jurnal bwt perpus

15
SIMULASI PROSES PENGERINGAN PUPUK ZA DENGAN PENGARUH UKURAN PARTIKEL DALAM ROTARY DRYER Elfira Ratna Octavia[2308 100 533] 1 , Ardis Septiva Naraputri [2308 100 534] 2 Jurusan Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember e-mail: [email protected] Pembimbing Dr. Ir. Susianto, DEA ,Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MS ABSTRAK Rotary dryer (RD) merupakan alat yang telah digunakan secara luas dalam industri untuk proses pengeringan (drying) material yang tidak mudah pecah dan tidak peka terhadap panas. Penelitian ini bertujuan menentukan laju pengeringan ammonium sulfat (ZA) dan menganalisa secara teoritis pengaruh ukuran partikel, laju alir umpan, laju alir dan temperatur udara pengering terhadap outlet solid moisture content dengan memperhitungkan dispersi axial padatan.Penelitian dibagi menjadi beberapa tahap. Pertama, menentukan laju pengeringan solid secara teoritis (simulasi) menggunakan model difusi partikel solid bentuk bola. Kemudian persamaan laju pengeringan yang telah diperoleh digunakan untuk simulasi performa rotary dryer dengan mengasumsikan aliran solid seperti plugflow dengan dispersi axial (PFDA). Hasil pengembangan model matematis berupa serangkaian persamaan diferensial yang menggambarkan perpindahan panas dan massa yang terjadi dalam RD. Selanjutnya persamaan- persamaan diferensial disederhanakan menggunakan Metode Beda Hingga (Finite Difference Method) dengan Crank-Nicholson Scheme. Persamaan aljabar yang dihasilkan diselesaikan dengan Metode Newton-Raphson. Program simulasi dikembangkan dalam software matlab. Hasil program simulasi divalidasi dengan data operasi RD di Pabrik ZA, dan kemudian program digunakan untuk menganalisa secara teoritis pengaruh dari beberapa variabel proses pada performa dryer. Persamaan empiris laju pengeringan ZA yang dihasilkan dari simulasi adalah R w = 2,03137.10 -8 v 0,5861 H -0,0447 T 3,5397 .Dp -1,3228 . Selanjutnya persamaan ini digunakan dalam model RD untuk prediksi laju pengeringan ZA. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan kenaikan ukuran partikel ZA dari 0,039 cm menjadi 0,051 cm menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer menurun, sebagai contoh pada rate udara 7000 m 3 /jam moisture content ZA outlet meningkat dari 0,008% menjadi 0,027%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,019%. Dengan kenaikan laju alir umpan ZA menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer menurun, sebagai contoh kenaikan aliran umpan ZA dari 25 ton/jam menjadi 43 ton/jam, maka pada ukuran diameter partikel 0,051 moisture content ZA outlet meningkat dari 0,022% menjadi 0,027%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,005%. Dengan kenaikan laju alir udara pengering menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer meningkat, sebagai contoh kenaikan laju alir udara pengering dari 7000 m 3 /jam menjadi 11000 m 3 /jam, maka pada ukuran partikel 0,051 moisture content

Upload: henny-silvia-himawan-baskoro

Post on 15-Jan-2016

15 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

perpus

TRANSCRIPT

Page 1: jurnal bwt perpus

SIMULASI PROSES PENGERINGAN PUPUK ZA DENGAN PENGARUH UKURAN PARTIKEL DALAM ROTARY DRYER

Elfira Ratna Octavia[2308 100 533]1, Ardis Septiva Naraputri [2308 100 534]2

Jurusan Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopembere-mail: [email protected]

PembimbingDr. Ir. Susianto, DEA ,Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MS

