pabrik gypsum dari kalsium karbonat (caco3 dan asam …

TUGAS AKHIR – TK145501

PABRIK GYPSUM DARI KALSIUM KARBONAT

(CaCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) DENGAN

PROSES SINTESIS

NUANSA APSARI

NRP. 10411500000022

FARIHAH NAAFIUMAMAH

NRP. 10411500000069

Dosen Pembimbing :

Ir. Budi Setiawan, MT

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS VOKASI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2018

FINAL PROJECT– TK145501

GYPSUM PLANT FROM CALCIUM CARBONATE

(CaCO3) AND SULFURIC ACID (H2SO4) USING

SYNTHESIS PROCESS

NUANSA APSARI

NRP. 10411500000022

FARIHAH NAAFIUMAMAH

NRP. 10411500000069

Lecturer :

Ir. Budi Setiawan, MT

DEPARTMENT OF INDUSTRIAL CHEMICAL ENGINEERING

FACULTY OF VOCATION

SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY

SURABAYA

2018

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, Tuhan bagi seluruh alam.

Hanya dengan Rahmat dan Hidayah-Nya kami dapat

menyelesaikan Tugas Akhir kami yang berjudul Pabrik Gypsum

dari Bahan Baku Kalsium Karbonat dan Asam Sulfat dengan

Proses Sintesis.

Tugas akhir ini disusun sebagai tugas yang harus

ditempuh dan diselesaikan di akhir semester ini sebagai

persyaratan kelulusan program studi DIII Teknik Kimia,

Departemen Teknik Kimia Industri, Fakultas Vokasi, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Tujuan dari pengerjaan

Tugas Akhir ini adalah mahasiswa dapat memahami dan mampu

mengenal prinsip-prinsip perhitungan dari peralatan-peralatan

industri terutama industri kimia yang telah dipelajari di bangku

kuliah serta aplikasinya dalam sebuah perencanaan pabrik.

Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan

memberikan dukungan serta bimbingan hingga terselesaikannya

Tugas Akhir ini, antara lain kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan kami Rahmat,

Hidayah-Nya serta memberikan kesabaran dan

kekuatan yang tidak terkira kepada hamba-Nya.

2. Ayah, Ibu, kakak, adik, serta keluarga yang

senantiasa telah memberikan dukungan dan motivasi

kepada penulis secara moril dan materiil serta do’a

yang membuat penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir dengan tepat waktu serta usaha yang maksimal.

3. Bapak Ir. Agung Subyakto, MS. selaku Ketua

Departemen Teknik Kimia Industri, Fakultas Vokasi,

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

iv

4. Ibu Dr. Ir. Niniek Fajar Puspita, M.Eng. selaku Ketua

Program Studi DIII Teknik Kimia, Departemen

Teknik Kimia Industri, Fakultas Vokasi, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

5. Bapak Ir. Budi Setiawan, MT. selaku Dosen

Pembimbing Tugas Akhir program studi DIII Teknik

Kimia, Departemen Teknik Kimia Industri, Fakultas

Vokasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya.

6. Ibu Dr. Ir. Niniek Fajar Puspita, M.Eng. dan Ibu Ir.

Elly Agustiani, M.Eng. selaku Dosen Penguji Tugas

Akhir program studi DIII Teknik Kimia, Departemen

Teknik Kimia Industri, Fakultas Vokasi, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

7. Ibu Prof. Dr. Ir. Danawati Hari Prajitno dan Ibu Dr.

Ir. Lily Pudjiastuti, MT. selaku Dosen Wali kami di

kampus program studi DIII Teknik Kimia,

Departemen Teknik Kimia Industri, Fakultas Vokasi,

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

8. Segenap Dosen, staff dan karyawan program studi

DIII Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia

Industri, Fakultas Vokasi, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember Surabaya.

9. Rekan-rekan seperjuangan, angkatan 2015 program

studi DIII Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia

Industri, Fakultas Vokasi, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember Surabaya.

10. Serta semua pihak yang telah membantu dalam

penyelesaian Tugas Akhir yang tidak dapat kami

sebutkan satu persatu.

Akhir kata penulis mengucapkan mohon maaf yang

sebesar-besarnya kepada semua pihak jika dalam proses dari awal

v

sampai akhir penulisan penelitian Tugas Akhir ini ada kata-kata

atau perilaku yang kurang berkenan. Terima kasih atas

perhatiannya dan kerjasamanya.

Surabaya, Juli 2018

TTD

Penulis

iii

PABRIK GYPSUM DARI KALSIUM KARBONAT (CaCO3) DAN

ASAM SULFAT (H2SO4) DENGAN PROSES SINTESIS

Nama Mahasiswa : Nuansa Apsari 10411500000022

Farihah Naafiumamah 10411500000069

Program Studi : Departemen Teknik Kimia Industri

Dosen Pembimbing : Ir. Budi Setiawan, MT.

ABSTRAK

Perkembangan pembangunan di Indonesia pada era globalisasi

semakin meningkat dapat dibuktikan dengan semakin banyaknya proyek

pembangunan fisik di seluruh nusantara baik di desa maupun kota. Dengan

semakin meningkatnya pembangunan fisik di Indonesia, maka kebutuhan semen

dan bahan bangunan lain seperti wallboard juga mengalami peningkatan.

Peningkatan kebutuhan akan semen dan wallboard berdampak meningkatnya

kebutuhan kalsium sulfat dihidrat (gypsum).

Gypsum dibuat dari proses sintesis. Pada proses ini, CaCO3

dimasukan kedalam mixer kemudian ditambahkan dengan H2O. Bahan baku

cair berupa H2SO4 98% dimasukan kedalam mixer kemudian ditambahkan

dengan H2O hingga menghasilkan H2SO4 50%. Kemudian CaCO3 direaksikan

dengan asam sulfat (H2SO4) 50% di reaktor pada kondisi operasi suhu 93°C

dan tekanan 1 atm. Konversi yang dihasilkan dengan metode ini sebesar 87,2%.

Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian kemudian dimasukkan ke dalam

rotary vacuum filter untuk untuk dipisahkan cake dengan filtratnya. Produk

cairan hasil filtrasi direcycle menuju reaktor. Cake gypsum dimasukan kedalam

rotary dryer untuk dihilangkan kandungan airnya. Gypsum kemudian masuk ke

silo sebagai tempat penyimpanan sebelum proses pengemasan. Kemurnian dari

gypsum yang dihasilkan proses ini lebih dari 91%.

Pabrik gypsum dirancang dengan kapasitas 132.000 ton/tahun. Bahan

baku yang digunakan adalah kalsium karbonat (CaCO3) dan asam sulfat

(H2SO4). Pabrik ini direncanakan didirikan di Kecamatan Semanding,

Kabupaten Tuban Jawa Timur pada tahun 2022. Pabrik Gypsum ini

direncanakan beroperasi secara kontinyu selama 300 hari/tahun dengan basis

24 jam/hari.

Kata kunci: gypsum, kalsium karbonate, asam sulfat, sintesis

iv

GYPSUM PLANT FROM CALCIUM CARBONATE (CaCO3) AND

SULFURIC ACID (H2SO4) USING SYNTHESIS PROCESS

Student Name : Nuansa Apsari 10411500000022

Farihah Naafiumamah 10411500000069

Departement : Departement Of Chemical Engineering Industry

Supervisor : Ir. Budi Setiawan, MT.

ABSTRACT

Development of industrial in Indonesia in globalization era was

increasingly evidenced by the increasing number of physical development

projects throughout the archipelago, both in rural and urban areas. With the

increasing physical development in Indonesia, the need for cement and other

building materials such as wallboard also increased. Increasing the need for

cement and wallboard impacts the need for calcium sulfate dihydrate (gypsum).

Gypsum is made from synthesis process. In this process, CaCO3 is

added to the mixer then added with H2O. The liquid raw material of H2SO4

98% is fed into the mixer and then added with H2O to produce 50% H2SO4.

Then CaCO3 was reacted with 50% sulfuric acid (H2SO4) in the reactor under

operating conditions of 93 ° C and 1 atm pressure. The conversion generated by

this method is 87.2%. The reactor exit product is slurry and then put into the

rotary vacuum filter to separate the cake with the filtrate. The product of

filtration fluid is recycled to the reactor. The gypsum cake is put into the rotary

dryer to remove the water content. Gypsum then enter the silo as a storage place

before the packing process. The purity of the gypsum produced by this process is

more than 91%.

Gypsum factory is designed with a capacity of 132,000 tons / year.

The raw material used is calcium carbonate (CaCO3) and sulfuric acid (H2SO4).

This plant is planned to be established in Semanding Subdistrict, Tuban

Regency, East Java in 2022. This Gypsum Plant is planned to operate

continuously for 300 days / year on a 24 hour / day basis.

Keywords : gypsum, calcium carbonate, sulfuric acid, synthesis

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.................................................................... i

KATA PENGANTAR ............................................................... iii

ABSTRAK .................................................................................. vi

ABSTRACT .............................................................................. vii

DAFTAR ISI ............................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................x

DAFTAR GRAFIK ................................................................... xi

DAFTAR TABEL ..................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................... I-1

1.2 Dasar Teori ................................................................. I-8

1.3 Sifat Fisika dan Kimia ................................................ I-9

1.4 Kegunaan ................................................................. I-12

BAB II MACAM DAN URAIAN PROSES

2.1 Macam Proses ........................................................... II-1

2.2 Seleksi Proses ............................................................ II-5

2.3 Uraian Proses Terpilih............................................... II-6

BAB III NERACA MASSA .................................................. III-1

BAB IV NERACA PANAS ................................................... IV-1

BAB V SPESIFIKASI ALAT ................................................ V-1

BAB VI UTILITAS

6.1 Unit Penyediaan Air ................................................ VI-1

6.2 Unit Penyediaan Listrik......................................... VI-10

6.3 Unit Penyediaan Bahan Bakar .............................. VI-11

BAB VII KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA

7.1 Pengertian Kesehatan dan Keselamatan Kerja ....... VII-1

7.2 Kesehatan Kerja ..................................................... VII-2

7.3 Sistem Manajemen Kesehatan dan Keselamatan

Kerja ....................................................................... VII-3

ix

7.4 Kesehatan dan Keselamatan Kerja Pada Area

Pabrik Gypsum ....................................................... VII-8

BAB VIII INSTRUMENTASI

8.1 Instrumentasi dalam Industri ................................ VIII-1

8.2 Jenis-jenis Alat Kontrol dalam Bidang Industri ... VIII-6

8.3 Instrumentasi Pada Pabrik Gypsum ...................... VIII-7

BAB IX PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI KIMIA .. IX-1

BAB X KESIMPULAN .......................................................... X-1

DAFTAR PUSTAKA .............................................................. xiii

DAFTAR NOTASI ................................................................ . xvi

APPENDIKS A ...................................................................... A-1

APPENDIKS B ....................................................................... B-1

APPENDIKS C ....................................................................... C-1

LAMPIRAN :

1. Flowsheet Proses Pabrik Gypsum dari CaCO3 dan H2SO4

2. Flowsheet Utilitas Pabrik Gypsum dari CaCO3 dan H2SO4

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2 Representasi Daerah Tuban Jawa Timur ............ I-8

Gambar 2.1 Diagram Balok Purifikasi Gypsum dari

Phosphogypsum .................................................. II-2

Gambar 2.2 Diagram Proses Pembuatan Gypsum dari Flue

Gas Desulfurization Gypsum .............................. II-4

Gambar 2.3 Diagram Proses Pembuatan Gypsum dari

CaCO3 dan H2SO4 .............................................. II-5

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Pembuatan Gypsum dari

CaCO3 dan H2SO4 .............................................. II-9

Gambar 8.1 Sistem Pengendalian Feedback Control ........ VIII-5

Gambar 8.2 Sistem Pengendalian Forward Control .......... VIII-5

Gambar 8.3 Sistem Pengendalian Cascade Control .......... VIII-6

xi

DAFTAR GRAFIK

Grafik 1.1 Data Ekspor dan Impor Gypsum dari Tahun

2012 - 2017 ............................................................. I-6

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Hasil Produksi Asam Sulfat dari Berbagai

