PABRIK WATER GLASS DARI SODIUM CARBONATE DAN PASIR SILICA DENGAN PROSES ALKALI CARBONATE.

PABRIK WATER GLASS DARI SODIUM CARBONATE DAN PASIR

SILICA DENGAN PROSES ALKALI CARBONATE

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

DHEA AYOM BINGAR KUSUMA

NPM. 0931010044

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan

tugas akhir “Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silica dengan Proses Alkali Carbonate”, 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 Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silica dengan Proses Alkali Carbonate” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur, data – data, majalah kimia, dan internet.

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

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, UPN ”Veteran” Jawa Timur. 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri,

UPN “Veteran” Jawa Timur.

i

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN “Veteran” Jawa Timur.

5. Seluruh Civitas Akademika Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN “Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orangtua yang selalu mendoakan kami.

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

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

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

Surabaya, Juni 2013

Penuyusun

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR viii

INTISARI iv

BAB I PENDAHULUAN I-1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1

BAB III NERACA MASSA III-1

BAB IV NERACA PANAS IV-1

BAB V SPESIFIKASI ALAT V-1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA VI-1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII-1

BAB VIII UTILITAS VIII-1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX-1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN X-1

BAB XI ANALISA EKONOMI XI-1

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN XII-1

v

INTISARI

Perencanaan pabrik Waterglass ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 45.000 ton/tahun dalam bentuk gel. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Pada saat ini waterglass digunakan secara luas pada bidang industri kimia seperti : industri silica gel, detergent, bleaching textile, deflocculant untuk keramik, dan pada industri pengolahan air.

Secara singkat, uraian proses dari pabrik waterglass adalah sebagai berikut : Pertama, sodium carbonate direaksikan dan silica direaksikan pada furnace sehingga membentuk waterglass. Produk kemudian didinginkan pada cooling conveyor pada suhu kamar. Waterglass kemudian dilarutkan dengan penambahan air dan dipanaskan oleh steam pada rotary dissolver. Produk kemudian diumpankan pada clarifier untuk memisahkan padatan. Produk waterglass 50% kemudian dikeluarkan scara overflow pada tangki penampung sebagai produk akhir waterglass 50%

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 126 orang

Sistem Operasi : Continuous

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

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

 Fixed Capital Investment ( FCI ) : Rp. 80.460.388.557

 Working Capital Investment ( WCI ) : Rp 14.198.892.098

 Total Capital Investment ( TCI ) : Rp 94.659.280.656

 Biaya Bahan Baku : Rp 66.564.413.407

 Biaya Utilitas :

- Steam =655835 lb/tahun

- Air Pendingin =414 m3/hari

- Listrik =1658880 kW/tahun

- Bahan Bakar =1346400 liter/tahun

 Biaya Produksi Total ( Operation Cost ) : Rp 116.943.289.276

 Hasil Penjualan Produk ( Sale Cost ) : Rp 153.638.169.112

 Laju Pengembalian Modal Terhadap Bunga Bank

Internal Rate Of Return : 8,34%

Rate On Equity : 7,3%

 Waktu Pengembalian Modal ( Pay Out Periode ) : 3,66 tahun

Pendahuluan I-1

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Water glass merupakan nama lain dari sodium silicate dan dikenal pula dengan nama soluble glass, silicate of soda, serta silicic acid sodium salt. Pada jaman Phoenisia purba, para pedagang menemukan bahan ini sencara tidak sengaja, dimana pada saat mereka memasak makana. Periuk yang digunakan untuk memasak secara tidak sengaja diletakkan pada suatu trona pantai. Hal ini menyebabkan penyatuan antara pasir dan alkali. Sodium silikat yang ditemukan secara tidak sengaja menarik perhatian masyarakat pada saat itu, karena mempunyai sifat yang mengkilap jika terkena cahaya.

Pada saat ini water glass digunakan secara luas pada bidang industri kimia seperti : industri silica gel, detergent, bleaching textile, deflocculant untuk keramik, dan pada industri pengolahan air.

Di Indonesia, kebutuhan akan water glass yang digunakan pada industri detergent merupakan kebutuhan yang utama dalam perkembangan industri di Indonesia. Industri pengolahan air di Indonesia juga menaikkan permintaan akan sodium silikat sebagai bahan penyaring maupun sebagai campuran flokulan, sehingga pendirian industri water glass ini dapat diharapkan mempunyai masa depan yang cerah dengan berkembangnya industri kimia di Indonesia, serta diharapkan mampu meningkatkan devisa negara pada sektor non-migas.

I.2. Kegunaan

Kegunaan utama dari water glass adalah sebagai bahan baku utama pada industri silica gel, dan dipergunakan secara luas untuk industri adhesive, sizing, dan pelapisan. Kegunaan lain dari water glass dapat kita temui pada industri

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

detergent, dimana water glass digunakan sebagai bahan anti soil-redeposition. Pada industri petroleum, water glass dapat dipergunakan sebagai pemecah emulsi atau dapat digunakan untuk pencegah korosi.

I.3. Aspek Ekonomi

Kebutuhan water glass di Indonesia khususnya, semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia. Kebutuhan water glass untuk Indonesia dapat ditabelkan pada tabel sebagai berikut :

Tabel I.1. Kebutuhan water glass di Indonesia. Tahun Kapasitas (ton/th)

2007 46.400

2008 47.500

2009 49.270

2010 50.300

2011 51.700

Sumber : Disperindag Surabaya

I.4. Sifat Bahan dan Produk

I.4.1. Sodium Carbonate (Perry 7ed ; T.2-1)

Nama Lain : Soda ash, Carbonic acid disodium salt

Formula : Na2CO3

Berat Molekul : 106

Warna : Putih

Pendahuluan I-3

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Spesific Gravity : 2,533

Melting Point : 8510C

Boiling Point : Terdekomposisi

Solubility, cold water : 7 gr / 100 gr H2O (H2O = 00C) Solubility, hot water : 48,5 gr / 100 gr H2O (H2O = 1040C)

Sifat kimia :

1. Reaksi pembentukan natrium nitrat

Na2CO3 (s) + 2NO (g) + ½ O2 (g) 2NaNO2 (s) + CO2 (g) ...(1) 2. Reaksi natrium klorida dengan kalsium karbonat

2NaCl (s) + CaCO 3(s) CaCl2 (s) + Na2CO3 (s) ...(2) 3. Reaksi natrium peroksida dengan karbondioksida

Na2O2 (s) + CO2 (g) Na2CO3 (s) + ½ O2 (g) ...(3)

I.4.2 Pasir Silika (Perry 7ed ; T.2-1)

Nama Lain : Silica sand, Quartz, Kwarsa

Formula : SiO2

Berat Molekul : 60

Warna : Kehitam-hitaman

Bentuk : Kristal Hexagonal

Spesific Gravity : 2,65

Melting Point : 14250C

Boiling Point : 22300C

Solubility, water : Tidak larut

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Sifat kimia :

1. Silika dioksida dibentuk dengan proses hidrolisa dari silika tetraklorit dengan air.

SiCl4 + 4H2O SiO2.2H2O + 4HCl ...(4)

2. Pembentukan garam dan hasil reaksi pasir silika dan natrium oksida.

SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O ...(5)

I.4.3 Water Glass (Chemicalland21.com)

Nama Lain : Sodium silicate, Soluble glass

Formula : Na2O.4SiO2

Berat Molekul : 302

Warna : Jernih

Bentuk : Larutan 50%

Spesific Gravity : 1,53

Melting Point : 10180C

Boiling Point : -

Solubility, cold water : Larut Solubility, hot water : Larut

Sifat kimia :

1. Berbentuk cair bening

2. Sangat larut dalam air panas dan dingin. 3. Tidak larut dalam alkohol.

Seleksi dan Uraian Proses II-1

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam-macam Proses

Pada umumnya di dalam proses pembuatan water glass dapat diperoleh dengan meleburkan suatu alkali atau soda kedalam pasir sehingga dapat menghasilkan alkali silicate. Pembuatan water glass dapat dibagi menjadi dua berdasarkan bahan baku soda yang digunakan.