ABSTRAK

Rotary dryer (RD) merupakan alat yang telah digunakan secara luas dalam industri untuk proses pengeringan (drying) material yang tidak mudah pecah dan tidak peka terhadap panas. Penelitian ini bertujuan menentukan laju pengeringan ammonium sulfat (ZA) dan menganalisa secara teoritis pengaruh ukuran partikel, laju alir umpan, laju alir dan temperatur udara pengering terhadap outlet solid moisture content dengan memperhitungkan dispersi axial padatan.Penelitian dibagi menjadi beberapa tahap. Pertama, menentukan laju pengeringan solid secara teoritis (simulasi) menggunakan model difusi partikel solid bentuk bola. Kemudian persamaan laju pengeringan yang telah diperoleh digunakan untuk simulasi performa rotary dryer dengan mengasumsikan aliran solid seperti plugflow dengan dispersi axial (PFDA). Hasil pengembangan model matematis berupa serangkaian persamaan diferensial yang menggambarkan perpindahan panas dan massa yang terjadi dalam RD. Selanjutnya persamaan-persamaan diferensial disederhanakan menggunakan Metode Beda Hingga (Finite Difference Method) dengan Crank-Nicholson Scheme. Persamaan aljabar yang dihasilkan diselesaikan dengan Metode Newton-Raphson. Program simulasi dikembangkan dalam software matlab. Hasil program simulasi divalidasi dengan data operasi RD di Pabrik ZA, dan kemudian program digunakan untuk menganalisa secara teoritis pengaruh dari beberapa variabel proses pada performa dryer. Persamaan empiris laju pengeringan ZA yang dihasilkan dari simulasi adalah Rw = 2,03137.10-8

v0,5861H-0,0447 T3,5397.Dp-1,3228. Selanjutnya persamaan ini digunakan dalam model RD untuk prediksi laju pengeringan ZA. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan kenaikan ukuran partikel ZA dari 0,039 cm menjadi 0,051 cm menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer menurun, sebagai contoh pada rate udara 7000 m3/jam moisture content ZA outlet meningkat dari 0,008% menjadi 0,027%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,019%. Dengan kenaikan laju alir umpan ZA menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer menurun, sebagai contoh kenaikan aliran umpan ZA dari 25 ton/jam menjadi 43 ton/jam, maka pada ukuran diameter partikel 0,051 moisture content ZA outlet meningkat dari 0,022% menjadi 0,027%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,005%. Dengan kenaikan laju alir udara pengering menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer meningkat, sebagai contoh kenaikan laju alir udara pengering dari 7000 m3/jam menjadi 11000 m3/jam, maka pada ukuran partikel 0,051 moisture content ZA outlet menurun dari 0,022% menjadi 0,005%. Dengan kenaikan T inlet udara pengering menyebabkan kinerja dari Rotary Dryer meningkat, sebagai contoh T inlet dari 110°C menjadi 120°C, maka pada ukuran partikel 0,051 moisture content ZA outlet menurun dari 0,022% menjadi 0,011%. Validasi program simulasi menunjukkan bahwa rata-rata error hasil perhitungan ZA moisture content yang dapat diuapkan dengan Model PFDA = 6,48%.

Kata Kunci : Rotary dryer, ammonium sulfat, laju pengeringan, teoritis, plugflow dengan dispersi axial

Page 2: jurnal bwt perpus

ABSTRACT

Rotary dryer (RD) is equipment that has been widely used in industrial drying process for not too fragile and heat sensitive materials. The aim of this research was to determine drying rate of ammonium sulfate (ZA) and analyze theoretically the effects of sizing solid, solid feedrate, rate and inlet temperature of air dryer on outlet solid moisture content by considering solid axial dispersion.The research was carried out in several steps. First, solid drying rate was determined theoretically using isothermal diffusion model in spherical solid particle. Then, the predicted drying rate was used to simulate the rotary dryer performance by assuming plugflow pattern with axial dispersion for solid flow (Plug Flow With Axial Dispersion or PFAD model). The mathematical model development resulted a system of non linear ordinary differential equations that describing heat and mass transfer phenomena in RD. Then, the differential equations were solved using Finite Difference Method with Crank-Nicholson Scheme. The non linear algebraic equations generated by this method were solved using Newton-Raphson Method. The simulation program was developed under the environment of Matlab. Resulted program simulation was validated by operational data of commercial rotary dryer and finally the program was used to study theoretically the effect of several process variables on the dryer performance.Empirical correlation drying rate (R) obtained from drying simulation was Rw = 2.03137.10-8 v0,5861H-0,0447