Pabrik di Indonesia .................................................. I-4

Tabel 1.2 Data Ekspor- Impor Gypsum di Indonesia ......... I-5

Tabel 2.1 Pemilihan Proses Pembuatan Gypsum .............. II-6

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixer CaCO3 ................... III-2

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Mixer H2SO4 .................... III-3

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor ............................. III-4

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Rotary Vacuum Filter ..... III-7

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Rotary Dryer .................... III-8

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Cyclone .......................... III-11

Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Scrubber ......................... III-12

Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Silo .................................. III-13

Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Mixer CaCO3 .................... IV-2

Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Mixer H2SO4 ..................... IV-3

Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Heater ................................ IV-4

Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor .............................. IV-6

Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter ...... IV-9

Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Heater .............................. IV-10

Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Rotary Dryer ................... IV-11

Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Scrubber .......................... IV-12

Tabel 6.1 Bahan Kimia yang Ditambahkan Pada Air

Proses ................................................................... VI-5

Tabel 6.2 Syarat Kualitas Cooling Water .......................... VI-5

Tabel 6.3 Syarat Kualitas Boiler Water ............................. VI-7

Tabel 6.4 Kebutuhan Air Proses ......................................... VI-8

Tabel 6.5 Kebutuhan Air Boiler ......................................... VI-9

Tabel 6.6 Kebutuhan Air Total Pada Pabrik

xiii

Gypsum .............................................................. VI-10

Tabel 7.1 Alat Pelindung Diri yang Digunakan Pada

Pabrik Gypsum ................................................... VII-9

Tabel 8.1 Fungsi Pengendalian Proses ........................... VIII-7

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1.1.1 Sejarah

Gypsum dalam bahasa Persia disebut gatch, dalam

bahasa Yunani disebut gypsos dan dalam bahasa Latin disebut

gypsum. Negara seperti Iran, Egypt, Babylonia, Yunani dan

Itali terkenal dengan seni mengukir pada dinding dengan

bahan gypsum, sebagai contohnya yaitu dinding Jericho,

Piramida Cheops, Istana Knossos dan dekorasi interior dinding

Pompeii. Di Jerman gypsum digunakan untuk lumpang di

dinding dan digunakan untuk mendirikan bangunan pada

pertengah abad, sebuah biara Walkenried di gunung Harz yang

sangat terkenal, dan mencapai puncaknya pada periode

Baroque dab Rococo. Contohnya sekolah Wessobrunn untuk

para pekerja plester dan dekorasi plester di Istana

Charlottenburg, Jerman. Perluasan bisnis semen industri pada

pertengahan abad ke 19 juga meningkat dengan menggunakan

gypsum. Setelah beberapa abad industri gypsum telah

berkembang dengan pengalaman dari keahlian plester gypsum

jaman dulu. Perbedaan antara gypsum dan kapur

bagaimanapun masih belum terlihat pada abad ke 18.

Penelitian tentang dasar dari teknologi gypsum tela dimulai

pada tahun 1765 oleh Lavoisier dan telah dilanjutkan sampai

sekarang. Bagaimanapun, sebuah keahlian yang sangat tinggi

pada tradisi sulit untuk diterima penjelasannya secara ilmiah

dan juga di beberapa dekade terakhir pembuatan gypsum telah

berkembang ke industri modern.

Sampai zaman modern sekarang pun, kapur masih

digunakan pemanfaatannya untuk memplester bangunan.

Perkembangan ini secara tidak langsung memperlihatkan

adanya peningkatan kebutuhan akan bahan baku dan penolong

I-2

BAB I Pendahuluan

Pabrik Gypsum dari Kalsium Karbonate (CaCO3) dan Asam Sulfat (H2SO4) dengan Proses Sintesis

Departemen Teknik Kimia Industri Fakultas Vokasi

bagi perkembangan sektor industri yang merupakan industri

hilir.

1.1.2 Alasan Pendirian Pabrik

Perkembangan pembangunan di Indonesia pada era

globalisasi semakin meningkat dapat dibuktikan dengan

semakin banyaknya proyek pembangunan fisik di seluruh

nusantara baik di desa maupun kota. Dengan semakin

meningkatnya pembangunan fisik di Indonesia, maka

kebutuhan semen dan bahan bangunan lain seperti wallboard

juga mengalami peningkatan. Peningkatan kebutuhan akan

semen dan wallboard berdampak meningkatnya kebutuhan

kalsium sulfat dihidrat (gypsum), baik pada industri semen

maupun industri pembuatan wallboard karena gypsum

merupakan salah satu bahan baku dalam pembuatan semen

dan bahan utama dalam pembuatan wallboard.

Kebutuhan gypsum di Indonesia dicukupi dengan

produksi dalam negeri dan impor dari luar negeri. Produksi

gypsum dalam negeri masih belum mencukupi untuk

memenuhi kebutuhan gypsum di Indonesia. Maka masih

diperlukan impor dari luar negeri. Krisis ekonomi yang

menimpa Indonesia sejak tahun 1997, menyebabkan mahalnya

harga gypsum dari luar negeri. Kurs rupiah yang melemah

terhadap dolar Amerika membawa dampak yang besar bagi

industri dengan bahan baku yang diimpor dari luar negeri.

Untuk mengatasi masalah tersebut maka perlu didirikan

industri gypsum di Indonesia. Dengan pendirian industri

gypsum di Indonesia, diharapkan mampu mencukupi

kebutuhan gypsum di Indonesia.

I-3

BAB I Pendahuluan

Pabrik Gypsum dari Kalsium Karbonate (CaCO3) dan Asam Sulfat (H2SO4)

dengan Proses Sintesis


1.1.3 Ketersediaan Bahan Baku

Pabrik gypsum didirikan berdekatan dengan lokasi

pemasok bahan baku untuk meminimalisir biaya transportasi

penyediaan bahan baku. Pemasok bahan baku yang dituju antara

lain, industri pertambangan di daerah Tuban, Jawa Timur sebagai

pemasok batu kapur dan PT. Petrokimia Gresik sebagai pemasok

asam sulfat.

Berikut tinjauan ketersediaan bahan baku sebagai faktor

pendukung pembuatan pabrik gypsum :

1. Kalsium Karbonat

Batu kapur merupakan bahan alam yang banyak

terdapat di Indonesia. Batu kapur adalah batuan padat

yang mengandung banyak kalsium karbonat. Mineral

karbonat yang umum ditemukan berasosiasi dengan batu

kapur adalah aragonite (CaCO3), yang merupakan mineral

metastable karena pada kurun waktu tertentu dapat

berubah menjadi kalsit (CaCO3) (Sucipto et al., 2007).

Kabupaten Tuban merupakan salah satu kabupaten di

Jawa Timur yang memiliki potensi sumber daya mineral

melimpah satunya yaitu batu kapur. Batu kapur

merupakan pertambangan mineral non logam yang dapat

digunakan sebagai bahan baku untuk membuat kalsium

karbonat karena memiliki kandungan CaCO3 yang tinggi.

Salah satu pabrik kalsium karbonat yang ada di Tuban

Jawa Timur yaitu CV Niraku Jaya Abadi yang berlokasi

di Kecamatan Jatirogo Kabupaten Tuban Jawa Timur,

dimana pabrik ini dapat mensuplai untuk kebutuhan

industri dengan kapasitas 20.000 ton/bulan.

I-4

BAB I Pendahuluan



2. Asam Sulfat

Berikut ini merupakan data produksi asam sulfat di

Indonesia pada tahun 2017:

Tabel 1.1 Data Hasil Produksi Asam Sulfat Dari

Berbagai Pabrik di Indonesia Tahun 2017

No Nama Pabrik Kapasitas

(Ton/Tahun)

1 PT Petrokimia Gresik

(III)

1.170.000

2 PT Petro Jordan Abadi 600.000

3 PT Indonesian Acids

Industry

82.500

(Sumber: Pupuk Indonesia dan Indoacids,2017)

I.1.4 Kebutuhan Dan Aspek Pasar

Gypsum adalah mineral yang terdapat dalam endapan besar

di seluruh dunia. Gypsum dapat dibuat menjadi plaster dinding

dengan menambahkan bahan pengisi seperti asbes, pulp kayu atau

pasir. Tanpa penambahan, disebut plaster paris dan digunakan

untuk membuat cetakan atau plaster dinding yang bersifat

hidraulik dan mengeras dalam air, tetapi juga sedikit larut dalam

air jadi tidak boleh digunakan dalam lingkungan basah.

Pada 2001, konstruksi kegiatan industri dalam negeri

cukup meningkat, dengan beberapa sektor yang menunjukkan

peningkatan. Pada 2001, perumahan baru mulai meningkat 2,17

% dibandingkan dengan orang-orang dari 2000, tapi nonhunian

konstruksi dan komersial pada 2001 mengalami penurunan

sebesar sebesar 3,43 % dibanding tahun 2000. Jelas konsumsi

domestik hampir 31,4 M sepanjang tahun (Donald,2001).

Indonesia adalah daerah industri Semen yang besar dan

sedang berkembang pesat. Hal ini menjadikan Indonesia tersebut

sebagai pasar yang baik untuk pabrik Gypsum. Selain itu, saat ini

I-5

BAB I Pendahuluan




penggunaan terbesar gypsum di Indonesia yaitu sebagai bahan

penolong Pabrik Semen atau sebagai retarder dalam Pabrik

Semen (Lina Darmawati,2012).

1.1.5 Penentuan Kapasitas Pabrik

Berikut adalah tabel data ekspor-impor gypsum di

Indonesia dari tahun 2011-2015 beserta data produksi dan

kebutuhannya pada Tabel 1.2

Tabel 1.3 Data Ekspor-Impor Gypsum di Indonesia

(ton/tahun)

Tahun Produksi Impor Ekspor

2011 734.164 1533425 0

2012 752.000 1843286 0,711

2013 559.090 1966207 0,055

2014 672.324 2017706 0,316

2015 962.433 2230297 7101,731

(Badan Pusat Statistik & Annual Report PT Petrokimia Gresik)

I-6

BAB I Pendahuluan



Grafik 1.1 Data Ekspor dan Impor Gypsum Dari Tahun 2012-

2017

Dari Grafik 1.1 dapat dilihat bahwa jumlah ekspor

gypsum semakin menurun dan impor gypsum cenderung

meningkat. Hal ini dikarenakan produksi gypsum dalam negeri

belum bisa memenuhi permintaan pasar. Sehingga, dilakukan

pegurangan jumlah ekspor dan penambahan jumlah impor untuk

memenuhi kebutuhan pasar, seperti yang tertera dalam grafik.

Sehingga dari data tersebut dapat diketahui kapasitas

produksi pabrik gypsum dengan persamaan berikut:

Kebutuhan = (Produksi + Impor) 2022 - (Ekspor)2022

= (1.074.774+ 3.328.723) – ( 14.172)

= 4.389.325 ton/tahun

Kapasitas Pabrik = 0,03 x 4.389.325

= 131.679 ton/tahun

Dari data di atas dapat diambil kapasitas pabrik sebesar

132.000 ton/tahun. Pabrik bekerja secara kontinyu dalam 1 tahun

selama 300 hari, sehingga kapasitas produksi menjadi sebesar 440

ton/hari.

01000002000003000004000005000006000007000008000009000001000000110000012000001300000140000015000001600000170000018000001900000200000021000002200000230000024000002500000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Impor Ekspor

I-7

BAB I Pendahuluan




1.1.6 Pemilihan Lokasi

Kriteria harus dipertimbangkan dalam menentukan lokasi

pabrik agar pabrik dapat mendatangkan keuntungan yang besar

antara lain, penyediaan bahan baku, pemasaran produk, fasilitas

transportasi dan tenaga kerja. Pabrik gypsum direncanakan akan

dibangun di daerah Semanding Tuban, Jawa Timur. Ada beberapa

faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik

yang dirancang secara teknis dan ekonomis menguntungkan.

Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan :

Penyediaan bahan baku

Kriteria penilaian dititikberatkan pada kemudahan

memperoleh bahan baku. Dalam hal ini, bahan baku asam

sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik. Bahan baku

kalsium karbonat diperoleh dari CV Niraku Jaya Abadi

yang berlokasi di Kecamatan Jatirogo Kabupaten Tuban

Jawa Timur.

