas VIII - 11

VIII.3. Unit Pengolahan Air ( Water Treatment )

Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan-kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, kerusakan pada struktur penahan pada menara pendingin ,serta membentuk buih. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan. Adapun pengolahan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Proses Pengolahan Air Sungai :

Air sungai dipompakan ke bak penampung (A-210) yg terlebih dahulu yang sebelumnya dilakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat makro tidak ikut masuk dalam bak koagulasi-flokulasi (A-220). Selanjutnya air sungai dipompakan ke bak pengendapan (A-230). Pada bak pengendapan ini kotoran-kotoran akan mengendap membentuk flok-flok yang sebelumnya pada bak koagulasi flokulasi diberikan koagulan Al2(SO4)3.18H2O. Air bersih kemudian

ditampung pada bak air jernih (A-240) yang selanjutnya dilewatkan sand filter untuk menyaring kotoran yang masih terikat oleh air. Air yang keluar ditampung ke bak penampung air bersih (A-252) untuk didistribusikan sesuai kebutuhan.

Dari perincian di atas, dapat di simpulkan kebutuhan air dalam pabrik adalah :

- Air boiler = 4 m3 / hari

- Air pendingin = 37 m3 / hari

- Air sanitasi = 40 m3 / hari +

Pembahasan dan Kesimpulan XII - 1

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

XII.1 Pembahasan

Kalsium sulfate anhydrate telah banyak diproduksi di luar negeri, dan kebutuhannya relative meningkat seiring dengan perkembangan jaman. Kalsium sulfate anhydrate banyak di produksi dari proses kalsinasi gypsum rock. Sampai saat ini, pabrik kalsium sulfate anhydrate sedikit yang dibangun di Indonesia walaupun bahan bakunya sangat melimpah.

Tujuan memproduksi kalsium sulfate anhydrate ini adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan dibukanya pabrik kalsium sulfate anhydrate ini, diharapkan akan dapat menyerap banyak tenaga kerja sehingga dapat mengurangi pengangguran.

Untuk meneliti sampai dimana kelayakan pra rencana Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate, maka perlu ditinjau beberapa hal sebagai berikut :

1. Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan pada pabrik kalsium sulfate anhydrate ini adalah gypsum yang dapat diperoleh di sekitar lokasi pabrik. Potensi gypsum sangat tinggi di lokasi sehingga dapat menjamin kelangsungan bahan baku sepanjang tahun dan bahan baku dapat dipenuhi dari dalam negeri.

2. Ekonomi

Pembahasan dan Kesimpulan XII -

Pra Rencana Pabrik Kalsium Sulfat Anhidrat dari Gypsum Rock dengan Proses Kalsinasi 2

a. Internal Rate of Return, IRR (laju pengembalian modal akhir konstruksi)

b. Pay Out Time, POT (waktu pengembalian modal)

c. Break Even Point, BEP (titik impas)

Metode yang digunakan adalah Discounted cashflow, karena cara ini lebih akurat serta mendekati kebenaran dengan cara memproyeksikan nilai modal dalam nilai sekarang (present value), dengan memperhatikan perubahan variable variable ekonomi antara lain inflasi dan bunga bank.

Dari perhitungan analisa ekonomi yang telah dilakukan, didapat beberapa hal sebagai berikut :

a. Internal Rate of Return (IRR)

Dengan didasarkan pada bunga bank sebesar 12% dan inflasi sebesar 10% didapatkan IRR sebesar 13,9%. Pra rencana pabrik dianggap layak jika IRR > bunga bank.

b. Pay Out Periode (POP)

Didapatkan Pay Out Time dari Pra Rencana Pabrik Kalsium Sulfat Anhydrate ini sebesar 5,2 tahun.

c. Break Even Point (BEP)

Pra Rencana Pabrik Kalsium Sulfat Anhydrate ini mempunyai BEP sebesar 33,85%. Dengan ketiga indikator ekonomi tersebut dapat diketahui bahwa Pra Rencana Kalsium Sulfat Anhydrate ini layak didirikan.

Pembahasan dan Kesimpulan XII - 3

3. Teknik

Pabrik Kalsium Anhydrate ini menggunakan proses kalsinasi sebagai proses utama yang sudah dikenal secara umum dan mudah dalam perancangan maupun pengoperasiannya.

4. Manajemen Perusahaan

Bentuk perusahaan yang dipilih dalam pelaksanaan produksi kalsium sulfat anhydrate ini adalah bentuk perseroan terbatas (PT) sehingga diharapkan mudah memperoleh modal dengan jalan menjual saham baik kepada masyarakat,badan hokum, maupun perorangan. Sedangkan struktur organisasi berupa garis dan staff untuk memberi ketegasan tugas dan wewenang masing – masing karyawan.