T3,5397.Dp-1,3228. This equation was used in RD model to predict drying rate of ZA. Result of simulation indicate that with increase of ZA particle size measure from 0,039 cm to 0,051 cm cause performance of Rotary Dryer decrease, for example at dryer air rate 7000 m3 / hour ZA moisture content outlet increase from 0,008% to 0,027%, equally ZA moisture content which can be evaporated until 0,019%. With increasing ZA feedrate cause performance of Rotary Dryer decrease, for example increase of ZA feedrate from 25 ton / hour to 43 ton / hour at particle size 0,051 ZA outlet content moisture increase from 0,022% to 0,027%, equally ZA content moisture which can be evaporated until 0,005%. With increase of dryer air rate cause performance from Rotary Dryer increase, for example increase of dryer air rate from 7000 m3 / hour to 11000 m3 / hour at particle size 0,051 decrease ZA outlet content moisture from 0,022% to 0,005%. With increase of temperature dryer air inlet cause performance from Rotary Dryer increase, for example temperature dryer air inlet from 110°C to 120°C, at particle size 0,051 decrease ZA outlet content moisture from 0,022% to 0,011%. Validation of simulation program showed that average error of evaporated moisture content calculation was 6.48% for PFDA Model.

Keywords : Rotary dryer, ammonium sulfate, theoretically drying rate, plugflow with axial dispersion

1 Pendahuluan

Pengeringan adalah proses untuk menghilangkan sejumlah cairan mudah menguap yang terdapat dalam padatan dengan cara evaporasi.Dalam industri pupuk seperti ammonium sulphate (ZA), superphosphate, dan NPK, proses pengeringan biasanya dilakukan dengan menggunakan rotary dryer (RD). Rotary dryer adalah alat yang biasa digunakan dalam proses pengeringan (drying) material yang tidak mudah pecah dan tidak peka terhadap panas. Rotary dryer berbentuk silinder dari plat baja, agak miring , diameter 0.3 – 5 m, panjang 5 – 90 m dan berputar dengan kecepatan 1 – 5 rpm. Biasanya dioperasikan dalam kondisi tekanan internal sedikit vakum untuk meminimalkan terhamburnya debu keluar RD. Padatan dimasukkan pada ujung dryer yang lebih tinggi dan keluar dari ujung dryer yang lebih rendah.

Selama proses pengeringan dalam rotary dryer terjadi peristiwa-peristiwa fundamental secara bersamaan yang meliputi perpindahan panas dari media pengering (biasanya udara) ke padatan dan perpindahan massa air dari padatan ke media pengering. Untuk dapat menganalisa dan merancang rotary dryer secara benar perlu dipahami peristiwa perpindahan panas dan massa yang terjadi di dalam rotary dryer. Hal ini telah ditel iti oleh peneliti-peneliti terdahulu secara eksperimental, seperti Friedman & Marshall [1], Liang-Tseng Fan dkk [2], McCormick [3], dan

Page 3: jurnal bwt perpus

Myklestad [4]. Mereka mengembangkan penelitiannya untuk mendapatkan korelasi koefisien perpindahan panas volumetrik rotary dryer dan hasilnya dimodelkan dengan menggunakan model empiris untuk mendapatkan parameter karakteristik pengeringannya. Selain itu, Tejo Moyo [5] mempelajari karakteristik pengeringan produk asbuton dari hasil pengolahannya dengan cara roasting menggunakan rotary dryer.