1. Pembuatan Water Glass dari Sodium Sulfate 2. Pembuatan Water Glass dar Sodium Carbonate Keterangan proses :

1. Pembuatan Water Glass dari Sodium Sulfate

Water

Waste Solid Sodium Sulfate

Sand Coke

Waste gas Water

Water Glass Waste Liquid

Sodium Silicate

REAKTOR DISSOLVER

GRINDING

SETTLING TANK SCRUBBER

CHILL CONVEYOR

Pada proses pembuatan water glass dari sodium sulfate ini, diperlukan penambahan coke (karbon) kedalam sistem agar dapat terjadi pembentukan water glass yang diinginkan. Pertama-tama bahan baku sodium sulfate, pasir dan coke diumpankan pada reaktor sehingga terjadi reaksi :

1. Na2SO4(S) + C(S) Na2SO3(S) + CO(G)

2. 2Na2SO4(S) + C(S) 2Na2SO3(S) + CO3(G)

3. Na2CO3(S) + SiO2(S) Na2O.4SiO2(S) + CO2(G)

Reaksi berjalan pada suhu antara 12040C sampai dengan 14270C. Produk reaksi berupa solid kemudian diumpankan pada chill conveyor untuk didinginkan, sedangkan produk reaksi berupa gas buang yang berbahaya diumpankan pada kolom scrubber untuk proses penyerapan limbah gas dengan air proses.

Produk reaktor kemudian diumpankan pada chill conveyor untuk proses pendinginan. Pada saat pendinginan terdapat kehilangan bahan karena tercecer ke luar chill conveyor dan dihaluskan kemudian ditampung sebagai produk samping sodium silicate. Produk water glass yang sudah didinginkan, kemudian diumpankan pada tangki dissolver untuk melarutkan water glass sampai dengan kadar larutan 50% dengan penambahan air proses dari utilitas. Campuran kemudian diumpankan pada settling tank untuk mengendapkan solid yang terkandung pada water glass. Produk bawah dissolver berupa limbah padat kemudian dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan produk larutan water glass 50% dapat dikemas dan siap untuk dipasarkan.

2. Pembuatan Water Glass dari Sodium Carbonate

REAKTOR SETTLING

TANK CHILL

CONVEYOR DISSOLVER

Sodium Carbonate

Sand Water

Waste Solid

Water Glass

Pada Proses pembuatan water glass dari sodium carbonate ini, tidak diperlukan penambahan coke (karbon) kedalam sistem, sehingga dapat

Seleksi dan Uraian Proses II-3

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

menghemat investasi. Pertama-tama bahan baku sodium carbonate dan pasir diumpankan pada reaktor sehingga terjadi reaksi :

Na2CO3(I) + SiO2(S) Na2O.4SiO2(S) + CO2(G)

Sodium karbonat Pasir Silikat Sodium Silikat Karbondioksida

Secara umum sodium silikat diproduksi dengan 2 metode :

1. Dengan mencampurkan sodium karbonat dan pasir silika pada temperatur 1200oC-1450oC, yang dilanjutkan dengan penghalusan dan pengayakan. 2. Alternatif lain dengan cara mengeringkan larutan sodium silikat dalam drum

granulator. Selanjutnya dilakukan pengayakan menggunakan screen untuk memperoleh sodium silikat dalam bentuk powder.

(Kirk & Othmer, vol. 2, hal. 886)

Sodium tetra silikat (waterglass) diproduksi dengan mencampurkan sodium silikat solid dengan air.

Na2Si4O9(S) + 5H2O (l) Na2Si4O9.5H2O (l) Sodium silikat Air Water glass

(Alfred, 2001)

Pada proses pembuatan water glass dari sodium carbonate ini, tidak diperlukan penambahan coke (karbon) kedalam sistem, sehingga dapat menghemat investasi. Pertama-tama bahan baku sodium carbonate dan pasir diumpankan kedalam reaktor.

Reaksi berjalan pada suhu antara 12040C sampai dengan 14270C. Produk raeaksi berupa solid kemudian pada chill conveyor untuk didinginkan, sedangakn produk reaksi berupa gas buang dapat dibuang langsung karena tidak berbahaya. Pada saat pendinginan terdapat kehilangan bahan karena tercecer ke uar chill conveyor diambil dan diumpankan pada rotary dissolver untuk melarutkan water glass sampai dengan kadar larutan 50% dengan penambahan air proses dari

utilitas. Campuran kemudian diumpankan pada settlingtank untuk mengendapkan solid yang terkandung pada water glass. Produk bawah dissolver berupa limbah padat kemudian dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan produk larutan water glass 50% dapat dikemas dan siap untuk dipasarkan.

II.2. Seleksi Proses

Berdasarkan uraian macam proses aliran, maka dapat ditabelkan perbandingan masing-masing sebagai berikut :

Parameter Macam Proses

Sodium Sulfate Sodium Carbonate Bahan Baku Na2SiO3, SiO2, C Na2CO3, SiO2

Peralatan Penambahan kolom scrubber Konvensional

Waste Treatment Gas, solid Solid

Instrumentasi Kompleks Mudah

Dan uraian diatas, maka dipilih pembuatan water glass dari sodium carbonate dengan beberapa pertimbangan :

a. Bahan baku lebih ekonomis

b. Peralatan lebih sedikit sehingga investasi lebih ekonomis c. Produk yang dihasilkan memenuhi kebutuhan pasar

II.3. Uraian Proses

Pada pra rencana pabrik water glass ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Reaksi Dissolving Kode Unit : 200

Seleksi dan Uraian Proses II-5

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Adapun uraian proses pembuatan water glass ini adalah sebagai berikut : Pertama-tama bahan baku soda ash dari gudang F-110 diumpankan pada silo F-113 dengan bantuan belt conveyor J-111 dan bucket elevator J-112, dari silo F-113, soda ash kemudian diumpankan pada furnace Q-210 dengan screw conveyor J-114. Secara bersamaan untuk bahan baku pasir silica dari gudang F-120 diumpankan pada silo F-123 dengan bantuan belt conveyor J-121 dan bucket elevator J-122, dari silo F-123, pasir silica kemudian diumpankan pada furnace Q-210 dengan screw conveyor J-124.