Pemasaran produk

Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah

pabrik yang membutuhkan gypsum dan jumlah

kebutuhannya. Daerah Tuban merupakan daerah yang

strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat

dengan PT Semen Gresik sebagai salah satu produsen

semen di Indonesia.

Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk

proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk.

Dengan adanya fasilitas jalan raya dan pelabuhan laut

yang memadai, maka pemilihan lokasi di Tuban sangat

tepat.

I-8

BAB I Pendahuluan



Tenaga kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak

diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi.

Dan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jawa timur,

Jawa Tengah dan sekitarnya.

Faktor penunjang lainnya

Tuban telah mempunyai sarana- sarana pendukung yang

memadahi seperti tersedianya air, listrik, dan sarana

lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan

baik. Tuban juga memiliki kemungkinan untuk perluasan

pabrik karena masih mempunyai areal yang cukup luas.

Adapun geografis daerah Tuban Jawa Timur dapat

direpresentasikan sebagai berikut :

Gambar 1.2 Representasi Daerah Tuban Jawa Timur

1.2 Dasar Teori

Gypsum secara luas tersebar di lapisan kerak bumi.

Didaerah pegunungan biasanya bisa ditemukan gypsum. Gypsum

dapat diperoleh dari proses industri gas yang mengalami

desulfurisasi atau batu kapur yang direaksikan dengan asam

I-9

BAB I Pendahuluan




sulfat. Gypsum digunakan pada industri material karena mudah

kehilangan kandungan air ketika dipanaskan, menghasilkan

dehidrasi kalsinasi gypsum sebagian atau total. Ketika air

ditambahkan pada kalsinasi gypsum maka akan kembali pada

keadaan awal yaitu mengeras. Dua fenomena dari proses

dehidrasi dan rehidrasi merupakan dasar dari teknologi gypsum.

Dehidrasi

CaSO4.2H2O + heat CaSO4.1/2H2O + 3/2 H2O

CaSO4.2H2O + heat CaSO4 + 2 H2O

Rehidrasi

CaSO4.1/2H2O + 3/2 H2O CaSO4.2H2O + heat

CaSO4 + 2 H2O CaSO4.2H2O + heat

Gypsum dihasilkan dari reaksi batu kapur (CaCO3)

dengan larutan asam sulfat (H2SO4) 50% berat di dalam Reaktor

Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi berjalan secara

isothermal pada suhu 93,33oC dan tekanan 1 atm, reaksinya

sebagai berikut :

CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l) CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g)

Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian dilewatkan

pada alat penyaring untuk memisahkan antara gypsum dan

cairannya. Produk cairan hasil filtrasi berupa asam sulfat yang

akan direcycle menuju mixer. Produk bubur gypsum dilakukan

proses purifikasi dengan menggunakan pengering agar didapatkan

gypsum dengan kemurnian yang tinggi.

1.3 Sifat Fisika & Kimia

1.3.1 Bahan Baku Utama

1.3.1.1 Kalsium Karbonat

I-10

BAB I Pendahuluan



1. Sifat fisika kalsium karbonat

Rumus molekul : CaCO3

Kenampakan : Padat

Densitas : 2710 kg/m3

Titik Didih : 898 oC

Berat Molekul : 100.09 g/mol

Specific gravity : 2,711

Komposisi : CaCO3 : 99,38 `%

MgCO3 : 0,40 %

SiO2 : 0,04 %

Al2O3 : 0,02 %

Fe2O3 : 0,01 %

Na2O : 0,05 %

H2O : 0,10 %

Sifat kimia kalsium karbonat

Mengalami Kalsinasi

Reaksi : 𝐶𝑎𝐶𝑂3𝑇:700−900° 𝐶→ 𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑂2

1.3.1.2 Asam Sulfat

1. Sifat fisika asam sulfat

Rumus molekul : H2SO4

Berat molekul : 98,08 g/gmol

Kenampakan : Cair

Densitas : 1,837 g/cm3

Titik didih : 338oC

Specific gravity : 1,834

2. Sifat Kimia Asam Sulfat

Dengan basa akan membentuk garam dan air

H2SO4 (l) + 2NaOH (s) Na2SO4(s) + H2O (l)

Dengan alkohol membentuk eter dan air

I-11

BAB I Pendahuluan




2C2H5OH(l) + H2SO4 C2H5OC2H5(l) + H2O(l)

Korosif terhadap semua logam

Bereaksi dengan NaCl membentuk NaSO4

NaCl + H2SO4(l) NaSO4 + 2HCl(l)

Bereaksi dengan MgCO3 membentuk MgSO4

MgCO3(s) + H2SO4(l) MgSO4(s) + H2O (l) + CO2(g)

1.3.2 Produk Utama

1.3.2.1 Gypsum

1. Sifat fisika gypsum :

Rumus Molekul : CaSO4.2H2O

Nama lain : Kalsium sulfat dihidrat

Berat Molekul : 172,17 g/gmol

Kenampakan : Serbuk berwarna putih

Specific gravity : 2,32-2,96

Sifat kimia Gypsum :

Mengalami pelepasan air hidrat

𝐶𝑎𝑆𝑂4 ∙ 2𝐻2𝑂𝑇:>90° 𝐶→ 𝐶𝑎𝑆𝑂4 ∙ 𝑜, 5𝐻2𝑂 + 1,5 𝐻2𝑂

1.3.3 Produk Sampingan

1.3.4.1 H2CO3

1. Sifat Fisika H2CO3 :

Rumus Molekul : H2CO3


Densitas : 1,67 g/mL (1 atm)

pH Keasaman : 10,3

pH Kebasaan : 7,7

2. Sifat Kimia H2CO3

Reaksi pembentukan bersifat reversible :

I-12

BAB I Pendahuluan



H2O + CO2 ⇄ H2CO3 ⇄ H+ + HCO3-

I.3.4.1 CO2

1. Sifat Fisika CO2 :

Rumus Molekul : CO2


Densitas : 1,562 g/mL (solid 1 atm, −78,5 °C)

0,770 g/mL (liquid 56 atm, 20 °C)

1.977 g/L (gas 1 atm, 0 °C)

Titik lebur : -78°C

Titik Didih : -57°C

Sifat Kimia CO2 :

Karbon dioksida adalah senyawa kovalen dengan bentuk molekul

linier.

Karbon dioksida adalah oksida yang bersifat asam dan dapat

bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat.

CO2 + H2O H2CO3

Karbon dioksida bereaksi dengan basa menghasilkan senyawa

karbonat dan bikarbonat.

CO2 + NaOH NaHCO3

NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O

1.4 Kegunaan

Kegunaan gypsum pada industri diantara yaitu :

1. Sebagai bahan untuk memperlambat pengerasan pada

industri semen.

2. Sebagai bahan untuk membuat wall board.

3. Sebagai bahan untuk membuat plasterboard.

4. sebagai bahan pengisi dan campuran cat putih.

5. Sebagai bahan pengisi keramik.

I-13

BAB I Pendahuluan




6. Sebagai bahan pembuat pupuk.

I-14

BAB I Pendahuluan



Halaman ini sengaja dikosongkan

II-1

BAB II

MACAM DAN URAIAN PROSES

2.1 Macam Proses

Ada 3 macam pembuatan gypsum dalam skala industri,

diantaranya adalah:

1. Gypsum dari Phosphogypsum

2. Flue Gas Desulfurization Gypsum

3. Gypsum dari Kalsium Karbonat dan Asam Sulfat

2.1.1 Gypsum dari Phospogypsum

Proses pembuatan gypsum dari phosphogypsum merupakan

proses purifikasi untuk membersihkan pengotor pada gypsum yang

berasal dari batuan fosfat. Pembuatan gypsum dari phosphogypsum

ini terbagi atas dua proses, yaitu:

1. Proses Repulping

Pada proses ini, phosphogypsum dilarutkan

dengan neutralized water di dalam slurry tank hingga

mencapai konsentrasi 40% solid. Dalam proses ini

diharapkan pengotor dalam phospogypsum yang larut

dalam air yaitu P2O5 akan terlarut dengan proses

pengadukan menggunakan agitator selama 30 menit.

2. Proses Filtrasi dan penguapan

Endapan lumpur yang terbentuk dari slurry tank

kemudian dialirkan ke belt filter untuk memisahkan

antara cake gypsum dengan filtrat dengan batuan

hisapan vacuum blower. Cake gypsum pada saat berada

diatas filter cloth dikontakkan dengan uap, sehingga

menurunkan kandungan air bebas menjadi 25%. Filtrat

kemudian dikirim ke unit effluent treatment untuk

diproses menjadi neutralized water yang nantinya

II-2

BAB II Macam dan Uraian Proses



digunakan kembali dalam slurry tank. Hasil dari proses

filtrasi ini adalah produk purifikasi gypsum.

Gambar 2.1 Diagram Balok Purifikasi Gypsum dari

Phosphogypsum

2.1.2 Flue Gas Desulfurization Gypsum

Flue gas desulfurization gypsum merupakan proses

pembuatan gypsum yang dihasilkan dari desulfurisasi pembakaran

gas fosil seperti batu bara, minyak dan lignite pada pembangkit

listrik yang menghasilkan produk dengan spesifikasi dan kualitas

yang standar. Secara umum defisini dari flue gas desulfurization

gypsum adalah gypsum yang dihasilkan dari bahan bakar gas pada

desulfurisasi plant, yang kemudian terbagi menjadi butiran kristal

dengan kemurnian sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O) yang tinggi.

Teknologi FGD digunakan untuk mengurangi emisi SO2

yang dapat mencemari air hujan menjadi hujan asam. Ada dua tipe

FGD yaitu FGD basah (Wet Limestone Scrubbing) dan FGD kering

(Dry Limestone Scrubbing). Pada FGD basah, campuran air dan

gamping (batu kapur) disemprotkan dalam gas buang. Cara ini

dapat mengurangi emisi SO+ sampai 70-95 %. Kalsium karbonat

(CaCO3) dalam batu kapur diubah terlebih dahulu menjadi kalsium

II-3





sulfit (CaSO3). SO2 yang diserap kemudian direaksikan dengan

CaSO3 membentuk senyawa baru yaitu kalsium sulfat (CaSO4)

atau gypsum. FGD kering menggunakan campuran air dan batu

kapur atau gamping yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Cara

ini dapat mengurangi emisi SO2 sampai 70-97 %. FGD kering

menghasilkan produk sampingan gypsum yang bercampur dengan

limbah lainnya

Secara rinci yang dihasilkan dari proses flue gas

desulfurization terbentuk setelah proses scrubbing batu kapur,

proses penyulingan dengan oksidasi diikuti dengan pemisahan

gypsum, pencucian dan pengeringan.

Flue gas desulfurization gypsum dihasilkan dalam empat

tahap yaitu :

1. Desulfurisasi

Pada tahap pertama debu gas dari bahan bakar di

semprot dengan menggunakan larutan batu kapur

dengan aliran berlawanan arah (counterflow). Reaksi

yang terjadi menghasilkan kalsium sulfat yang tidak

dapat larut dalam air :

SO2(g) + CaCO3(s) + ½ H2O CaSO3.1/2H2O(s) +CO2

Pada tahap selanjutnya adalah recovery operation

dimana flue gas desulfurization gypsum terbentuk dan

dipisahkan.

2. Gaya Oksidasi

Pada tahap kedua, kalsium sulfat bereaksi dengan

spontan dengan oksigen pada kondisi atmosferik (pH 5),

dengan ini terbentuk kalsium bisulfat yang dapat larut

dalam air, kemudian terjadi proses oksidasi menjadi

kalsium sulfat dihidrat :

CaSO3.1/2H2O(s) +O2(g) +3H2O 2CaSO4.2H2O(s)

II-4




Selama proses ini butiran butiran gypsum terbentuk

secara terus menerus dengan ukuran berkisar antara 30-

70 µm.

3. Pemisahan Gypsum

Pada hydrocyclone, butiran kalsium sulfat dihirat yang

dihasilkan di quencher slurry dipisahkan dan zat

pengotor berupa padatan dihilangkan.