Penelitian secara experimental mempunyai keterbatasan yaitu data yang tersedia hanya pada kondisi eksperimen saja dan belum komprehensif. Oleh karena itu untuk mendapatkan informasi yang lebih komprehensif diperlukan penelitian secara teoritis dengan pengembangan model matematis rotary dryer. Pengetahuan tentang fenomena pengeringan akan membantu pemahaman dalam mendesain proses dan menentukan kondisi operasi rotary dryer yang optimum. Dalam hal ini diperlukan model matematis dari proses perpindahan massa dan panas yang terjadi di dalam rotary dryer. Namun, sebagaimana peralatan-peralatan yang menangani material dalam fase padat, penelitian simulasi tentang rotary dryer masih jarang didapati.

Sejumlah teori (model) yang menggambarkan proses pengeringan dalam rotary dryer (untuk beberapa material tertentu) telah dikembangkan oleh beberapa peneliti, diantaranya adalah Iguaz dkk [6] mengembangkan dinamika proses dehidrasi limbah sayuran dalam rotary dryer, Sudhagar Mani dkk [7] mengembangkan model matematis untuk pengeringan rumput timothy dan rumput alfalfa dengan menggunakan pendekatan lump parameter. Selain itu, Wang dkk [8], Pacheco & Stella [9], Yliniemi [10], dalam model yang dikembangkannya, rotary dryer diperlakukan sebagai reaktor plugflow. Padahal pada kenyataannya ketika padatan dalam rotary dryer diangkat oleh flight pada ketinggian tertentu kemudian dijatuhkan ke bagian bawah rotary dryer, terjadi pencampuran balik (backmixing) aliran padatan. Sheehan dkk [11] mengembangkan model proses pengeringan padatan secara semi teoritis dari flighted rotary dryer, Britton dkk [12] mempublikasikan model perhitungan distribusi residence time untuk pengaruh dari lifter pada rotary dryer, Hidayat [13] mengembangkan model pengeringan pupuk ZA dalam rotary dryer dengan memperhitungkan dispersi axial padatan secara semi teoritis, dan Fan Geng dkk [14] memodelkan particle motion dalam rotary dryer dengan Discret Element Method (DEM).

Walaupun telah ada penelitian secara khusus tentang dispersi axial yang terdapat dalam rotary dryer (Liang-Tseng Fan dkk) maupun penelitian simulasi yang menggambarkan perpindahan panas dan massa dalam rotary dryer, yang memperhitungkan dispersi axial padatan (Hidayat), namun belum ada penelitian simulasi yang menggambarkan perpindahan panas dan massa dalam rotary dryer yang memperhitungkan dispersi axial padatan dan pengaruh ukuran partikel secara teoritis. Oleh karena itu dalam penelitian ini akan dilakukan simulasi pengeringan pupuk ZA dalam rotary dryer dengan memperhitungkan dispersi axial padatan dan pengaruh ukuran partikel secara teoritis..

2 Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan secara teoritis dimana laju pengeringan padatan yang dibutuhkan pada pemodelan diestimasikan secara teoritis serta koefisien diffusivitas efektif diperoleh dari penelitian terdahulu (Caesaryanto dkk [15]). Hasil simulasi model divalidasi dengan data operasi rotary dryer (RD) pabrik ammonium sulfat (ZA).