Pada furnace terjadi reaksi antara soda ash dan pasir silica membentuk sodium silicate dengan suhu operasi 12040C dengan waktu tinggal selama 1 jam. Reaksi yang terjadi :

Na2CO3(l) + 4SiO2 (l) Na2O.4SiO2(S) + CO2(g)

Sodium Karbonat Pasir Silikat Sodium Silika Karbondioksida

Produk atas furnace, berupa gas carbon dioxide kemudian dibuang ke udara bebas, sedangkan produk bawah berupa water glass dan impuritis didinginkan secara mendadak dengan udara bebas yang dihembuskan blower G-212 pada cooling conveyor J-211 yang terdiri dari belt conveyor J-211 dan disintegrator C-214. Produk bawah pada saat pendinginan, akan menggumpal, sehingga dipecahkan oleh disintegrator yang berupa pisau berputar dengan fungsi memecah gumpalan menjadi ukuran yang lebih kecil sehingga mudah untuk proses selanjutnya. Pada saat proses pendinginan, terdapat kehilangan bahan selama perjalanan melalui belt conveyor, ceceran bahan kemudian diumpankan dengan belt conveyor J-217 menuju bin 215 dengan bucket elevator J-214.

Dari bin 215, water glass kemudian dilarutkan dengan bantuan steam dalam rotary dissolver X-220. Pada rotary dissolver X-220, terjadi proses pelarutan water glass dengan penambahan air proses. Air proses ditambahkan kedalam campuran sehingga kadar produk water glass akhir mencapai 50%.

Steam yang digunakan mempunyai tekanan 80 psi (Keyes, 1969) dengan suhu steam sebesar 155,60C (team table). Berdasarkan suhu steam masuk, maka dipilih kondisi operasi rotary dissolver X-220 sebesar 105,60C, dimana ΔT=500C didasarkan pada Ulrich.

Na2Si4O9(S) + 5H2O (l) Na2Si4O9.5H2O (l) Sodium silikat Air Water glass

Produk water glasss kemudian diumpanakn pada clarifier H-230 dengan bantuan cooling conveyor J-221 dimana pada conveyor J-221 terjadi proses pendinginan sampai 330C. Pada clarifier H-230 terjadi proses pengendapan impurities water glass. Produk bawah clarifier H-230 berupa impurities kemudian dibuang ke pengolahan limbah pdat, sedangkan produk atas berupa water glass dengan kadar 50% diumpankan secara overflow menuju ke tangki penampung produk F-310 dan siap untuk dipasarkan.

Neraca Massa III-1

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 45.000 ton/tahun

Waktu Operasi = 24 jam/hari = 330 hari/tahun

Satuan massa = kilogram

Basis = 1169 kg/jam Na2CO3

1. Furnace (Q-210)

Komponen Masuk(kg/j) Komponen Keluar(kg/j) Sodium Carbonate Water glass

Na2CO3 = 1166.6620 Na2O.4SiO2 = 2991.4975

Na2SO4 = 1.1690 Na2SO4 = 1.1690

NaCl = 0.5845 NaCl = 0.5845

H2O = 0.5845 SiO2 = 264.1499

1169 Fe2O3 = 4.2795

Silika Al2O3 = 3.4771

SiO2 = 2641.4989 CaO = 5.6168

Fe2O3 = 4.2795 MgO = 8.2915

Al2O3 = 3.4771 3279.0656

CaO = 5.6168 Gas buang

MgO = 8.2915 CO2 = 484.2748

H2O = 11.5011 Na2O = 68.2387

2674.6647 H2O = 12.0856

564.5991

2. Rotary Dissolver (X-220)

Komponen Masuk (Kg/jam) Komponen Keluar (kg/j) Water glass dari J-211 Water glass ke H-230

Na2Si4O9 = 2,991.4975 Na2O.4SiO2 = 2991.4975

Na2SO4 = 1.1690 Na2SO4 = 1.1690

NaCl = 0.5845 NaCl = 0.5845

SiO2 = 264.1499 SiO2 = 264.1499

Fe2O3 = 4.2795 Fe2O3 = 4.2795

Al2O3 = 3.4771 Al2O3 = 3.4771

CaO = 5.6168 Ca(OH)2 = 7.4222

MgO = 8.2915 Mg(OH)2 = 12.0226

3279.0656 H2O = 2969.9402

6254.5424

Air proses dari utilitas Uap air ke udara

H2O = 11885.2974 H2O 8909.8206

Neraca Massa III-3

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

3. Clarifier (H-230) 2821.4432

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) Water glass dr X-220 Water glass ke F-310

Na2Si4O9 = 2991.4975 Na2O.4SiO2 2841.9226

Na2SO4 = 1.1690 Na2SO4 1.1106

NaCl = 0.5845 NaCl 0.5553

SiO2 = 264.1499 Ca(OH)2 7.0511

Fe2O3 = 4.2795 Mg(OH)2 11.4215

Al2O3 = 3.4771 H2O 2821.4432

Ca(OH)2 = 7.4222 5683.5042

Mg(OH)2 = 12.0226 Limbah padat

H2O = 2969.9402 Na2Si4O9 = 149.5749

6254.5424 Na2SO4 = 0.0585

NaCl = 0.0292

SiO2 = 264.1499

Fe2O3 = 4.2795

Al2O3 = 3.4771

Ca(OH)2 = 0.3711

Mg(OH)2 = 0.6011

H2O = 148.4970

571.0382

BAB IV NERACA PANAS

1. Furnace (Q-210)

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam) Sodium Carbonate dari F-110 Water glass ke-J211