4. Pencucian dan Pengeringan Gypsum

Butiran kalsium sulfat yang sudah terpisah dari proses

penyaringan dengan air, kemudian dicuci untuk

menghilangkan zat terlarut seperti garam mineral.

Hasil dari flue gas desulfurization gypsum mengandung

kurang dari 10 wt% free moisture.

Gambar 2.2 Diagram Proses Pembuatan Gypsum dari Flue Gas

Desulfurization Gypsum

2.1.3 Gypsum dari Kalsium Karbonat dan Asam Sulfat

Pada proses ini, CaCO3 direaksikan dengan asam sulfat

(H2SO4) encer di reaktor pada kondisi operasi suhu 93,33°C dan

tekanan 1 atm. Konversi yang dihasilkan dengan metode ini

sebesar 87,2%. Produk yang dihasilkan dari reaktor kemudian

II-5





dimasukkan ke dalam alat pemisah untuk menghilangkan

impuritasnya. Kemurnian dari gypsum yang dihasilkan proses ini

lebih dari 91%. Reaksinya sebagai berikut:

CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l) CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g)

Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian dilewatkan

pada alat penyaring untuk memisahkan antara gypsum dan

cairannya. Produk cairan hasil filtrasi berupa asam sulfat yang akan

direcycle menuju mixer. Produk bubur gypsum dilakukan proses

purifikasi dengan menggunakan pengering agar didapatkan

gypsum dengan kemurnian yang tinggi.

Gambar 2.3 Diagram Proses Pembuatan Gypsum Dari Kalsium

Karbonat (CaCO3) dan Asam Sulfat

2.2 Seleksi Proses

Untuk dapat menyeleksi proses yang digunakan

dalam pembuatan pabrik Gypsum ini, perlu dilakukan peninjauan

mengenai perbandingan tiap-tiap proses yang ada. Dari macam

proses yang telah diuraikan diatas, berikut adalah beberapa

perbandingan dari macam proses yang ada,

II-6




Tabel 2.1 Pemilihan Proses Pembuatan Gypsum

No. Parameter Proses 1 Proses 2 Proses 3

1. Bahan Baku Gypsum

Rock

Flue Gas Kalsium

karbonat

dan H2SO4

2. Ketersediaan

bahan baku

Terbatas

jumlahnya

Terbatas

jumlahnya

dan sulit

didapat

Berlimpah

dan mudah

didapat

3. Konsumsi

Energi

Sedikit Sedang Sedang

4. Kemurnian

produk

Tergantung

bahan baku

Kadar 94% Kadar

>91%

Berdasarkan Tabel 2.1 tentang perbandingan proses-

proses pembuatan Gypsum, maka akan dibuat pabrik Gypsum

dengan proses sintesis dari Batu kapur dan H2SO4. Hal ini

didasarkan pada beberapa alasan berikut :

1. Pada proses sintesis dari kalsium karbonat dan H2SO4,

bahan baku yang digunakan mudah didapat dan

jumlahnya berlimpah.

2. Produk gypsum yang dihasilkan memiliki kemurnian

yang tinggi yaitu sebesar lebih dari 91% dan sudah

memenuhi kebutuhan pasar.

2.3 Uraian Proses Terpilih

Pabrik Gypsum ini menggunakan proses sintesis dengan

bahan baku utama CaCO3 dan H2SO4. Dalam prosesnya, mulai dari

penyiapan bahan baku, reaksi pembentukan produk, pemisahan,

dan pengeringan. Berikut adalah proses pembuatan gypsum dengan

proses sintesis dari batu kapur dan H2SO4:

II-7





2.3.1 Penyiapan Bahan Baku

Kalsium karbonat disimpan dalam penyimpan pada kondisi 30°C.

Kalsium karbonat kemudian dibawa menggunakan belt conveyor

dan diangkut dengan menggunakan bucket elevator menuju mixer

CaCO3. Pada mixer, kalsium karbonat dicampur dengan air hingga

menjadi air kapur.

Asam sulfat disimpan dalam tangki penyimpanan pada

kondisi 30°C dan tekanan 1 atm. Asam sulfat ini memiliki kadar

98%. Asam sulfat kemudian dipompakan ke mixer H2SO4 untuk

diencerkan menggunakan air hingga mencapai kadar 50%.

2.3.2 Pembentukan Produk

Tahap ini bertujuan untuk membentuk gypsum yang

merupakan reaksi antara CaCO3 dengan H2SO4. Kalsium karbonat

yang telah dilarutkan dengan air dalam mixer CaCO3 masuk ke

dalam reaktor pada suhu 70°C dan larutan asam sulfat 50% dari

mixer H2SO4 pada suhu 70°C pada tekanan 1 atm. Reaksi yang

terjadi di dalam reaktor berlangsung pada tekanan 1 atm dan

temperatur 93°C. Reaktor yang digunakan adalah RATB (Reaktor

Alir Tangki Berpengaduk). Reaksi yang terjadi dalam reaktor

adalah reaksi eksotermis dan suhu produk keluar reaktor sebesar

93°C. Reaksi tersebut selain menghasilkan kalsium sulfat dihidrat

(CaSO4.2H2O) juga menghasilkan gas karbondioksida (CO2). Gas

keluar dari reaktor langsung dibuang ke lingkungan. Slurry

CaSO4.2H2O yang keluar dari reaktor kemudian di pompa ke

rotary drum vacum filter.

2.3.3 Pemisahan dan Pemurnian Produk

Langkah pemisahan bertujuan untuk memisahkan gypsum

dengan air dan asam sulfat. Proses pemisahan ini menggunakan

jenis rotary drum vacum filter. Keluaran dari rotary drum vacum

filter ini ialah produk gypsum sebagai cake dan larutan asam sulfat

sebagai filtrat. Cake gypsum keluaran rotary drum vacuum filter

dialirkan menggunakan screw feeder menuju dryer. Proses

II-8




purifikasi cake gypsum (CaSO4.2H2O) bertujuan untuk menaikan

kemurnian cake gypsum (CaSO4.2H2O) yang dihasilkan filter

karena kemurnian cake yang dihasilkan masih rendah dan belum

sesuai dengan yang ada di pasaran. Filtrat yang dihasilkan dari

filter berupa air dan asam sulfat yang selanjutnya direcycle ke

mixer 2.

2.3.4 Pengeringan Produk

Proses pengeringan gypsum menggunakan rotary dryer tipe

direct counter current yang metode pengeringannya menggunakan

hembusan udara panas yang berasal dari udara kering yang

dipanaskan dengan heat exchanger yang menggunakan steam

sebagai pemanas. Rotary dryer yang digunakan beroperasi pada

suhu 90°C dan tekanan 1 atm sehingga mengalami proses

pengurangan kandungan cairan dalam cake gypsum Produk

keluaran rotary dryer yang memiliki kadar CaSO4.2H2O sebesar

90,96% sudah sesuai dengan yang ada di pasaran. Kadar

CaSO4.2H2O yang ada dipasaran adalah 91%. Produk gypsum

selanjutnya diangkut menggunakan bucket elevator menuju silo

untuk menampung sementara produk gypsum sebelum menuju ke

unit packaging untuk di kemas kemudian disimpan di gudang

penyimpanan sebagai produk utama.

II-9





Gambar 2.4 Diagram Alir Proses Pembuatan Gypsum Dari

Kalsium Karbonat dan Asam Sulfat

II-10





II-1

BAB III

NERACA MASSA

Ditetapkan :

Kapasitas pabrik = 132.000 ton/tahun

1 tahun produksi = 300 hari

1 hari operasi = 24 jam

Basis = 1 jam

Kapasitas = 440.000 kg/hari

= 18.333,33 kg/jam

Perhitungan bahan baku

Dengan menggunakan basis 1000 kg dihasilkan produk gypsum

sebesar 2.019,16 kg/jam, maka untuk menghasilkan produk

gypsum sebesar 18.333,33 kg/jam dibutuhkan bahan baku sebesar

11.136 kg/jam

Perhitungan neraca massa

1. Mixer CaCO3

Fungsi : Mencampur bahan baku CaCO3 dan air sebelum

diumpan ke reaktor

III-2

BAB III Neraca Massa



Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixer CaCO3

Masuk Keluar

Komponen Massa(kg/jam) Komponen Massa(kg/jam)

Aliran 2 Aliran 5

CaCO3 11.066,95 CaCO3 11.066,95

MgCO3 44,54 MgCO3 44,54

SiO2 4,45 SiO2 4,45

Al2O3 2,23 Al2O3 2,23

Fe2O3 1,11 Fe2O3 1,11

Na2O 5,57 Na2O 5,57

H2O 11,14 H2O 11.147,13

Aliran 3

H2O 11.136,00

Total 22.271,99 Total 22.271,99

(3) H

2O

Mixer CaCO3 (2)

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

(5) CaCO

3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

III-3





2. Mixer Asam Sulfat

Fungsi : Mengencerkan asam sulfat 98% menjadi asam

sulfat 50%

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Mixer H2SO4

Masuk Keluar


Aliran 9 Aliran 11

H2SO4 11.136,00 H2SO4 11.136,00

H2O 227,24 H2O 11.136,00

Aliran 10

H2O 10.908,73

Total 22.271,99 Total 22.271,99

(9) H

2O

MIXER

H2SO4

(8) H

2SO

4

H2O

(10) H

2SO

4

H2O

III-4




3. Reaktor

Fungsi : Mereaksikan CaCO3 dengan H2SO4

menghasilkan CaSO4.2H2O

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Mixer H2SO4

Masuk Keluar

Komponen Massa

(kg/jam) Komponen

Massa

(kg/jam)

Aliran 5 Aliran 14

CaCO3 11.066,95 CaSO4.2H2O 16.966,24

MgCO3 44,54 CaCO3 1.418,94

SiO2 4,45 MgCO3 45,41

Al2O3 2,23 SiO2 4,54

(13) H

2SO

4

H2O

(5) CaCO

3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

REAKTOR

(15) CO

2

(14) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2SO

4

H O

(20) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2SO

4

H2O

III-5





Fe2O3 1,11 Al2O3 2,27

Na2O 5,57 Fe2O3 1,14

H2O 11.147,13 Na2O 15,91

Aliran 13 H2SO4 3.425,12

H2SO4 11.136,00 H2O 52.440,62

H2O 11.136,00 Aliran 15

Aliran 20 CO2 4.257,08

CaSO4.2H2O 324,93

CaCO3 27,16

MgCO3 0,87

SiO2 0,09

Al2O3 0,04

Fe2O3 0,02

Na2O 10,34

H2SO4 1.770,80

H2O 31.899,02

Total 78.577,27 Total 78.577,27

III-6




4. Rotary vacuum Filter

Fungsi : Memisahkan slurry CaSO4.2H2O menjadi cake

CaSO4.2H2O dan filtrat

ROTARY

VACUUM

FILTER

(18) H

2O

(14) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2SO

4

H2O

(19) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2SO

4

H2O

(20) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2SO

4

H2O

III-7





Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Rotary Vacuum Filter

Masuk Keluar

Komponen Massa

(kg/jam) Komponen

Massa

(kg/jam)

Aliran 14 Aliran 19

CaSO4.2H2O 16.966,24 CaSO4.2H2O 16.626,91

CaCO3 1.418,94 CaCO3 1.390,56

MgCO3 45,41 MgCO3 44,51

SiO2 4,54 SiO2 4,45

Al2O3 2,27 Al2O3 2,23

Fe2O3 1,14 Fe2O3 1,11

Na2O 15,91 Na2O 0,32

H2SO4 3.425,12 H2SO4 68,50

H2O 52.440,62 H2O 1.363,12

Aliran 18

Aliran 20

H2O 15.715,45 CaSO4.2H2O 339,32

CaCO3 28,38

MgCO3 0,91

SiO2 0,09

Al2O3 0,05

Fe2O3 0,02

Na2O 15,59

H2SO4 3.356,62

H2O 66.792,95

Total 90.035,64 Total 90.035,64

III-8




5. Rotary Dryer

Fungsi : Menurunkan kadar air pada gypsum

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Rotary Dryer

Masuk Keluar

Komponen Massa

(kg/jam) Komponen

Massa

(kg/jam)