Laju pengeringan partikel ZA diprediksi dari model difusi isotermal. Dalam hal ini dianggap partikel solid ZA berbentuk bola. Adapun persamaan yang digunakan :

(1)

dengan kondisi awal: X(i,0) = X0 dan kondisi batas :

Page 4: jurnal bwt perpus

Pada r = 0 (di pusat bola padatan) : (2)

Pada r = R (di permukaan bola padatan) :

(3)Koefisien perpindahan massa diperoleh dari korelasi berikut (Geankoplis [16]) :

(4)

(5)

(6)

Hasil simulasi berupa

Kemudian hasil simulasi tersebut disederhanakan ke dalam bentuk persamaan eksponensial :

atau (7)

(8)

Dengan memasukkan data hasil simulasi ke dalam Pers. (8), maka diperoleh harga K dan B dimana harga K = K (v, H, T) dan B = B(v, H, T) kemudian dicari korelasi dengan Analisa Regresi Linier yang terdapat pada MS Excel,

(9)Untuk mendapatkan persamaan laju pengeringan digunakan persamaan :

(10)

Substitusi Pers. (7) dan (9) ke Pers. (10) diperoleh :

(11)

Persamaan (11) ini nantinya digunakan dalam pemodelan proses pengeringan dalam rotary dryer.Untuk pemodelan proses pengeringan di dalam rotary dryer diadakan anggapan pola aliran solid plugflow dengan dispersi aksial (backmixing), pola aliran udara plugflow dan kondisi steady state. Modelan matematik proses pengeringan didalam rotary dryer terdiri dari neraca massa diferensial moisture dalam solid, neraca total moisture, neraca enerji diferensial udara, dan neraca energy diferensial solid yang dinyatakan berikut ini.

(12)

dengan kondisi batas,Pada = 0,

(13)

Pada = 1,

(14)

(15)

Page 5: jurnal bwt perpus

(16) dengan kondisi batas: Pada = 0, Ta = Ta0 (17)

(18)dengan kondisi batas: Pada = 1, Ts = Ts0 (19)Persamaan (11) disubstitusikan ke Pers. (12) dan (18).Persamaan differensial model difusi partikel bentuk bola dan sistim persamaan-persamaan diferensial dalam rotary dryer diselesaikan secara numerik dengan metode beda hingga (finite difference) menggunakan matlab.

3 Hasil dan Pembahasan

Dari prediksi teoritis laju pengeringan partikel ZA didalam rotary dryer menggunakan model difusi isothermal untuk berbagai kondisi operasi udara pengering diperoleh persamaan laju pengeringan yang ditunjukkan pada persamaan (20). Sehingga diperoleh persamaan :

(20)dimana X adalah fraksi massa moisture dalam solid, T adalah suhu udara (°C), H adalah humidity absolute (gr H20/gr udara), v adalah kecepatan udara pengering (cm/s) dan Dp adalah ukuran partikel ZA (cm).

Persamaan laju pengeringan ini digunakan untuk pemodelan proses pengeringan dalam rotary dryer dalam rangka memprediksi kinerja dryer. Model matematik ini digunakan untuk mengkaji pengaruh berbagai variable proses terhadap kinerja dryer.

Gambar 1, 2 dan 3 menunjukkan bahwa profil dari X, Y, T, dan Ts di sepanjang rotary dryer adalah cenderung sama untuk ukuran partikel ZA 0,051; 0,045 dan 0,039 cm.pada kondisi laju alir umpan ZA 43 ton/jam, laju alir udara 11000 m3/jam, suhu udara 110 °C dan suhu solid 70°C yang sama. Untuk mengetahui bagaimana tren perubahan moisture content ZA outlet rotary dryer pada diameter partikel ZA yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 4.4:

Gambar 1. Profil X,Y,T,dan Ts di sepanjang rotary dryer pada ukuran partikel 0,051 cm.

Page 6: jurnal bwt perpus

Gambar 2. Profil X,Y,T,dan Ts di sepanjang rotary dryer pada ukuran partikel 0,045 cm.

Gambar 3. Profil X,Y,T,dan Ts di sepanjang rotary dryer pada ukuran partikel 0,039 cm.

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,030 0,033 0,036 0,039 0,042 0,045 0,048 0,051 0,054

Diameter Partikel ZA (cm)

Mo

istu

re C

on

ten

t Z

A O

utl

et R

D (

%)

T udara = 110

T udara = 120

Gambar 4 Pengaruh diameter partikel terhadap moisture content ZA outlet rotary dryer.