Na2CO3 1590.4024 Na2O.4SiO2 858063.2507

Na2SO4 1.3501 Na2SO4 318.4916

NaCl 0.6021 NaCl 171.1074

H2O 2.9225 SiO2 93770.1050

1595.2772 Fe2O3 1198.8389

Silica Dari F-120 Al2O3 1160.3720

SiO2 2381.8954 CaO 1662.4393

Fe2O3 3.3243 MgO 2799.2420

Al2O3 3.2378 Gas buang

CaO 5.1455 CO2 160054.6494

MgO 9.2355 Na2O 12682.1721

H2O 57.5053 H2O 14107.1077

2460.3439 186843.9293

ΔH reaksi 6731384.77 ΔH Flue gas 6800403.7888

ΔH flue gas 7596042.3838 Q loss 6385091.2098

Neraca Panas IV-2

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

2. Disintegrator (-213)

Komponen Masuk

(kkal/jam) Komponen

Keluar (kkal/jam) Water glass dari Q-210 Water glass ke J-211

Na2Si4O9 858063.2507 Na2O.4SiO2 3935.7658

Na2SO4 318.4916 Na2SO4 2.1602

NaCl 171.1074 NaCl 0.9639

SiO2 93770.1050 SiO2 382.4845

Fe2O3 1198.8389 Fe2O3 5.3339

Al2O3 1160.3720 Al2O3 5.1996

CaO 1662.4393 CaO 8.2480

MgO 2799.2420 MgO 14.8173

959143.8468 4354.9732

Udara bebas Udara

panas

Udara + H2O uap

915.5766 Udara + H2O uap

955704.4501

3. Rotary Dissolver (X-220)

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

Water glass dari J-211 Water glass ke H-230

Na2Si4O9 3935.7658 Na2O.4SiO2 42755.5961

Na2SO4 2.1602 Na2SO4 21.7638

NaCl 0.9639 NaCl 9.8340

SiO2 382.4845 SiO2 4145.4811

Fe2O3 5.3339 Fe2O3 56.9111

Al2O3 5.1996 Al2O3 56.2955

CaO 8.2480 Ca(OH)2 173.0013

MgO 14.8173 Mg(OH)2 304.0727

4354.9732 H2O 239377.1804

Air proses dari utilitas 286900.1360

H2O 59426.4868

Uap air ke udara

ΔH reaksi -3942.7232 H2O 5149857.5794

Q supply 5659914.714 Q loss 282995.7357

Neraca Panas IV-4

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

4. Cooling Conveyor ( J -211 )

Komponen Masuk

(kkal/jam) Komponen

Keluar (kkal/jam) Water glass dari X-220 Water glass ke H-230

Na2Si4O9 42755.5961 Na2O.4SiO2 3935.7658

Na2SO4 21.7638 Na2SO4 2.1602

NaCl 9.8340 NaCl 0.9639

SiO2 4145.4811 SiO2 382.4845

Fe2O3 56.9111 Fe2O3 5.3339

Al2O3 56.2955 Al2O3 5.1996

Ca(OH)2 173.0013 Ca(OH)2 17.1713

Mg(OH)2 304.0727 Mg(OH)2 30.1809

H2O 239377.1804 H2O 23759.5216

286900.1360 28138.7818

Q terserap 258761.3542

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. GUDANG Na2CO3 (F-110)

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung sodium carbonate dari supplier

Kapasitas : 221.69 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 11.6 m

Lebar = 11.6 m Tinggi = 5.8 m Bahan kontruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. BELT CONVEYOR -1 ( J-111) Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt widht : 14 in

trough widht : 9 in skirt seal : 2 in

Belt speed : (1,0 / 30) x 100 ft/mnt = 3.3 ft/min

Panjang : 31.62 ft

Sudut elevasi : 18,43°

Power : 4 ft

jumlah : 1 buah

3. BUCKET ELEVATOR -1 (J-112)

Spesifikasi :

Spesifikasi Alat V-2

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4¼ in

Bucket spacing = 12 in

tinggi elevator = 35 ft

Ukuran feed (max.) = ¾ in

Bucket speed = (1,0 / 1,4) x 225 ft/mnt = 16.071 ft/menit

Putaran Head Shaft = (1,0 / 14) x 43 rpm = 3.071 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power Total = 3 hp

Jumlah = 1 buah

4. SILO Na2CO3 (F-113)

Spesifikasi :

Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah coins

Volume : 391.44 cuft

Diameter : 5 ft

Tinggi : 15 ft

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

Bahan kontruksi : Carbon Stell SA-283 grade C (brownell : 253)

Jumlah : 1 buah

5.SCREW CONVEYOR-1 ( J-114 ) Spesifikasi :

Type : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 16.31 cuft/jam Panjang : 30 ft

Diameter : 6 in Kec. Putaran : 14 rpm

Power : 0.5 hp

Jumlah : 1 buah

6. GUDANG (SiO2) (F-120)

Spesifikasi :

Kapasitas : 488.50 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 5.0 m

Lebar = 5.0 m

Tinggi = 5.0 m Bahan kontruksi : beton

Jumlah : 1 buah

7. BELT CONVEYOR -2 ( J-121)

Spesifikasi :

Type : Troughed belt on 45° idlers with rolls of equal

length

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt widht : 14 in

trough widht : 9 in skirt seal : 2 in

Belt speed : (1,0 / 30 ) x 100 ft/mnt = 3.3 ft/min

Panjang : 31.62 ft

Sudut elevasi : 18,43°

Power : 4 hp

jumlah : 1 buah

8. BUCKET ELEVATOR -2 (J-122) Spesifikasi :

Spesifikasi Alat V-4

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4¼ in

Bucket spacing = 12 in

Tinggi elevator = 35 ft

Ukuran feed (max.) = ¾ in

Bucket speed = (2,24/ 1,4) x 225 ft/mnt = 39 ft/menit

Putaran Head Shaft = (2,24/ 14) x 43 rpm = 7 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power Total = 3 hp

Jumlah = 1 buah

9. SILO SiO2 (F-123)

Spesifikasi :

Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah coins

Volume : 859.34 cuft

Diameter : 7 ft

Tinggi : 21 ft

Tebal shell : ¼ in

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

Bahan kontruksi : Carbon Stell SA-283 grade C (brownell : 253)

Jumlah : 1 buah

10.SCREW CONVEYOR-2 ( J-124 )

Spesifikasi :

Fungsi : Membawa bahan dari F-123 ke Q-210

Type : Plain spouts or chutes

Kapasitas : 35.81 cuft/jam Panjang : 30 ft

Kec. Putaran : 25 rpm

Power : 0.6 hp

Jumlah : 1 buah

12. FURNACE (Q-210) Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan sodium carbonate dengan silica membentuk

water glass.

Type : Rotary Hearth Furnace

Suhu maksimum : 2300°F = 1260°C

Dimensi Furnace :

Indise Diameter : 108 in

Tinggi : 11 in

Outside Diameter : 14 ft

Vertical Door :

Type : Counterbalanced Pneumatic Vertical Door

Tebal : 6 in

Bahan : Ceramic fibre board

Insulasi :

Type : Ceramic Fibre board

Tebal : 8 in

Bulk density : 10 lb

Bahan : Ceramic fibre, tanpa asbestos

Jumlah : 1 buah

Safety System:

Type : Eclipes Multi-Flame series 6000

Sensor : Ultra Violet sensor

Safety Interlock : Air Pressure Switch

Refraktori :

Spesifikasi Alat V-6

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Type : Heavy Duty Case

Bahan : Silicon yang dilapisi enamel

12. COOLING CONVEYOR (J-211)

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt

widht : 14 in

trough widht : 9 in

skirt seal : 2 in

Belt speed : (3,0 / 32) x 100 ft/mnt = 10.2 ft/min

Panjang : 70.71 ft

Sudut elevasi : 7,97°

Power : 5 Hp

Jumlah : 1 buah

13. BLOWER (G-212) Spesifikasi :

Rate volumetrik : 372 cuft/mnit Adiabatik head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 3.8 hp

Jumlah : 1 buah

14. DISINTEGRATOR (C-213) Spesifikasi :

Jenis mesin : mesin no.2½

Luas ruangan : 96 in x 39 in

Kapasitas maksimum : 6000 lb

Power : 20 Hp

Ukuran Screen : 35 in x 36 in

Jumlah cutter : 7 buah

Jumlah mesin : 1 buah

15. BUCKET ELEVATOR -3 (J-214) Spesifikasi :

kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4¼ in

Bucket spacing = 12 in

Tinggi elevator = 35 ft

Ukuran feed (max.) = ¾ in

Bucket speed = (3,0/ 1,4) x 225 ft/mnt = 53 ft/menit

Putaran Head Shaft = (3,0/ 14) x 43 rpm = 10 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power Total = 3 hp

Jumlah = 1 buah

16. BIN ( F-215) Spesifikasi :

Volume : 581.87 cuft

Diameter : 6 ft

Tinggi : 18 ft

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

Bahan kontruksi : Carbon Stell SA-283 grade C (brownell : 253)