Aliran 19 Aliran 21

CaSO4.2H2O 16.626,91 CaSO4.2H2O 16.625,25

CaCO3 1.390,56 CaCO3 1.390,42

MgCO3 44,51 MgCO3 44,50

SiO2 4,45 SiO2 4,45

Al2O3 2,23 Al2O3 2,23

Fe2O3 1,11 Fe2O3 1,11

Na2O 0,32 Na2O 0,32

H2SO4 68,50 H2SO4 68,50

DRYER (19) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

(21) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

(24)

Debu Gypsum

III-9





H2O 1.363,12 H2O 195,02

Aliran 24

CaSO4.2H2O 1,66

CaCO3 0,14

MgCO3 0,0045

SiO2 0,0004

Al2O3 0,0002

Fe2O3 0,0001

Na2O 0,00003

H2SO4 0,0069

H2O 1.168,1043

Total 19.501,71 Total 19.501,71

III-10




6. Cyclone

Fungsi : Menangkap debu yang terikut udara panas

Cyclone (24)

CaSO4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

(25) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

(31) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

III-11





Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Cyclone

Masuk Keluar

Komponen Massa

(kg/jam) Komponen

Massa

(kg/jam)

Aliran 24 Aliran 25

CaSO4.2H2O 1,66 CaSO4.2H2O 1,41

CaCO3 0,14 CaCO3 0,12

MgCO3 0,0045 MgCO3 0,004

SiO2 0,0004 SiO2 0,0004

Al2O3 0,0002 Al2O3 0,0002

Fe2O3 0,0001 Fe2O3 0,0001

Na2O 0,00003 Na2O 0,00003

H2SO4 0,01 H2SO4 0,01

Aliran 23

CaSO4.2H2O 0,25

CaCO3 0,02

MgCO3 0,0007

SiO2 0,0001

Al2O3 0,00003

Fe2O3 0,00002

Na2O 0,00000

H2SO4 0,00103

Total 1,81 Total 1,81

III-12




7. Scrubber

Fungsi : Menyerap gas CO2 menggunakan pelarut air

menghasilkan larutan H2CO3

Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Scrubber

Masuk Keluar

Komponen Massa (kg/jam) Komponen Massa

(kg/jam)

Aliran 15 Aliran 30

CO2 4.257,08 H2CO3 5.458,74

Aliran 29 CO2 383,14

H2O 2.000,00 H2O 415,21

Total 6.257,08 Total 6.257,08

SCRUBBER

(29) H

2CO

3

(15) CO

2

(29) H

2O

III-13





8. Silo

Fungsi : Untuk menampung produk CaSO4.2H2O yang

dihasilkan

Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Silo

Masuk Keluar

Komponen Massa

(kg/jam) Komponen

Massa (kg/jam)

Aliran 20 Aliran 24

CaSO4.2H2O 16.625,25 CaSO4.2H2O 16.626,67

CaCO3 1.390,42 CaCO3 1.390,54

MgCO3 44,50 MgCO3 44,50

SiO2 4,45 SiO2 4,45

Al2O3 2,23 Al2O3 2,23

Fe2O3 1,11 Fe2O3 1,11

Na2O 0,32 Na2O 0,32

H2SO4 68,50 H2SO4 68,50

H2O 195,02 H2O 195,02

SILO (20) CaSO

4.

2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

(28) CaSO

4.2H

2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O

3

Na2O

H2O

III-14




Aliran 22

CaSO4.2H2O 1,41 CaCO3 0,12 MgCO3 0,0038 SiO2 0,0004 Al2O3 0,0002 Fe2O3 0,0001 Na2O 0,0000

H2SO4 0,0058 H2O 0,0000

Total 18.333,33 Total 18.333,33

IV-1

BAB IV

NERACA PANAS

1 tahun

produksi = 300 Hari

1 hari operasi = 24 Jam

Basis = 1 Jam

Kapasitas Produksi= 132.000 Ton/tahun

440.000 Kg/Hari

18.333 Kg/Jam

Satuan panas

= kkal

Suhu

reference = 25°C

QInput = QOutput

Asumsi : 1. Tidak ada akumulasi energi (steady state)

2. Perubahan energi kinetik diabaikan (Ep = 0)

3. Perubahan energi potensial diabaikan (Ek = 0)

4. Tidak ada usaha yang ditambahkan (W = 0)

5. Neraca panas dihitung pada setiap kapasitas alat

Sehingga,

Q =∆H

IV-2

BAB IV Neraca Panas



1. Mixer CaCO3

Fungsi : Mencampurkan CaCO3 dan H2O sebelum diumpan ke

reaktor

(Aliran 3)

H2O

Saturated

Steam

T = 303,15 K

=

T= 423,15 K

(Aliran 2)

(Aliran 5)

CaCO3

CaCO3

MgCO3

MgCO3

SiO2

SiO2

Al2O3

Kondensat

Al2O3

Fe2O3

T= 423,15 K Fe2O3

Na2O

Na2O

H2O

H2O

T= 303,15

K

T= 353,15 K

Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Mixer CaCO3

Masuk Keluar

Komponen Panas

(kkal/jam) Komponen Panas (kkal/jam)

Aliran (2) Aliran (5)

CaCO3

6.821,26 CaCO3

762,30

MgCO3

0,05 MgCO3

0,50

SiO2

4,49 SiO2

594,83

Al2O3

2,28 Al2O3

0,24

Fe2O3

0,59 Fe2O3

162,09

Na2O

35,31 Na2O

4.273,04

H2O

55,40 H2O

745.928,16

MIXER

IV-3

BAB IV Neraca Panas




Aliran (3)

H2O 55.402,06

Qsupplay

725.683,92 Qloss 36.284,20

Total 788.005,36 Total 788.005,36

2. Mixer H2SO4

Fungsi : Untuk mengencerkan H2SO4 98% dengan H2O

sehingga menjadi H2SO4 50%.

(Aliran 9)

H2O

T=303,15K

(Aliran 8)

(Aliran 10)

H2SO4

H2SO4

T = 303,15 K

H2O

T =

313,15K

Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Mixer H2SO4

Masuk Keluar

Komponen Panas (kkal/jam) Komponen Panas (kkal/jam)


H2SO4

655.374,72 H2SO4

1.997.879,63

H2O

1.130,65 H2O

166.453,19

Aliran(9)

H2O 54.271,41

MIXER

IV-4

BAB IV Neraca Panas



Qpelarutan -96.599,06 Qpemanas -

1.550.155,10

Total 614.177,72 Total 614.177,72

3. Heater

Fungsi : Untuk memanaskan H2SO4 dari suhu 313,15 K hingga

353,15 K

Saturated

steam

T=

423,15 (Aliran 13)

(Aliran 10) H2SO4

H2SO4 H2O

H2O T=353,15

T=313,15

Kondensat

T= 423,15

Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Heater

Masuk Keluar



H2SO4

1.997.879,63 H2SO4

7.791.305,73

H2O

166.453,19 H2O

613.465,91

Qsupplay 6.568.882,97 Qloss 328.444,15

Total 8.733.215,79 Total 8.733.215,79

HEATER

IV-5

BAB IV Neraca Panas




4. Reaktor

Fungsi : Untuk mereaksikan CaCO3 dan H2SO4 hingga


(Aliran 5 )

CaCO3

MgCO3

SiO

Air

Pendingin (Aliran15)

Al2O3 T = 303,15K

CO2

T=

366,15K

(Aliran 14)

Fe2O3

CaSO4.2H2O

Na2O

CaCO3

H2O

MgCO3

T= 343,15K

SiO2

(Aliran 13)

Al2O3

H2SO4

Fe2O3

H2O

Na2O

T= 343,15K

H2O

H2SO4

(Aliran 20)

Air

Pendingin

CaSO4.2H2O

T=

313,15

T=366,15K

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

REAKTOR

IV-6

BAB IV Neraca Panas



Na2O

H2O

H2SO4

Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor

Masuk Keluar

Komponen Panas

(kkal/jam) Komponen

Panas

(kkal/jam)


CaCO3 870,50

CaSO4.2H2O 4,62

MgCO3 0,41

CaCO3 86,41

SiO2 0,55

MgCO3 0,63

Al2O3 0,28

SiO2 0,41

Fe2O3 0,07

Al2O3 0,21

Na2O 63,57

Fe2O3 0,06

H2O 498.210,02

Na2O 274,44

H2O 3.017.906,00

Aliran(13)

H2SO4 3.577.342,04

H2O 6.235.415,59

H2SO4 498.210,02 Aliran (15)

IV-7

BAB IV Neraca Panas




CO2 352,18

Aliran( 20)

CaSO4.2H2O 0,09

CaCO3 2,60

MgCO3 0,01

SiO2 0,01

Al2O3 0,01

Fe2O3 0,00

Na2O 91,82

H2O 764.229,56

H2SO4 1.115.521,90

H2O Pendingin

in 836.450,60 ∆H25

-21,84

H2OPendinginOut 3.353.122,47

Total 9.949.067,61 Total 9.949.067,61

IV-8

BAB IV Neraca Panas



5. Rotary Vacuum Filter


CaSO4.2H2O dan filtrate.

(Aliran 14)

(Aliran 18)

CaSO4.2H2O

H2O

(Aliran 19)

CaCO3

T= 303,15K CaSO4.2H2O

MgCO3

CaCO3

SiO2

MgCO3

Al2O3

SiO2

Fe2O3

Al2O3

Na2O

Fe2O3

H2O

Na2O

H2SO4

H2O

T= 366,15 K

H2SO4

(Aliran 20)

T=333,15 K

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

H2SO4

T= 333,5 K

Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter

ROTARY VAKUM FILTER

IV-9

BAB IV Neraca Panas




Masuk Keluar



CaSO4.2H2O

113,36 CaSO4.2H2O

4,52

CaCO3

86,41 CaCO3

133,32

MgCO3

0,63 MgCO3

0,32

SiO2

0,41 SiO2

0,68

Al2O3

0,21 Al2O3

0,34

Fe2O3 58,68 Fe2O3 0,09

Na2O 274,44 Na2O 2,83

H2O 3.577.342,04 H2O 47.668,92

H2SO4 3.017.906,00 H2SO4 29.563,77

Aliran (18)

Aliran (20)

H2O

1.072.061,23 CaSO4.2H2O

0,09

CaCO3

2,72

MgCO3

0,01

SiO2

0,01

Al2O3

0,01

Fe2O3 0,00

Na2O 138,43

H2O 2.335.777,08

Q Loss -3.805.925,42 H2SO4 1.448.624,83

Total 3.861.917,98 Total 3.861.917,98

IV-10

BAB IV Neraca Panas



6. Heater

Fungsi : Memanaskan udara dari suhu 303,15 K menjadi

353,15 K sebelum masuk ke dryer.