Gambar 4 diatas menunjukkan bahwa dengan kenaikan ukuran partikel ZA dari 0,03 cm menjadi 0,051 cm, maka pada suhu udara 1100C moisture content ZA outlet meningkat dari 0,008% menjadi 0,027%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan menurun sebesar 0,019%. Sedangkan pada suhu udara 1200C moisture content ZA outlet meningkat dari 0,003% menjadi 0,015%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan menurun sebesar 0,012%.

Gambar 5. dan 6. menunjukkan bahwa profil dari X, Y, T, dan T s di sepanjang rotary dryer adalah cenderung sama untuk laju alir umpan 25 ton/jam dan 43 ton/jam pada kondisi laju alir umpan ZA 43 ton/jam, laju alir udara 7000 m3/jam, suhu udara 110 °C dan suhu solid 70°C yang sama.

Pada laju alir umpan 43 ton/jam, moisture content ZA outlet rotary dryer adalah lebih tinggi dibandingkan moisture content ZA outlet rotary dryer pada laju alir umpan 25 ton/jam, dengan perbedaannya cukup signifikan. Untuk mengetahui bagaimana tren perubahan moisture content ZA outlet rotary dryer pada laju alir umpan ZA yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 7.

Page 7: jurnal bwt perpus

Gambar 5. Profil X,Y,T,dan Ts di sepanjang rotary dryer pada laju alir umpan ZA 43 ton/jam

Gambar 6. Profil X,Y,T,dan Ts di sepanjang rotary dryer pada laju alir umpan ZA 25 ton/jam

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

20 25 30 35 40 45

Laju Alir Umpan ZA (ton/jam)

Mo

istu

re C

on

ten

t Z

A O

utl

et

RD

(%

)

Dp = 0,051

Dp = 0,045

Dp = 0,039

Gambar 7 Pengaruh laju alir umpan ZA terhadap moisture content ZA outlet rotary dryer

Gambar 7 diatas menunjukkan bahwa kenaikan aliran umpan ZA dari 25 ton/jam menjadi 43 ton/jam, maka pada ukuran partikel 0,051 moisture content ZA outlet meningkat dari 0,022% menjadi 0,027%, dengan kata lain moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,005%. Pada ukuran partikel 0,045, moisture content ZA outlet naik dari 0,017% menjadi 0,021% dan moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,004% sedangkan pada ukuran partikel 0,039, moisture content ZA outlet naik dari 0,012% menjadi 0,015%, sehingga moisture content ZA yang dapat diuapkan turun sebesar 0,003%. Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa semakin kecil ukuran partikel maka laju pengeringannya semakin cepat, hal ini disebabkan karena ukuran partikel yang semakin kecil memiliki luas permukaan yang semakin besar sehingga laju pengeringannya juga semakin cepat.

Gambar 8. dan 9 menunjukkan bahwa profil dari X, Y, T, dan T s di sepanjang rotary dryer adalah cenderung sama untuk laju alir laju alir udara pengering 7000 m3/jam dan 11000 m3/jam pada kondisi laju alir umpan ZA 25 ton/jam, suhu udara 110 °C dan suhu solid 70°C yang sama.Untuk mengetahui bagaimana tren prubahan moisture content ZA outlet rotary dryer pada laju alir udara pengering yang berbeda, dapat dilihat pada Gambar 10

Page 8: jurnal bwt perpus

Gambar 8. Profil X,Y,T,dan TS di sepanjang rotarydryer pada laju alir udara11000 m3/jam.

Gambar 9. Profil X,Y,T,dan TS di sepanjang rotary dryer pada laju alir udara 7000 m3/jam.