Spesifikasi Alat V-8

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

17. SCREW CONVEYOR-3 ( J-216 ) Spesifikasi :

Kapasitas : 72.73 cuft/jam Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in Kec. Putaran : 10 rpm

Power : 0.7 hp

Jumlah : 1 buah

18. BELT CONVEYOR -3 ( J-217 )

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt widht : 14 in

trough widht : 9 in

skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,2/ 30 ) x 100 ft/mnt = 3.3 ft/min

Panjang : 31.62 ft

Sudut elevasi : 18,430

Power : 4 hp

jumlah : 1 buah

19. ROTARY DISSOLVER (X-220)

Spesifikasi :

Kapasitas : 15164.363 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Tebal isolasi : 12 in Tebal shell : 3/16 in

Diameter : 4.318 ft

Panjang : 42.372 ft

Sudut rotary : 2,8° Time of passes : 10 menit

Power : 63.39 hp

Jumlah : 1 buah

20. COOLING CONVEYOR (J-211) Spesifikasi :

Kapasitas : 177.69 cuft/jam

Panjang : 50 ft

Diameter : 12 in

Kec. Putaran : 12 rpm

Power : 3.0 hp

Jumlah : 1 buah

21. CLARIFIER (H-230) Spesifikasi :

Kapasitas : 533.07 cuft

Diameter : 8.9 ft = 106.9 in

Tinggi : 10.69 ft= 128.3 in

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Panjang pengaduk : 8.019 ft

Speed : 30 ft / menit

Power : 16 hp

Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-283 grade C

Spesifikasi Alat V-10

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

22. POMPA (L-231) Spesifikasi alat :

Type : Centrifugal Pump

Bahan : Commercial steel

kapasitas : 17.131 gpm

Dynamic Head -Wf : 29 ft lbf/lbm

Efisiensi motor : 45%

Power : 1.5 hp = 1.2 kW

jumlah : 1 buah

23. TANGKI WATER GLASS 50% ( F-310) Spesifikasi :

Fungsi : Untuk menampung produk water glass 50%

Type : Silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dish

Dasar Pemilihan : Bahan berwujud liquid

Volume : 9893 cuft = 280 m3

Diameter : 23

Tinggi : 23

Tebal shell : 3/8

Tebal tutup atas : 3/8

Tebal tutup bawah : 3/8

Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C

BAB VI ALAT UTAMA

Rotary Dissolver Prinsip kerja :

Rotary dissolver merupakan silinder besi yang berputar pada “bearing”

dengan membentuk sudut kemiringan berdasarkan sumbu horizontal. Feed masuk pada ujung silinder yang lebih tinggi dan dengan gaya gravitasi dikarenakan sudut kemiringan dan perputaran dari silinder, maka bahan yang diumpankan akan keluar melalui ujung yang lain dengan mengalami pemanasan dengan steam yang dilewatkan sparger.

Pada saat yang bersamaan feed masuk dilarutkan dengan air proses dengan perbandingan yang ditentukan. Proses pelarutan dengan bantuan pemanasan dengan steam bertujuan untuk mempercepat proses pelarutan.

Perhitungan :

Dari neraca massa dan neraca panas :

Feed masuk = 15164,3630 kg/jam = 33431,35 lb/jam

Total panas = 5659914,7144 kkal/jam = 22459956,57 Btu/jam

Suhu bahan masuk = 33 °C = 92 °F

Suhu bahan keluar = 105,6 °C = 223 °F

Suhu steam masuk = 155,6 °C = 313 °F

Suhu steam keluar = 105,6 °C = 223 °F

Log mean Temperature difference :

t1 = 313 - 223 = 90 °F

t2 = 223 - 92 = 131 °F

 

_ 

Spesifikasi Alat Utama VI-2

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Q = Ua x V x T [ Perry 6ed, pers.20-35]

dengan : Q = panas total , J/dt

Ua = koefisien volumetrik heat tranfer,J/m3.dt.K Ua = 25 - 60 kJ / m3 . dt . K (Perry 7ed ; 12-58)

V = Volume Drum ; m3

T = Log mean temperature difference, K

Q = 5659914,7144 kkal/jam = (5659914,7144 x 4190) / 3600

= 6587512 J/dt

T = 316,5 K

Ua = 25 kJ / m3 . dt . K = 25000 / 316,5 = 79 J / m3 . dt . K

maka :

V =

 263,50 m³

Perhitungan diameter rotary dissolver :

[Perry 6ed, pers.20-36] ; Q =

Q = Total heat tranfer ; = 5659914,7144 kkal/jam = 22459956,5633 Btu/jam G = rate media pemanas ; lb/j.ft² [0,5 s/d 5 kg/dt.m² ; Ulrich, T.4-10] diambil

1 kg/dt.m² = 1 x 737 lb/j.ft² = 737lb/j.ft²

V = 263,50 m3 = 263,50 x 35,72 = 9412,236929 cuft

T = 316,5 K

D = = 5,5 ft = 1,68 m

Area drum :

A Drum = ( Ulrich : 143)

Diamter drum = 5,5 ft

A Drum = 23,95 ft²

Perhitungan panjang drum, L :

 =

B = 5 (Dp)-0,5 [Perry 6ed, pers.20-39 ; pers.20-40 :hal. 20-23]

Dengan :

 = time to passes ; menit

L = panjang drum ; ft

S = slope drum ; ft/ft

N = speed ; rpm

D = diameter drum ; ft

B = konstanta material

G = rate massa udara ; lb/j.ft²

F = rate solid ; lb solid / j.ft²

Dp = berat partikel ; m

Ketentuan :

L = panjang drum ; ft [ Ulrich, T.4-10, hal 132]

S = slope drum ; 0,05 ft/ft [Perry 6ed, pers.20-33]

D = diameter drum ; ft [ Ulrich, T.4-10, hal 132]

G = rate massa udara ; 0,5-5 kg/m².dt [Perry 6ed, pers.20-33]

F = rate solid ; lb solid / j.ft²

Asumsi :

Dp = ukuran partikel ; 10 mesh = 1680 m [ Perry 6ed;T.21-6 ] G = rate massa udara ; 1 kg/m².dt = 737 lb/j.ft²

S = slope drum ; 0,05 ft/ft N = speed ; 6 rpm

Perhitungan tebal shell drum :

Rotary drum memakai shell dari carbon stell SA 515 grade dengan stress allowable = 13700 psi (Perry 5ed , tabel 6-57, hal.6-691). Untuk las dipakai double welded butt joint dengan efisiensi 80% ; faktor korosi : C = 1/8

H / D = 0,16 (Perry5ed , tabel 6-57, hal.6-691) H = 0,16 x D = 0,16 x 5,5 = 0,88 ft

Spesifikasi Alat Utama VI-4

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Tekanan vertikal pada tangki :

[Mc.cabe,pers.26-24]

PB = tekanan vertikal dasar bejana

B = bulk densitas bahan, lb/cuft

' = koefisien gesek = 0,35 - 0,55 diambil 0,45 [Mc.Cabe, hal 302]

k' = ratio tekanan normal

k' =

= 0,334 (sudut = 30°)

Zt = tinggi total material dalam tangki , asumsi tinggi bahan = 15% dari tinggi drum

= 15 % x 0,9 = 0,135 ft [ Ulrich T.4-10 ]

r = jari-jari tangki, ft ; r = D / 2 = 2,75 ft maka :