Tabel 4.6 Neraca Panas pada Heater

Masuk Keluar

Komponen Panas (kkal/jam) Komponen Panas

(kkal/jam)


Udara 59.877,46 Panas

produk 21.766.250,3

Qsupplay 22.848.813,48 Qloss 1.142.440,67

Total 22.908.690,9 Total 22.908.690,9

Udara T = 303,15 K

Udara T = 393,15 K

Steam T = 423,15 K

Kondensat T = 423,15 K

IV-11

BAB IV Neraca Panas




7. Rotary Dryer

Fungsi : Untuk menurunkan kadar air pada CaSO4.2H2O

(Aliran 19)

(Aliran 21)

CaSO4.2H2O

CaSO4.2H2O

CaCO3

CaCO3

MgCO3

MgCO3

SiO2

SiO2

Al2O3

Al2O3

Fe2O3

Fe2O3

Na2O

Na2O

H2O

H2O

H2SO4

T=363,15 K

T= 333,15 K

Tabel 4.7 Neraca Panas pada Rotary Dryer

Masuk Keluar


(kkal/jam)

Aliran (19) Aliran(21)

Panas feed 717.983,07 Panas

produk 717.983,07

Aliran (23)

Aliran

Panas udara 1.587.215,39 Panas

udara 1.204.291,08

Q loss 382.924,31

DRYER

IV-12

BAB IV Neraca Panas



Total 2.305.198,47 Total 2.305.198,47

8. Scrubber

Fungsi : untuk menyerap sisa sisa gas CO2 menggunakan

pelarut air hingga menghasilkan larutan asam

karbonat

Tabel 4.8Neraca Panas pada Scrubber

Masuk Keluar


(kkal/jam)


CO2 4.000.000,00 H2CO3 17.663,23

Aliran (29)

CO2 42.561,13

H2O 1.286.292,41 H2O 10.357,93

H2O pendingin in 1.735.108,74 ∆H25 -4.800,60

H2O pendingin

out 6.955.619,46

Total 7.021.401,15 Total 7.021.401,15

SCRUBBER (Aliran30)

H2CO

3

T = 323,15 K

(Aliran 15) CO

2

T = 366,15 K

(Aliran 29) H

2O

T = 303,15 K

Air Pendingin T = 318,15 K

V-1

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. Gudang CaCO3 ( F-110 )

Fungsi : Menyimpan CaCO3 pada tekanan 1

atm dan suhu 300C

Bahan Konstruksi : Beton

Bentuk :Bangunan persegi panjang dan

ditutup atap

Volume Gudang : 760,18 m3

Panjang Gudang : 6,58 m

Lebar Gudang : 16,44 m

Tinggi Gudang : 17 m

2. Mixer CaCO3 ( M-120 )

Fungsi : Mencampurkan CaCO3 dengan

H2O sebelum diumpan ke reaktor

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Bentuk :Silinder vertikal berpengaduk

dengan torispherical head dan

torinoconical closure

Jumlah : 1 Unit

Kondisi Operasi

Tekanan : 1 atm

Temperature : 800C

Laju Alir massa : 22.271,99 kg/jam

Asumsi

Waktu Tinggal : 1 jam

Volume Larutan : 0,75

1. Silinder

Diameter Luar : 74,16 in

Diamter Dalam : 73,79 in

V-2

BAB V Spesifikasi Alat



Tinggi : 147,58 in

Tebal : 0,19 in

2. Tutup

Tebal Head : 0,19 in

Tebal Closure : 0,19 in

3. Pengaduk

Jenis Pengaduk : 6 blade turbine

Diameter Impeller : 24,6 in

Kecepatan Putar : 2 rps

Daya Motor : 3,1 hp

3 . Reaktor ( R-210 )

Fungsi :Mereaksikan CaCO3 dengan

H2SO4 dan H2O hingga


Bahan Konstruksi : Carbon steel

SA-229 Grade A

Bentuk : Silinder tegak berpengaduk

dengan tutup atas dan bawah

berbentuk torispherical dished

head

Jumlah : 1

Kondisi Operasi

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 930C

Laju Alir Massa : 78577,27 kg/jam

Volume Larutan :80%

Diameter : 2,25 m

Tinggi : 8,89 m

Tebal Tangki : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

V-3





Jenis Las : Double Welded Butt Joint

Bahan Konstruksi : Stainless Steel

SA-229 Grade A

Jenis Pengaduk : 6 Blade Turbine

Diameter Impeller : 1,93 m

Kecepatan Putar : 1

Daya Motor : 32,55 hp

4. Scrubber ( D-220 )

Fungsi : Untuk meraksikan CO2 dari

reaktor dengan H2O

untukmenghasilkan H2CO3

yang akan menjadi produk

samping

Bentuk : Silinder vertikal dengan

tutup atas dan bawah standard

dished head

Bahan : Carbon Steel

SA-201 Grade A

Jumlah : 1 Unit

1. Tower

Luas Penampang : 0,47 m2

Diameter :0,77 m

Tinggi :3,87 m

2. Shell

Diamater Luar : 30,83 in

Diameter Dalam :30,46 in

Tebal Shell :3/16 in

Tebal Tutup :3/16 in

5. Bucket elevator ( J-122 )

Fungsi : Mengangkut CaCO3 dari

V-4




Screw conveyor ke mixer

CaCO3

Bentuk : Continous bucket elevator

Jumlah : 1

Kondisi Operasi

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 300C

Laju Alir Massa : 10658 kg/jam

Lebar belt : 7 in

Tinggi elevator : 75 ft

Daya : 4,5 hp

6. Screw Conveyor ( J-121 )

Fungsi : Mengangkut CaCO3 dari

tangki penyimpan

Konstruksi Bahan : Carbon steel

Bentuk : horizontal screw conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C

Laju Alir Massa : 10658 kg/jam

Tinggi : 16,40 ft

Panjang : 32,81 ft

Daya : 18

7. Pompa ( L-141 )

Fungsi :Untuk memompa asam sulfat

dari tangki penyimpan ke mixer

H2SO4

Jenis : Pompa Sentrifugal

Jumlah : 1unit

V-5





Bahan Konstruksi : commercial steel

Kondisi Operasi

Tekanan : 1 atm

Suhu : 300C

Section Area : 0,05ft2

Diamter Luar : 3,5 in

Diamter Dalam : 3,07 in

Daya : 1 hp

8. Heat Exchanger ( E-213 )

Fungsi : memanaskan H2SO4

dari suhu 300C sampai

800C

Type : Double Pipe Heat

Exchanger

OD Nominal : 7,98 in

ID : 6,63 in

Panjang : 20 hairpin

Luas Penampang : 554,88 ft2

9. Tangki Penyimpan H2SO4 ( F-130 )

Fungsi : Untuk menyimpan bahan baku

asam sulfat 98%

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas

berbentuk datar dan tutup

bawah berbentuk konis

Kapasitas : 1.000,55 m3

Waktu penyimpanan : 7 hari

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Diameter : 35 ft

Tinggi : 42 ft

V-6




Tebal Shell :

− Course 1 : 6 1/6 in

− Course 2 : 5 3/16 in

− Course 3 : 4 5/16 in

− Course 4 : 3 8/16 in

− Course 5 : 2 10/16 in

− Course 6 : 1 12/16 in

− Course 7 : 14/16 in

Tebal Tutup Atas : 14/16 in

Tebal Tutup Bawah : 13 5/16 in

10. Mixer H2SO4 ( M-140 )

Fungsi : Untuk mengencerkan asam

sulfat 98% menjadi asam sulfat

50%

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas

dan tutup bawah berbentuk

dishead head dan dilengkapi

dengan pengaduk

Kapasitas : 21.895,50 kg/jam

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-283 Grade C

Kondisi Operasi :

− Tekanan : 1 atm

− Temperatur : 300 C

− Waktu tinggal : 1 jam

Jumlah : 1 unit

Dimensi Tangki

Diameter :

− Inside : 6,00 ft

− Outside :6,04 ft

Tinggi : 24 ft

V-7





Tebal Shell : 4/16 in

Tebal Tutup Atas : 4/16 in

Tebal Tutup Bawah : 4/16 in

Dimensi Pengaduk :

Jenis pengaduk : Propeller

Diameter pengaduk : 2 ft

Kecepatan putar : 2 rps

Power : 1 hp

11. Rotary Vacuum Filter ( H-310 )

Fungsi : Untuk memisahkan slurry

CaSO4.2H2O menjadi cake


Tipe : Rotary Vacuum Filter


Kondisi Operasi :

− Temperatur : 600 C

Jumlah : 1 unit

Penurunan tekanan : 67 kPa

Waktu tinggal : 90 s

Waktu siklus : 5 menit

Bagian filter tercelup : 30 %

Kecepatan putar : 0,1 rpm

Luas filter : 95,76 m2

Diameter filter : 3,91 m

Panjang filter : 7,81 m

12. Rotary Dryer ( B-410 )

Fungsi : Untuk mengeringkan Gypsum

dengan udara panas

Tipe : Carbon Steel SA 283 Grade C


V-8




Diameter : 1,79 m

Panjang : 13,05 m

Tebal isolasi : 4 in

Tebal shell : 3/16 in

Kecepatan putar : 8,4 rpm

Sudut rotary : 350

Time of passes : 4,97 menit

Jumlah flight : 28 buah

Power : 135 hp

13. Belt Conveyor ( J-421 )

Fungsi : Mentransportasikan Gypsum

dari rotray dryer menuju bucket

elevator

Konstruksi Bahan : Melleable Cast Iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

− Tekanan : 1 atm

− Temperatur : 300C

Laju Alir Massa : 18.333,33 kg/jam

Lebar belt : 0,36 m

Daya : 2,78 hp

14. Cyclone ( H-413 )

Fungsi : Untuk menangkap padatan yang

terikut udara panas dari rotary

dryer

Tipe : Silinder tegak dengan atas

berbentuk datar dan tutup bawah

Efisiensi : 85%

Kecepatan gas masuk : 20 m/s

Jumlah putaran : 4

V-9





Diameter : 4,04 m

Tinggi : 16,15 m

15. Blower ( G-411 )

Fungsi : Untuk mengalirkan udara ke

heater

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel

Kondisi operasi :

− Tekanan : 1 atm

Power : 72 hp

16. Silo ( F-420 )

Fungsi : Untuk menyimpan produk

gypsum

Tipe : Silinder tegak dengan atas

berbentuk datar dan tutup bawah

berbentuk konis

Kapasitas : 3.079.999,99 kg/jam

Waktu penyimpanan : 7 hari

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Diameter : 32 ft

Tinggi : 128 ft

Tebal shell : 7/16 in

Tebal tutup atas : 7 7/16 in

Tebal tutup bawah : 2 5/16 in

V-10





VI-1

BAB VI

UTILITAS

Utilitas merupakan sarana penunjang dari suatu proses

utama yang ada dalam pabrik.oleh karena itu utilitas memegang

peranan penting dalam pelaksanaan operasi dan proses. Sarana

utilitas pada pabrik Gypsum diantaranya adalah :

I. Air

Air dalam pabrik Gypsum ini digunakan sebagai air

pendingin, air sanitasi, air umpan boiler dan air

proses.

II. Steam

Steam pada pabrik digunakan untuk proses

pemanasan (menaikkan suhu).

III. Listrik

Listrik berfungsi sebagai tenaga penggerak dari

beberapa peralatan proses maupun penerangan.

IV. Bahan Bakar

Bakan bakar berfungsi untuk bahan bakar boiler dan

pembangkit tenaga listrik.

6.1 Unit Penyediaan Air

Kebutuhan air pabrik diperoleh dari air sungai Babat.

Pengolahan air sungai dapat meliputi secara fisik dan kimia.

Tahapan pengolahan air adalah sebagai berikut:

1. Penyaringan awal

Sebelum mengalami proses pengolahan, air dari sungai

harus mengalami pembersihan awal agar proses

selanjutnya dapat berlangsung dengan lancar. Air sungai

dialirkan menuju bak penampung melewati bar screen

yang berfungsi unutk menyaring kotoran-kotoran yang

berukuran besar seperti kayu, ranting, daun, sampah

plastik dan sebagainya. Air sungai dalam bak

VI-2

BAB VI Utilitas



penampung dilewatkan strainer untuk menahan kotoran-

kotoran yang berukuran kecil. Kemudian dipompa

menuju bak pengendap koagulasi dan flokulasi.

2. Koagulasi dan Flokulasi

Tahap ini bertujuan untuk mengendapkan suspensi

partikel koloid yang tidak terendapkan karena

ukurannya sangat kecil. Untuk mengatasi masalah

tersebut air dialirkan menuju tangki koagulasi dengan

pengadukan cepat dan dilakukan penambahan koagulan

berupa tawas. Pengadukan cepat bertujuan agar larutan

tawas dapat tercampur sempurna dengan air yang diolah

dan tujuan penambahan tawas adalah unutk

memperbesar ukuran partikel padatan yang sukar

mengendap sehingga waktu pengendapan menjadi lebih

cepat. Setelah terbentuk gumpalan-gumpalan, air

dialirkan secara over flow kedalam tangki flokulasi

dengan pengadukan lambat dan dilakukan penambahan

flokulan berupa larutan kapur [ Ca(OH)2 ]. Tujuan

pengadukan lambat ini adalah partikel-partikel koloid

yang tidak stabil akan saling berkaitan sehingga

terbentuk flok dengan ukuran besar dan mudah

terendapkan. Pengaruh penambahan kapur Ca(OH)2

akan menaikkan pH dan bereaksi dengan bikarbonat

membentuk endapan CaCO3. Bila kapur yang

ditambahkan cukup banyak sehingga pH = 10,5 maka

akan membentuk endapan Mg(OH)2.