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

Laju Alir Udara (m3/jam)

Mo

istu

re C

on

ten

t Z

A O

utl

et

(%)

Dp = 0,051

Dp = 0,045

Dp = 0,039

Gambar 10 Pengaruh laju alir udara terhadap moisture content ZA outlet rotary dryer

Gambar 10 diatas menunjukkan bahwa kenaikan laju alir udara pengering dari 7000 m3/jam menjadi 11000 m3/jam, maka pada ukuran diameter partikel 0,051 moisture content ZA outlet menurun dari 0,022% menjadi 0,005%. Pada ukuran partikel 0,045 moisture content ZA outlet menurun dari 0,017% menjadi 0,003%. Sedangkan pada ukuran diameter partikel 0,039 moisture content ZA outlet menurun dari 0,012% menjadi 0,002%

Gambar 11 diatas menunjukkan bahwa T inlet dari 110°C menjadi 120°C, maka pada ukuran partikel 0,051 moisture content ZA outlet menurun dari 0,022% menjadi 0,011%. Pada ukuran partikel 0.045, moisture content ZA outlet menurun dari 0,017% menjadi 0,008%, sedangkan pada ukuran partikel 0,039 moisture content ZA outlet menurun dari 0,012% menjadi 0,005%.

Page 9: jurnal bwt perpus

0

0,003

0,006

0,009

0,012

0,015

0,018

0,021

0,024

108 110 112 114 116 118 120 122

Temperatur Udara Inlet Dryer (oC)M

ois

ture

Co

nte

nt

ZA

Ou

tle

t (%

)

Dp = 0,051

Dp = 0,045

Dp = 0,039

Gambar 11. Pengaruh temperatur udara inlet RD terhadap moisture content ZA outlet RD

Tabel 1 menunjukkan perbandingan hasil prediksi kandungan moisture pada solid keluar rotary dryer dengan data operasi rotary dryer skala pilot di industri petrokimia pada berbagai kondisi operasi. Terlihat bahwa hasil prediksi teoritis cukup dekat dengan data lapangan dengan kesalahan rata-rata 6.18%.

No.

Feed ZA(ton/jam)

T (0C)Inlet

Ts(0C)Inlet

X(%) ΔX (%)

Error = abs((data-simulasi) / data) %

Inlet Outlet1. Data 30 115 70 1.085 0.05 1.04

Simulasi 0.112 0.97 5.992. Data 33 115 65 1.051 0.06 0.99

Simulasi 0.139 0.91 7.973. Data 33 113 65 1.015 0.1 0.92

Simulasi 0.14 0.88 4.374 Data 33 115 63 1.019 0.02 1.00

Simulasi 0.014 0.88 12.115 Data 36 117 70 1.155 0.08 1.08

Simulasi 0.132 1.02 4.846 Data 33 115 70 1.075 0.08 1.00

Simulasi 0.113 0.96 3.327 Data 33 115 65 1.013 0.04 0.97

Simulasi 0.125 0.89 8.748 Data 39 113 70 1.105 0.11 1.00

Simulasi 0.131 0.97 2.11% error rata-rata 6.18

Tabel 1 Validasi hasil prediksi simulasi dengan data operasi rotary dryer pilot.

V Kesimpulan

Page 10: jurnal bwt perpus

Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal berikut:1. Penelitian ini mendapatkan persamaan untuk memprediksi laju pengeringan pupuk ZA

didalam rotary dryer yaitu :

2. Dengan kenaikan ukuran partikel ZA dari 0,03 cm menjadi 0,051 cm pada suhu udara 1100C, kinerja dari Rotary Dryer menurun. Hal ini ditunjukkan dengan meningkatnya moisture content ZA outlet dari 0,008% menjadi 0,027%.

3. Dengan kenaikan laju alir umpan ZA dari 25 ton/jam menjadi 43 ton/jam, kinerja dari Rotary Dryer menurun. Hal ini ditunjukkan dengan meningkatnya moisture content ZA outlet dari 0,022% menjadi 0,027%.