[Mc.Cabe, pers.26-24]

PB = 10,399 lb/ft2 ; PB = 0,072 psi ; 1 lb/ft2 = 0,006945 psi Tekanan lateral PL = k' . PB = 0,334 x 0,072 = 0,024 psi

P operasi = PB + PL = 0,072 + 0,024 = 0,096 psi

untuk faktor keamanan 10%, digunakan tekanan = 1,1 x 0,096 = 0,1 psi Tebal shell, digunakan API-ASME Code

[ H&R,p.85 ] dipakai double welded butt jooint, e = 80%

= 0,1253 in, digunakan 3/16 in

Penentuan Panjang drum :

Asumsi time of passage,  = 10 menit [ Perry ed, pers.20-39; hal.20-33 ]

 =

tanda (+) untuk aliran counter-current [ Perry 6ed, hal.20-33 ]

B = 5 x (DP)-0,5

B = 5 x (0,024397502) = 0,12

F = 1395,911 lb/jam.ft2

10 =

[untuk counter-current (+)]

Didapat L  448,856 ft

Sudut untuk rotary drum :

slope = 0,05 ft/ft

sudut rotary = arc tg (0,05) = 2,8°

Isolasi :

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

Diameter luar rotary = 5,5 + 2 [ 3/16)/12 = 5,5547 ft

maka diamter rotary terisolasi = 5,5547 + 2 (12/12) = 7,5547 ft Perhitungan power rotary :

Perry 6ed , pers.20-44 = hp =

dengan :

N = putaran rotary = 6 rpm

d = diameter shell = 5,5 ft

w = berat bahan = 33431,3547 lb/jam

D = d + 2 = 7,5 ft

W = berat total

Perhitungan berat total :

a)berat shell :

We = x ( Do2– Di2 ) x L x 

Dengan :

Do = diameter luar shell = 5,5547 ft

Di = diamter dalam shell = 5,5 ft

L = panjang drum = 48,856 ft

 = density steel = 482 lb/cuft

We = 0,785 x ( 5,55472 – 5,52 ) x 48,856 x 482 = 6399,668 lb b) berat isolasi :

Spesifikasi Alat Utama VI-6

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Dengan :

Do = diameter luar shell = 7,5547 ft

Di = diamter dalam shell = 5,6 ft

L = panjang drum = 48,856 ft

 = density steel = 19 lb/cuft

We = 0,785 x (7,55472 – 5,62 ) x 48,856 x 19 = 19105,533 lb c) berat bahan dalam drum

Untuk solid hold-up = 15 % [Ulrich T.4-10]

Rate massa = 33431,355 lb/jam

berat bahan = 1,15 x 33431,355= 38446,06 lb

Berat total = 6399,668 + 19105,533 + 38446,06 = 63951,259 lb Berat lain diasumsikan 15%, maka berat total = 1,15 x 63951,259  69.000 lb Perry 6ed , persamaan 20-44 = hp =

hp =

= 60 hp

dengan efisiensi motor = 75 % [ Perry 6ed ; p.20-37) , maka :

P = 60 / 75% = 80 hp

Spesifikasi :

Kapasitas : 15164,363 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Tebal isolasi : 12 in

Tebal shell : 3/16 in

Diameter : 5,523 ft

Panjang : 48,856 ft

Tinggi bahan : 0,135 ft

Sudut rotary : 2,8°

Time of passes : 10 menit

Power : 80 hp

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII.1. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. Dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki seta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa adanya alat instrumentasi maka :

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

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

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

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

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : 1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur,

tekanan, dan radiasi.

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

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

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII-2

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Yang harus 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 di pasaran.

 Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

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

 Melakukan pengukuran.

 Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai.

 Melakukan perhitungan.

 Melakukan koreksi.

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

1. Sensing / Primary Element

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

2. Receiving Element / Elemen Pengontrol

Alat kontrol 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.

3. Transmitting Element

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal 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 harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor operator sinyal error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Final control element adalah untuk mengkoreksi harga variabel manipulasi. Instrumentasi pada perencanaan 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 ( WC ) Weight Control.

4. Level Indicator ( LI )

Mengindikasikan / informatif ketinggian bahan didalam tangki. 5. Pressure Control ( PC )

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII-4

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

6. Pressure Indicator ( PI )

Mengindikasikan / informatif tekanan pada aliran / alat. 7. Temperature Control ( TC )

Mengontrol suhu pada aliran / alat.

Tabel VII.1. Instrumentasi Pada Pabrik

No. Nama Alat Instrumentasi

1. Rotary Hearth Furnace TC

2. Blower TC

3. Silo WC

4. Rotary Dissolver TC

5. Cooling Conveyor TC

6. Clarifier FC

7. Pompa LC

8. Tangki Penampung LI

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 besar yang disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.

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

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

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

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

VII.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab Kebakaran

 Adanya nyala terbuka ( open flame ) yang datang dari unit utilitas, workshop dan lain-lain.

 Adanya loncatan bungan api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.

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 di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas serta memungkinkan untuk terjadinya kebakaran.

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

C. Alat Pencegah Kebakaran

 Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

 Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlah pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

 Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadan kebakaran tipe karbon dioksida.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII-6

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

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

No. Tempat Jenis Berat serbuk Jarak semprot Jumlah

1. Pos Keamanan YA-10L 3,5 Kg 8 m 3

2. Kantor YA-20L 6,0 Kg 8 m 2

3. Daerah Proses YA-20L 8,0 Kg 7 m 4

4. Gudang YA-10L 4,0 Kg 8 m 2

5. Bengkel YA-10L 8,0 Kg 7 m 2

6. Unit Pembangkitan YA-20L 8,0 Kg 7 m 2

7. Laboratorium YA-20L 8,0 Kg 7 m 2

VII.2.2. Bahaya Kecelakaan

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 pencegahannya dapat digunakan sebagai berikut:

A. Vessel

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

 Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasa dipakai untuk tangki penyimpanan, perpipaan dan peralatan lainnya

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 peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk dipergunakan.

B. Heat Exchanger

Kerusakan yang terjadi pada umumnya 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.

 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 dalam pipa.

C. Peralatan yang Bergerak

Peralatan 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 kebebasan ruang gerak.

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII-8

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

D. Perpipaan

Selain ditinjau dari segi ekonomisnya, perpipaan juga harus ditinjau dari segi keamanannya 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 hendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadinya kebocoran.

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

 Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan 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 instalasi listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :

 Alat-alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda dengan cara di cat berbeda 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 pada posisi aman.

 Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo dan lain sebagainya.

F. Insulasi

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

 Pemakaian insulasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti reaktor, exchanger, kolom distilasi dan lain-lain. Sehingga tidak mengganggu konsentrasi pekerjaan.

 Pemasangan insulasi pada kabel instrumen, 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 dalan perencanaan bangunan pabrik adalah :

 Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 meter maka harus diberi lampu suar ( mercu suar ).

 Sedikitnya harus ada dua jalam 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 tidak berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara lainnya adalah

Instrumentasi dan Keselamatan Kerja VII-10

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

memberikan tanda atau gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat-alat berbahaya, sehingga semua orang 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 :

1. Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.

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

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan helm dan rompi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang-barang dari atas.

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

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.

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.