Berikut reaksi kimia yang terjadi :

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 Mg(OH)2 + 2 CaCO3

+ 2 H2O

Setelah itu, air dari tangki flokulasi dialirkan secara

overflow kedalam clarifier.

VI-3

BAB VI Utilitas




3. Clarifier

Tahap ini dilakukan dengan memakai alat pulsator untuk

mendapatkan flok yang terbentuk pada proses flokulasi

dan koagulasi pada zona-zona pengendapan di alat

tersebut. Air yang bersih menuju proses filtrasi

sedangkan lumpur atau flok-flok yang terbentuk masuk

ke dalam bak penampung lumpur. Air jernih dari bagian

atas ditampung dalam penampung air bersih kemudian

dipompa ke sand filter.

4. Filtrasi

Penyaring yang digunakan adalah rapid sand fliter

(filter saringan cepat). Sand filter jenis ini berupa bak

yang berisi pasir kwarsa yang berfungsi untuk

menyaring flok halus dan kotoran lain yang lolos dari

klarifier. Air yang masuk ke filter ini telah dicampur

terlebih dahulu dengan klorin dan tawas. Media

penyaring biasanya lebih dari satu lapisan, yaitu pasir

kwarsa dan batu dengan mesh tertentu. Air mengalir ke

bawah melalui media tersebut. Zat-zat padat yang tidak

larut akan melekat pada media, sedangkan air yang

jernih akan terkumpul di bagian dasar dan mengalir

keluar melalui suatu pipa menuju reservoir yang akan

dialirkan menggunakan pompa ke tiga unit, yaitu unit air

sanitasi, unit air proses/pendingin dan unit air umpan

boiler.

5. Unit Sanitasi

Pada Unit Air Sanitasi, Air Sanitasi ditambahkan

dengan klorin. Klorin banyak digunakan dalam

pengolahan air bersih dan air limbah sebagai oksidator

dan desinfektan. Sebagai oksidator, klorin digunakan

untuk menghilangkan bau dan rasa pada pengolahan air

bersih. Untuk mengoksidasi Fe(II) dan Mn(II) yang

VI-4

BAB VI Utilitas



banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan

Mn(III). Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl2

saja akan tetapi termasuk pula asam hipoklorit (HOCl)

dan ion hipoklorit (OCl-), juga beberapa jenis kloramin

seperti monokloramin (NH2Cl) dan dikloramin (NHCl2)

termasuk di dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas

Cl2 atau dari garam-garam NaOCl dan Ca(OCl)2.

Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara

amoniak (NH3) baik anorganik maupun organik

aminoak di dalam air dengan klorin. Bentuk desinfektan

yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang

didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan

menyebabkan turunnya pH air, karena terjadi

pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan

klorin dalam bentuk natrium hipoklorit akan menaikkan

alkalinity air tersebut sehingga pH akan lebih besar.

Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan pH dan

kesadahan total air yang didesinfeksi.

6. Unit Air Proses/Pendingin

• Tugas unit penyediaan air pendingin adalah :

Menyediakan air pendingin yang memenuhi syarat -

syarat sebagai air pendingin untuk keperluan

operasional pada heat exchanger. Alat yang

digunakan adalah cooling tower.

• Proses pada cooling water unit adalah :

Air dari sirkulasi proses dengan suhu ± 40 – 450C

masuk ke menara pendingin di bagian atas, lalu

jatuh ke dalam basin melalui distributor dan

splashing cup (cawan pemercik) dalam bentuk

butiran hujan. Udara luar masuk melaui sirip–sirip

kayu yang terhisap oleh fan yang berada di puncak

cooling tower dan terkontak langsung dengan air

VI-5

BAB VI Utilitas




yang turun ke basin, sehingga temperatur air turun

sampai 28 – 300C. Air pendingin dalam basin harus

memenuhi syarat bebas korosi, bebas kerak, bebas

jamur, dan bebas bakteri. Di dalam air pendingin

diberi bahan-bahan kimia sehingga air memenuhi

syarat untuk proses. Bahan kimia tersebut adalah:

Tabel 6.1 Bahan Kimia yang Ditambahkan pada

Air Proses

No. Chemical Value Fungsi

1 PO4 5,0 – 7,0

ppm

Scale inhibitor

2 Zinc Min. 0,5

ppm

Corrotion

inhibitor

3 Kathon Colonies

formin

unit/ml

Slime remover

4 CL2 gas 0,2 – 0,5

ppm as

free

chlorine

Control

microbiological

growth

(Sumber : Utilitas PT. Petrokimia Gresik)

• Syarat kualitas cooling water

Tabel 6.2 Syarat Kualitas Cooling Water

Parameter Syarat Satuan

pH 7,3 – 7,8

Conductivity <3000 Micro mhos

Ca Hardness 400 – 600 ppm CaCO3

Alk M 20 – 250 ppm CaCO3

Silikat (SiO2) <150 ppm SiO2

Phospate 5,0 – 7,0 ppm PO4

Chlorida (Cl-) <423 ppm CaCO3

VI-6

BAB VI Utilitas



Chlor sisa (Cl2) 0,2 – 0,5 ppm Cl2

Sulfat (SO4) ppm SO4

Besi (Fe) <2 ppm Fe

Zinc Min. 0,5 ppm Zinc

Kekeruhan <25 NTU


7. Unit Air Umpan Boiler

Unit ini berfungsi untuk menghilangkan garam-garam

terlarut dalam air sehingga menghasilkan air bebas

mineral. Mineral yang dimaksudkan adalah mineral

seperti ion positif (Ca2+, Mg2+, Na+) dan ion negatif (Cl-

, SO42-, PO4

3- dan lain-lain) yang dapat merusak alat dan

mengganggu proses. Air demineralisasi digunakan

sebagai boiler feed water. Unit air demineralsisasi

terdiri dari Cation Tower dan Anion Tower. Uraian

proses unit air demineralisasi adalah sebagia berikut:

• Cation Tower

Cation Tower berisi resin kation yang mampu

menyerap ion-ion positif dalam air. Air kemudian

dimasukan dari atas kedalam Cation Tower.

Didalam cation exchanger, garam-garam Na, Ca,

Mg diikat oleh resin kation dengan reaksi sebagai

berikut:

Di dalam air resin kation akan mengalami disosiasi

RSO3H RSO3- + H+

• Anion Tower

Anion Tower berisi resin anion yang mampu

menyerap ion-ion negatif di dalam air sehingga air

yang keluar dari anion tower bersifat netral. Resin

yang dipakai adalah R=N-OH. Reaksi penyerapan

yang terjadi:

VI-7

BAB VI Utilitas




H2SO4 + R=N-OH R=N-SO4 + H2O

HCl + R=N-OH R=N-Cl + H2O

H2SiO3 + R=N-OH R=N-SiO3 + H2O

H2CO3 + R=N-OH R=N-HCO3 + H2O

Syarat kualitas demineralisasi water untuk memenuhi

kebutuhan air boiler :

Tabel 6.3 Syarat Kualitas Boiler Water

Parameter Syarat Satuan

pH 9 – 10

Conductivity Max. 10 Micro mhos

Ca Hardness 0 ppm CaCO3

Alk M ppm CaCO3

Silikat (SiO2) Max. 0,2 ppm SiO2

Phospate ppm PO4

Chlorida (Cl-) ppm CaCO3

Chlor sisa (Cl2) ppm Cl2

Sulfat (SO4) ppm SO4

Besi (Fe) ppm Fe

Zinc ppm Zinc

Kekeruhan NTU


Kebutuhan air pada pabrik Gypsum dipenuhi dari air

sungai Brantas dengan debit 1000 liter/detik yang terlebih dulu di

treatment. Air digunakan untuk menghasilkan steam dari unit

boiler, pendingin untuk cooler, dan untuk keperluan sanitasi.

A. Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk keperluan karyawan,

laboratorium, perkantoran, pemadam kebakaran dan

keperluan lainnya. Berikut jumlah air sanitasi yang

dibutuhkan pada pabrik Gypsum:

• Untuk keperluan karyawan

VI-8

BAB VI Utilitas



Menurut standar WHO, kebutuhan air untuk

tiap orang adalah 0,2 m3/hari.

Jumlah karyawan = 500 orang

Kebutuhan tiap orang = 0,2 m3/hari

Total kebutuhan air = 0,2 x 500 = 100

m3/hari

• Untuk laboratorium

Direncanakan kebutuhan air untuk laboratorim

adalah sebesar 20% dari kebutuhan karyawan.

Kebutuhan air = 20% x 100

m3/hari = 20 m3/hari

• Untuk hidran kebakaran standar

Kebutuhan air untuk hidran kebakaran menurut

SNI 19-6728.12002 sebesar 5% dari kebutuhan

domestik (kebutuhan air karyawan).

Kebutuhan air = 5% x 100

m3/hari = 5 m3/hari

Dari rincian di atas, dapat dihitung kebutuhan air

sanitasi pada pabrik Gypsum ini sebesar:

Total kebutuhan air sanitasi = 125 m3/hari

B. Air Proses / Air pendingin

Air proses pada pabrik Gypsum adalah untuk

pencampuran kalsium karbonat, pengenceran asam

sulfat, jaket pada reaktor, washer pada rotary vacuum

filter dan instalasi scrubber. Kebutuhan air dapat

dilihat pada tabel:

Tabel 6.4 Kebutuhan Air Proses

No. Nama Alat Kebutuhan Air

(kg/jam)

1 Mixer CaCO3 11.136,00

2 Mixer H2SO4 10.908,73

VI-9

BAB VI Utilitas




3 Reaktor 207.367,46

4 Rotary Vacuum

Filter

15.715,43

5 Scrubber 2.000,00

Total 231.412,19

Total kebutuhan air pendingin

= 231.412,19 / densitas air

= 231.412,19 kg/jam

995,65 kg/m3

= 232,42 m3/jam

Karena digunakan sistem sirkulasi untuk menghemat

air, maka diasumsikan air pendingin yang

ditambahkan selama pabrik dalam kondisi steady

sebesar 20% dari total kebutuhan air pendingin.

Sehingga,

kebutuhan air pendingin = 20% x 232,42 m3/jam =

46,48 m3/jam = 1.115,63 m3/hari

C. Air Boiler

Air boiler pada pabrik Gypsum adalah untuk unit

penyediaan steam pada mixer CaCO3 dan heater.

Kebutuhan air dapat dilihat pada tabel:

Tabel 6.5 Kebutuhan Air Boiler

No. Nama Alat Kebutuhan Air

(kg/jam)

1 Mixer CaCO3 9.396,84

2 Heater H2SO4 12.339,89

3 Heater Udara 41.014,98

Total 62.751,71

Total kebutuhan air pendingin

= 62.751,71 / densitas air

VI-10

BAB VI Utilitas



= 62.751,71 kg/jam

995,65 kg/m3

= 63,02 m3/jam

Karena digunakan sistem sirkulasi untuk menghemat

air, maka diasumsikan air umpan boiler yang

ditambahkan selama pabrik dalam kondisi steady

sebesar 20% dari total kebutuhan air umpan boiler.

Sehingga,

kebutuhan air umpan boiler = 20% x 63,02 m3/jam =

12,60 m3/jam = 302,49 m3/hari

Dari rincian diatas dapat dihitung jumlah air

keseluruhan yang dibutuhkan pada pabrik Gypsum.

Total air yang dibutuhkan tiap harinya dapat dilihat

pada tabel :

Tabel 6.6 Kebutuhan Air Total Pada Pabrik

Gypsum

No. Kegunaan Kebutuhan Air

(m3/hari)

1 Air Sanitasi 125,00

2 Air Proses / Air

pendingin

1.115,63

4 Air Boiler 302,49

Total 1.543,42

6.2. Unit Penyediaan Listrik

Listrik dibutuhkan selain untuk penerangan pabrik juga

digunakan untuk menjalankan alat pabrik seperti reaktor, rotary

vacuum filter, dan lain-lain. Sedangkan pada peralatan utilitas

digunakan untuk menggerakkan pengaduk pada pompa, tangki

koagulasi, flokulasi, dan peralatan utilitas lainnya. Kebutuhan

listrik di pabrik Gypsum ini diperoleh dari PLN wilayah setempat.