4. Dengan kenaikan laju alir udara pengering dari 7000 m3/jam menjadi 11000 m3/jam, kinerja dari Rotary Dryer meningkat. Hal ini ditunjukkan dengan menurunnya moisture content ZA outlet dari 0,022% menjadi 0,005%.

5. Dengan kenaikan T inlet udara pengering dari 110°C menjadi 120°C, kinerja dari Rotary Dryer meningkat. Hal ini ditunjukkan dengan menurunnya moisture content ZA outlet dari 0,022% menjadi 0,011%.

6. Hasil prediksi kandungan moisture pada solid keluar menggunakan model PFDA cukup dekat dengan data lapangan dengan kesalahan rata-rata 6.18%.

Daftar Pustaka[1] Friedman.S.J., dan Marshall.W.R.Jr., 1949a. Studies in Rotary Drying - Part 1. Holdup and

Dusting. Chemical Engineering Progress 45 (8), 482-493.[2] Fan.Liang-Tseng dan Ahn.Yong-Kee, 1961. Axial Dispersion of Solids Flow Systems.

Applied Scientific Research 10 (1), 465-470.[3] McCormick.P.Y., 1962. Gas Velocity Effects on Heat Transfer in Direct Heat Rotary Dryers.

Chemical Engineering Progress 58(6), 57- 62.[4] Myklestad.O., 1963a. Heat and Mass Transfer in Rotary Dryers. Chemical Engineering

Progress Symp. Series 59, 129-137.[5] Moyo T., 2007. Pengolahan Aspal Buton dengan cara Roasting menggunakan Rotary Dryer.

Tugas Akhir, Institut Teknologi Bandung.[6] Iguaz A., Esnoz A, Martinez G, Lopez A & Virseda P., 2003. Mathematical Modelling and

Simulation for the Drying Process of Vegetable Wholesale by-Products in a Rotary Dryer. Journal of Food Engineering. 59. 151-160.

[7] Mani S., Sokhansanj S & Bi X. 2005. Modelling of Forage Drying in Single and Triple Pass Rotary Drum Dryers. Society of Agricultural and Biological Engineers Publishers, American.

[8] Wang.F.Y., Cameron.I.T., Litster.J.D., dan Douglas.P.L., 1993. A Distributed Parameter Approach to The Dynamics of Rotary Drying Processes. Drying Technology 11(7), 1641- 1656.

[9] Pacheco.R.F., dan Stella.S.S., 1998. Calculating Capacity Trend in Rotary Dryer. Brazilian Journal of Chemical Engineering. volume 15 no 3.

[10] Yliniemi.L., 1999. Advanced Control of a Rotary Dryer. Ph.D.Thesis. Department of Process Engineering. University of Oulu. Finland.

[11] Sheehan M E, Britton P F & Schneider P A., 2005, A Model For Solids Transport in Flighted Rotary Dryers. School of Engineering, James Cook University. Townsville. Queensland 4811 Australia.

[12] Britton P. F, Sheehan M. E, Schneider P.A., 2006. A Physical Description of Solids Transport in Flighted Rotary Dryers. Powder Technology. 165. 153-160.

[13] Hidayat.M.T., 2007. Simulasi Proses Pengeringan dalam Rotary Dryer. Tesis. Jurusan Teknik Kimia. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

[14] Geng F, Yuan Z, Yan Y, Luo D, Wang H, Li B & Xu D., 2009. Numerical Simulation on Mixing Kinetics of Slender Particles in a Rotary Dryer, Powder Technology, 193, 50-58.

Page 11: jurnal bwt perpus

[15] Caesaryanto,R.,S.AlRasyid, Margono, K. Budikarjono, Susianto, A.Altway, (2009), ”Eksperimen dan Simulasi Karakteristik Pengeringan Pupuk Ammonium Sulfat”, Proceeding Seminar Aptecs