Utilitas VIII-2

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

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

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 hv = 995,4 Btu/lb

Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi produk adalah :

No. Nama Alat Kode

Alat

Steam (kg/jam)

Steam (lb/jam)

Total kebutuhan “steam” = 22846 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 (22846 lb/jam) = 27415 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 ] F = nilai kalor bahan bakar, Btu/lb

hv = 1183,1 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 =

= 19066 Btu/lb mf = x 100 [ Savern W.H, hal 142 ]

Utilitas VIII-4

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

mf = – x 100 = 277 lb/jam

Kapasitas Boiler

Q =

[ Savern W.H, hal 171 ]

=

= 4862 KiloBtu/jam

Penentuan Boiler Horse Power :

Untuk penentuan Boiler Horse Power, digunakan persamaan :

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

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 = – = 145 hp

Penentuan heating surface boiler :

Untuk 1 hp boiler dibutuhkan 10 ft2 heating surface. [Severn, W.H, hal. 140] Total heating surface = 10 x 145 = 1452 ft2

Kebutuhan air untuk pembuatan steam :

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

Produksi steam = 22846 lb/jam Kebutuhan air = 1,2 x 22846 lb/jam

= 27416 lb/jam = 657978 lb/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 298  60 m3/hari

Spesifikasi :

Nama alat : boiler

Type : Fire tube boiler (tekanan < 10 atm)

Heating surface : 1452 ft2

Kapasitas boiler : 4862 KiloBtu/jam

Rate steam : 22846 lb/jam

Efisiensi : 92%

Bahan bakar : Diesel oil 330 API Rate bahan bakar : 277 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.

Airsungai 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 ). Untu menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi.

Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air sanitasi 2. Air umpan boiler

Utilitas VIII-6

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

3. Air pendingin 4. Air proses

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 :

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

Timbal ppm Pb 0,1

COD ppm O2 10

Detergen ppm MBAS 0,5

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-8

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

VIII.2.3 Air Pendingin

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

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)

Kebutuhan air pendingin total = 33802 lb/jam

COOLING TOWER ( P -283 )

Fungsi : mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.

Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas = 912754 lb/jam = 609,185 cuft/jam = 414 m3/hari

= 414004 lt/hari = 288 lt/mnt

T air masuk pada cooling tower = T1 = 45oC T air keluar cooling tower = T2 = 30oC Perbedaan suhu = 45oC – 30oC = 15oC

Berdasarkan perbedaan suhu (150C) dan flow rate (231 lt/mnt), dari tabel spesifikasi Liang Chi Industry Co.Ltd., dipilih cooling tower model LBC-40

Spesifikasi :

Nama : Liang Chi Cooling Tower

Type : LBC-40

Fan motor : 2 hp

Fan diameter : 0,97 m

Diameter : 1,76 m

Tinggi : 1,93 m

Electrical Supply : 380V / 50 Hz – 3 phase

Jumlah : 1 buah

VIII.2.4. Air Proses

Kebutuhan air proses pada pabrik :

Kebutuhan air = 26203 lb / jam = 402 cuft / jam ≈ 12 m3_{/ jam ≈ 285 m}3 hari

Utilitas VIII-10

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

No Nama Alat Kode Alat Air ( kg / jam ) Air

(lb/jam)

1. Rotary Dissolver X-220 11885,2974 26203

26203

VIII.3 Unit Pengolahan Air (Water Treatment)

Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, dan lainnya. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.

Proses Pengolahan Air Sungai

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

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 diatas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik :

- Air Boiler = 298 m3/hari  12 m3/jam

- Air pendingin = 414 m3/hari  17 m3/jam

- Air proses = 285 m3/hari  12 m3/jam

Kebutuhan air total = 1038 m3/hari  40 m3/jam

VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air 1. Bak Penampung Air sungai (A-210)

Fungsi : menampung air sungai sebelm diproses menjadi air bersih. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton.

Rate volumetrik = 1038 m3/hari Ditentukan : Waktu tinggal : 1 hari

Tinggi : x m

Panjang = lebar : 2 x m

Volume bak penampung (direncanakan 80% terisi air) = 1038 / 80% = 1297 m3 Volume penampung = 4x3 = 1144

Sehingga x = 6,87 m

Panjang = lebar = 2 x 6,87 = 13,74 m

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung Air

Kapasitas : 1144 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 13,74 m

Lebar = 13,74 m Tinggi = 6,87 m

Bahan konstruksi : Beton

Utilitas VIII-12

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

2. Bak Koagulasi ( A-220)

Fungsi : tempat terjadinya koagulasi dengan penambahan Al2(SO4)3 untuk destabilisasi kotoran dalam air yang tak dikehendaki. Bak berbentuk silinder yang terbuat dari beton yang dilengkapi paddle.

Perhitungan :

Rate volumetrik : 43 m3/jam = 43237 ltr/jam

Dosis alum : 20 mg/lt (AWWA ; T.5.2 : 94)

Kebutuhan alum : 20 mg/lt x 43237 lt/jam = 864738 mg/jam

: 1 kg/jam = 6849 kg/tahun (330 hari)

Berdasarkan AWWA (American Water Works Association) tabel 5.2 halaman 94, didapat spesifikasi bak koagulasi-flokulasi :

Spesifikasi :

Fungsi : tempat koagulasi – flokulasi

Kapasitas : 150 cuft/detik

Size Inlet Pipe : 84 in

Mixer : Power : 10 hp

Mixing zone : 538 cuft

Distributor : - Depth : 10 ft

- Width : 6,5 ft - Max. Velocity : 1,2 ft/dedtik

Flocculation : - Jumlah areal : 2 areal flokulasi

- Compartment tiap areal : 4 compartment

- Ukuran compartment : 15 ft x 80 ft

- Kedalaman : 16 ft

Total power : 18 hp

Jumlah : 1 buah

3. Bak Pengendap (A-230)

Fungsi : Menampung air jernih dari bak flokulator. Bak berbentuk persegi yang terbuat dari beton.

Rate volumetrik : 1038 m3/hari = 274156,4663 gal/hari Perhitungan :

Panjang Weir Total =

(Sugiharto : 107)

Ketentuan : Weir Loading = 10.000 gal/ft.hari (Sugiharto : 107) Panjang Weir Total =

( Sugiharto : 107)

27,42 ft, digunakan 25 ft

Panjang tiap weir = 4 ft (Sugiharto : 108) Jumlah weir = 25 / 4  6 weir

Rate volumetrik : 1038 m3/hari

Ditentukn : Waktu tinggal : 1

Tinggi : x m

Panjang = lebar : 2 x m

Volume bak penampung (direncanakan 80% terisi air) = 1038 / 80% = 1297 m3 Volume penampung = 4x3 = 1297

Sehingga x = 6,87 m

Panjang = lebar = 2 x 6,87 = 13,74 m

Spesifikasi :

Utilitas VIII-14

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Kapasitas : 1297 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 13,74 m

Lebar = 13,74 m Tinggi = 6,87 m

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

4. Bak Air Jernih (A-240)

Fungsi : Menampung air dari bak pengendap Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton Rate volumetrik : 1038 m3/hari

Ditentukan : Waktu tinggal : 1 hari

Tinggi : x m

Panjang = lebar : 2 x m

Volume bak penampung (direncanakan 80% terisi air) = 1038 / 80% = 1297 m3 Volume penampung = 4x3 = 1297