XII.2. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Perencanaan Operasi : 24 jam / hari 2. Proses yang digunakan : 340 hari per tahun 3. Kapasitas produksi : 35.000 ton/tahun

4. Bahan baku utama

Pembahasan dan Kesimpulan XII -

Pra Rencana Pabrik Kalsium Sulfat Anhidrat dari Gypsum Rock dengan Proses Kalsinasi 4

- Air : 81 m3 / hari

- Listrik : 509 kWh

6. Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas 7. Struktur Organisasi : Garis dan Staf 8. Jumlah Tenaga Kerja : 114 Orang 9. Umur Pabrik : 10 tahun

10. Lokasi pabrik : Jenu, Tuban, Jawa Timur

11. Analisa ekonomi

- Masa Kontruksi : 2 tahun

- Modal tetap (FCI) : Rp 94.851.863.158

- Modal Kerja (WCI) : Rp 16.738.564.087

- Investasi total : Rp 111.590.427.244

- IRR : 13,9 %

- POT : 5 tahun 2 bulan

- BEP : 33,85 %

Dari uraian diatas dapat diambil kesimpulan bahwa Pabrik Kalsium Sulfate Anhydrate ini layak didirikan.

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA

Brownell, L. E and Young, E. H, Process Equipment Design, John Willey and Sons inc. New York, 1959

Faith, Keyes, and Clark, 1975, “Industrial Chemicals”, 4th ed., ”, John Willey & Sons Inc., New York.

Geankoplis, C. J, Transport Process and Unit Operation second edition, Allyn and Bacon inc. Boston. 1983.

Hesse. H. C, and Rushton, J. H, Process Equipment Design, D. Van Norstrand Company, New Jersey.

Himmelblau, D. M, Basic and Principles and Calculation in Chemical Engineering fourth edition, Prestice Hall Inc. Englewood Clift, New York 1962

Hougen,O.A., Watson,K.M.,1954, “Chemical Process Principles” , part 1 ,2nd ed. , John Willey & Sons Inc,New York

http://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_sulfate

http://lasonearth.wordpress.com/geology/mineralogi/mineral/gypsum/ http://www.scribd.com/sadlij/d/40971801-GIPS

http://www.tekmira.esdm.go.id/data/Gipsum/ulasan.asp?xdir=Gipsum&commId=15 &comm=Gipsum

id.wikipedia.org/wiki/Gipsum

Kern,D.Q., 1965 , “ Process Heat Transfer”,In ted , McGraw Hill Book Company Inc. ,N.Y.

Levnspiel ,O., 1962 , “Chemical Engineering Reaction “ , 2 ed , John Willey & Sons Inc. , New York.

Ludwig , 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants” , Vol. 1-2 , 2nd ed , Gulf Publishing Co. Houston , Texas

Maron , Lando , 1974 , “ Fundamentals of Physical Chemistry “ , In ted , MaxMillian Publishing Co.Inc. , New York.

DAFTAR PUSTAKA

Perancangan Pabrik Kalsium Sulfat

Othmer ,Kirk., “ Encyclopedia, of Chemical Processing and Design “ , Vol.14 , Marcell Dekker Inc., New York.

Perry , Chilton , 1973 , “ Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 5th ed , McGraw-Hill Book Company Inc., New York.

Perry , Chilton , 1984 , “ Perry’s Chemical Engineer’s Handbook” , 6th ed , McGraw-Hill Book Company Inc., New York.

Perry, R.H., “Perry’s Chemical Engineering Hand Book”, 7th

ed., McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Petter, M.S. ,Timmerhouse,K.D., 1959 , “Plant Desgn and Economic for Chemical Engineering” , 4th ed, McGraw-Hill Book Company Inc.,N.Y.

Repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28787/.../Chapter%20II.pdf

Sherwood, T, 1957 , “The Properties of Gasses and Liquid” , 3th ed , McGraw-Hill Book Company Inc., New York.

Severn ,WH , 1954 , “Steam , Air , and Gas Power” , Modern Engineering Asia Edition , John Willey & Sons Inc., New York.

Sugiharto , 1987 , “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah” , cetakan pertama Universitas Indonesia Press ,Jakarta.

Seven, W.H., 1954, Steam, Air and Gas Power, 5th ed., John Wiley & Sons, Inc., New York.

Ulrich ,G.D. , 1984 , “A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics” , John Willey & Sons Inc., New York.

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