Sehingga x = 6,87 m

Panjang = lebar = 2 x 6,87 = 13,74 m

Spesifikasi

Fungsi : menampung air

Kapasitas : 1038 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Lebar = 13,74 m Tinggi = 6,87 m

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

5. Sand Filter (H-250)

Fungsi : Menyaring air dari bak penampung air jernih

Rate volumetrik : 43 m3/jam = 190 gpm

Rate filtrasi : 12 gpm/ft2 (Perry edisi 6 hal 19- 85)

Luas penampang bed : 190 / 12 = 15,9 ft2

Diameter bed :

= 4,5 ft = 1,4 m

Tinggi lapisan dalam kolom, diasumsikan :

Lapisan Gravel = 0,3 m (Sugiharto : 121)

Lapisan Pasir = 0,7 m (Sugiharto : 121)

Tinggi Air = 3,0 m (Sugiharto : 121)

Tinggi Lapisan = 4,0 m

Kenaikan akibat Back Wash = 25% x 4 = 1 m

Tinggi Total Lapisan = 5 m

Spesikasi :

Fungsi : Menyaring air dar bak penampung air jernih

Kapasitas : 43 m3/jam

Utilitas VIII-16

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Diameter : 1,4 m

Tinggi : 5 m

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA – 283 Grade P Jumlah : 1 buah

6. Bak Penampung Air Bersih (A-252)

Fungsi : Menampung air dari sand filter

Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton Rate volumetrik : 1038 m3/hari

Ditentukan : Waktu tinggal : 1 hari

Tinggi : x

Panjang = lebar : 2 x m

Volume bak penampung (direncanakan 80% terisi air) = 1038 / 80% = 1297 m3 Volume penampung = 4x3 = 1297

Sehingga x = 6,87 m

Panjang = lebar = 2 x 6,87 = 13,74 m

Spesifikasi :

Fungsi : menampung air

Kapasitas : 1297 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 13,74 m

Lebar = 13,74 m

Tinggi = 6,87 m

Jumlah : 1 buah

7. Bak Penampung Air Sanitasi (A-260)

Fungsi : Menampung air dari bak air bersih untuk keperluan sanitasi dan tempat menambahkan desifektan (chlorine)

Kapasitas : 40 m3/hari = 1,67 m3/jam Ditentukan : Waktu tinggal : 24 jam

Tinggi : x m

Panjang = lebar : 2 x m

Asumsi : 80% bak terisi air

Volume bak penampung (80% terisi air) =

= 50 m

3

Volume penampung = 4x3 = 50 ; x = 2,3 m

Panjang = lebar = 2 x 2,3 = 4,6 m

Tinggi = 2,3 m

Untuk membunuh kuman, digunakan desinfektan jenis chlorine dengan kebutuhan chlorine = 200 mg/lt (Wesley : fig. 10-6)

Jumlah chlorine yang harus ditambahkan = 200 mg/lt, maka ntuk 50 m3 (50.000 lt) air per tahun perlu ditambahkan kaporit sebanyak :

= 200 mg/lt x 50.000 lt x 330 hari = 3300000000 mg = 3300 kg

Spesifikasi :

Fungsi : menampug air untuk keperluan sanitasi dan tempat

penambahan desinfektan (chlorine)

Kapasitas : 50 m3

Bentuk : Persegi panjang = 4,6 m

Pembahasan dan Kesimpulan XII-1

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

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

XII.1. Pembahasan

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

Pasar

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

Lokasi

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

Pembahasan dan Kesimpulan XII-2

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

Teknis

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

Analisa Ekonomi :

 Massa Konstruksi : 2 Tahun

 Umur Pabrik : 10 Tahun

 Fixed Capital Investment ( FCI ) : Rp. 80.460.388.557  Working Capital Investment ( WCI ) : Rp 14.198.892.098  Total Capital Investment ( TCI ) : Rp 94.659.280.656

 Biaya Bahan Baku : Rp 66.564.413.407

 Biaya Utilitas :

- Steam =655835 lb/tahun

- Air Pendingin =414 m3/hari

- Listrik =1658880 kW/tahun

- Bahan Bakar = 1346400 liter/tahun

 Biaya Produksi Total ( Operation Cost ) : Rp 116.943.289.276  Hasil Penjualan Produk ( Sale Cost ) : Rp 153.638.169.112  Laju Pengembalian Modal Terhadap Bunga Bank

Internal Rate Of Return : 8,34%

Pembahasan dan Kesimpulan XII-3

Pra Rencana Pabrik Water Glass dari Sodium Carbonate dan Pasir Silika Dengan Proses Alkali Carbonate

 Waktu Pengembalian Modal ( Pay Out Periode ) : 3,66 tahun

 Break Even Point ( BEP ) : 32,37%

XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta perhitungan yang telah dilakukan maka pendirian pabrik silica gel di daerah industri Kebomas, Gresik, secara teknik dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana pabrik silica gel yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 45.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 126 orang Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total investasi : Rp 104.882.482.966

Pay out periode : 3,66 tahun Internal rate of return : 8,34%

Rate on equity : 7,3%

DAFTAR PUSTAKA

American Society of Civil Engineers, 1990, “Water Treatment Plant Design”, 2ed,

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

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

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

Biro Pusat Statistik, “Export – Import Sektor Industri”.

Brownell, L., E. Young, 1959, “Process Equipment Design”, John Wiley & Sons

Inc., N.Y.

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

Wiley & Sons Inc., New York.

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

Geankoplis, C.J., 1983, ”Transport Processes and Separation Process

Principles”, 4ed , Allyn and Bacon Inc., Boston.

Hesse, H.C., 1945, “Proses Equipment Design”, 10th prnt, D. Van Nostrand

Company Inc., New Jersey.

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

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

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

Kern, D. Q., 1965, ”Process Heat Transfer”, McGraw Hill Book Company Inc.,

N.Y.

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

New York.

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

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

McCabe, W. L., 1956 , “Unit Operation of Chemical Engineering 3ed”, McGraw

-Hill Kogakusha, Ltd.

McCabe, W. L., 1993 , “Unit Operation of Chemical Engineering 5ed”, McGraw

-Hill Book Company Inc., New York.

Othmer , Kirk., “ Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 20”, 3ed,

McGraw-Hill Book Company Inc., New York.

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

McGraw-Hill Book Company Inc., Singapore.

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

McGraw-Hill Book Company Inc., Singapore.

Perry, Chilton, 1997 , ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 7ed,

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

Perry, Chilton, 2008, ”Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 8ed,

Peter, M.S, Timmerhaus, K.D., 1959, “Plant Design and Economi for Chemical Engineering” , 4thed., McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Severn, WH, 1954, “Steam, Air and Gas Power”, 5ed, Modern Engineering Asia

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

Sugiharto, 1987, “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah”, Universitas Indonesia

Press, Jakarta.

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

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

Underwood, A.L., 1980, “Quantitative Analysis”, 4ed, Erlangga, Jakarta.

Wesley W.E., 1966, “Water Pollution Control”, 2ed, McGraw-Hill Book

Company, New York.

Internet :

http://hotfurnace.com

http://liangchict@yahoo.com http://www.bni.co.id