VI-11

BAB VI Utilitas




6.3. Unit Penyediaan Bahan Bakar

1. Bahan bakar yang digunakan untuk generator

• Jenis bahan bakar : Solar

• Heating Value : 19.448 BTU/lb

• Efisiensi bahan bakar : 80%

• Specific gravity : 0,8691

2. Bahan bakar yang digunakan untuk boiler

• Jenis bahan bakar : Solar

• Heating value : 19.448 BTU/lb

VI-12

BAB VI Utilitas




VII-1

BAB VII

KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA

7.1 Pengertian Kesehatan dan Keselamatan Kerja

Keselamatan dan Kesehatan (K3) adalah suatu program

yang dibuat pekerja maupun pengusaha sebagai upaya mencegah

timbulnya kecelakaan dan penyakit akibat kerja dengan cara

mengenali hal – hal yang berpotensi menimbulkan kecelakaan

dan penyakit akibat kerja serta tindakan antisipatif apabila terjadi

kecelakaan dan penyakit akibat kerja. Tujuan dari dibuatnya

program K3 adalah untuk mengurangi biaya perusahan apabila

timbul kecelakaan dan penyakit akibat kerja. Keselamatan kerja

merupakan hal yang harus dipertimbangkan terlebih dahulu oleh

para pekerja, terutama pekerjaan yang memang pada dasarnya

memiliki tingkat resiko kecelakaan yang amat tinggi. Saat ini

keselamatan kerja telah menjadi hal yang dipermasalahkan yang

banyak menyita berbagai organisasi karena mencakup

permasalahan segi kemanusiaan, biaya dan manfaat ekonomi,

aspek hokum, pertanggungjawaban serta citra organisasi itu

sendiri. Keselamatan kerja merupakan saran untuk

pencegahan kecelakaan, cacat, dan kematian sebagai akibat

kecelakaan kerja (Ari, 2011).

Menurut Smith dan Sonez (2011) pelatihan kesehatan dan

kelelamatan kerja (K3) mampu menurunkan resiko terjadinya

kecelakaan kerja. Semakin besar pengetahuan karyawan akan K3

maka semakin kecil terjadinya resiko kecelakaan kerja, demikian

sebaliknya semakin minimnya pengetahuan karyawan akan K3

maka semakin besar resiko terjadinya kecelakaan

kerja.Keselamatan kerja merupakan sarana atau alat untuk

mencegah terjadinya kecelakaan kerja yang tidak diduga yang

disebabkan oleh kelalaian kerja sehingga mencegah terjadinya

cacat atau kematian terhadap pekerja, kemudian mencegah

terjadinya kerusakan tempat dan peralatan kerja. Keselamatan dan

VII-2

BAB VII Kesehatan dan Keselamatan Kerja



kesehatan kerja bertujuan mencegah, mengurangi bahkan

menihilkan risiko kecelakaan kerja (zero accident).

7.2 Kesehatan Kerja

Menurut Mangkunegara (2011) kesehatan adalah

keadaan sehat, baik secara fisik, mental, spiritual maupun sosial

yang memungkinkan setiap orang untuk hidup produktif secara

sosial dan ekonomis. Tujuan kesehatan kerja adalah supaya

karyawan sehat, bugar dan terhindar dari gangguan kesehatan

yang berkaitan dengan dengan pekerjaan maupun tidak berkaitan

dengan pekerjaan (Kurniawidjaja, 2010).

Menurut Anies (2005) faktor-faktor yang menjadi sebab

penyakit akibat kerja, antara lain:

a. Golongan fisik, seperti:

1) Suara/bunyi yang bisa menyebabkan tuli. Bunyi yang bisa

menyebabkan tuli. Bunyi yang melebihi batas toleransi

manusia dapat menggangu produktivitas atau kesehatan

karyawan. Tingkat kebisingan yang menggangu adalah di

atas 85 disebel selama 8 jam dan seterusnya

2) Suhu yang terlalu tinggi menyebabkan heat stroke heat

cramps atau hyperpyrexia, sedangkan suhu yang rendah

bisa menimbulkan froshhite.

3) Penerangan lampu yang kurang baik, misalnya

menyebabkan kelainan pada indra penghliatan atau

kesilauan yang memudahkan terjadinya kecelakaan.

b. Golongan kimiawi, yaitu:

1.Debu yang menyebabkan pnemokoniasi, diantaranya:

silikosis, bisinosis, asbetosis, dan lain-lain.

2.Uap yang di antaranya bisa menyebabkan metal framefever,

Dermatilis atau keracunan gas,misalnya keracunan

CO,H2S,dan lain-lain.

VII-3





c. Golongan infeksi misalnya: virus, parasit, maupun jamur.

d. Golongan fisiologis yang di sebabkan oleh kesalahan-

kesalahan kontruksi mesin,sikap badan yang kurang baik,

salah dalam melakukan pekerjaan, dan lain-lain yang

semuanya bisa menimbulkan fisik atau bahkan lambat laun

perubahan fisik pekerja.

e. Golongan psikologis, yaitu :

1. Proses kerja yang rutin dan membosankan

2. Hubungan kerja yang selalu menekan atau sangat menuntut

3) Suasana kerja yang kurang aman.

Menurut UU Kesehatan Tahun 1992 Pasal 23, upaya

kesehatan kerja adalah upaya penyerasian antara kapasitas kerja,

beban kerja, dan lingkungan kerja agar setiap pekerja dapat

bekerja secara sehat tanpa membahayakan dirinya sendiri maupun

masyarakat di sekelilingnya, agar diperoleh produktivitas kerja

yang optimal.

Menurut Ari (2011) tujuan dari Kesehatan Kerja adalah

sebagai berikut :

1. Memelihara dan meningkatkan derajat kesehatan kerja

masyarakat pekerja di semua lapangan kerja setinggi –

tingginya baik fisik, mental maupun kesejahteraan sosialnya.

2. Mencegah timbulnya gangguan kesehatan pada masyarakat

pekerja yang diakibatkan oleh keadaan/kondisi lingkungan

kerjanya.

3. Memberikan pekerjaan dan perlindungan bagi pekerja di dalam

pekerjaannya dari kemungkinan bahaya yang disebabkan oleh

faktor – faktor yang membahayakan kesehatan.

7.3 Sistem Manajemen Kesehatan dan Keselamatan Kerja

Terjadinya kecelakaan kerja dimulai dari disfungsi

manajemen dalam upaya penerapan Kesehatan dan Keselamatan

VII-4




Kerja (K3). Ketimpangan tersebut menjadi penyebab dasar

terjadinya kecelakaan kerja. Dengan semakin meningkatnya kasus

kecelakaan kerja dan kerugian akibat kecelakaan kerja, serta

meningkatnya potensi bahaya dalam proses produksi, dibutuhkan

pengelolaan K3 secara efektif, menyeluruh, dan terintegrasi

dalam manajemen perusahaan. Manajemen K3 dalam organisasi

yang efektif dapat membantu untuk meningkatkan semangat

pekerja dan memungkinkan mereka memiliki keyakinan dalam

pengelolaan organisasi (Akpan, 2011).

Adapun peraturan perundang-undangan di Indonesia yang

menyangkut keselamatan dan kesehatan kerja antara lain sebagai

berikut:

a. Undang-Undang No. 36 tahun 2009

Undang-undang ini mengantikan Undang-undang No.23 tahun

1992 Tentang kesehatan. Undang-Undang ini menetapkan

bahwa setiap orang mempunyai hak yang sama dalam

memperoleh akses atas sumber daya di bidang kesehatan, dan

setiap orang mempunyai hak dalam memperoleh pelayanan

kesehatan yang aman, bermutu, dan terjangkau.

b. Undang-Undang No. 13 Tahun 2003

undang-undang ini menjelaskan mengenai Ketenagakerjaan

menetapkan pada hakikatnya hukum ketenagakerjaan tidak

hanya mengatur kepentingan saja tetapi termasuk kepentingan

masyarakat pemberi kerja.dalam pasal 86 sampai dengan 87

undang-undang ini di tetapkan bahwa setiap pekerja berhak

mendapatkan perlindungan atas Keselamatan dan Kesehatan

Kerja, moral dan kesusilaan, serta perlakuan yang sesuai

dengan harkat dan martabat manusia serta nilai-nilai

agama,untuk mewujudkan produktivitas kerja yang optimal

dan setiap perusahaan wajib menerapkan sistem manajemen

Keselamatan dan Kesehatan kerja yang terintegrasi dengan

sistem manajemen perusahaan dan pelaksanaanya di atur

VII-5





sanksi administratif atas pelanggaran ketentuan ini, Undang-

undang ini meliputi:

1) Ketenagakerjaan adalah segala hal yang berhubungan

dengan tenaga kerja pada waktu sebelum, selama, dan

sesudah masa kerja.

2) Tenaga kerja adalah setiap orang yang mampu

melakukan pekerjaan guna menghasilkan barang dan

atau jasa baik untuk memenuhi kebutuhan sendiri

maupun untuk masyarakat.

3) Pekerja/buruh adalah setiap orang yang bekerja dengan

menerima upah atau imbalan dalam bentuk lain.

4) Pemberi kerja adalah orang perseorangan, pengusaha,

badan hukum, atau badan-badan lainnya yang

mempekerjakan tenaga kerja dengan membayar upah

atau imbalan dalam bentuk lain.

c. Undang-Undang No. 1 Tahun 1970

UU Keselamatan kerja yang di gunakan untuk mencegah

terjadinya kecelakaan kerja, menjamin suatu proses produksi

berjalan teratur dan sesuai rencana, dan mengatur agar proses

produksi tidak merugikan semua pihak, setiap tenaga kerja

berhak mendapatkan perlindungan keselamatan dalam

melakukan pekerjaannya untuk kesejahteraan dan

meningkatkan produksi serta produktivitas nasional, Undang-

undang ini meletakan dasar-dasar pelaksanaan Kesehatan

Kerja, seperti yang tercantum dalam pasal 3 dan pasal 8 dalam

pasal 3 di atur tentang:

a. pemberian pertolongan pada kecelakaan mencegah dan

mengendalikan timbulnya penyakit akibat kerja.

b. memelihara kebersihan, kesehatan dan ketertiban serta

memperoleh keserasian antara tenaga kerja, alat kerja,

lingkungan, cara dan proses kerja, sedangkan pasal 8

diatur tentang kewajiban pemberi kerja untuk

memeriksakan kesehatan pekerja yang akan di terima

maupun akan di pindahkan, serta pemeriksaan

VII-6




kesehatan secara berkala. UU Keselamatan Kerja yang

berlaku di Indonesia sekarang adalah UU Keselamatan

Kerja (UUKK) No.1 tahun 1970. Undang-undang ini

merupakan Undang-undang pokok yang memuat aturan

dasar atau ketentuan-ketentuan umum tentang

keselamatan kerja di segala macam tempat kerja yang

berada di wilayah kekuasan hukum NKRI.

Terdapat berbagai upaya untuk mencegah kecelakan kerja

di tempat kerja, antara lain:

1. Upaya pencegahan kecelakaan kerja melalui pengendalian

bahaya di tempat kerja

a. Pemantauan dan pengendalian kondisi tidak aman

b. Pemantauan dan pengendalian tindakan tidak aman

2. Upaya pencegahan kecelakaan kerja melalui pembinaan dan

pengawasan

a. Pelatihan dan pendidikan

b. Konseling dan konsultasi

c. Pengembangan sumber daya ataupun teknologi

3. Upaya pencegahan kecelakaan kerja melalui sistem manajemen

a. Prosedur dan aturan

b. Penyediaan sarana dan prasarana

c. Penghargaan dan sanksi

Bentuk dari alat-alat keselamatan kerja antara lain:

1. Safety helmet (untuk tugas lapangan), berfungsi sebagai

pelindung kepala dari benda yang bisa mengenai kepala secara

langsung.

VII-7





2. Sepatu atau safety shoes (untuk tugas lapangan dan kantor),

berfungsi mencegah kecelakaan fatal yang menimpa kaki

karena tertimpa benda tajam atau berat, benda panas, cairan

kimia, dan sebagainya.

3. Sarung tangan (untuk tugas lapangan), berfungsi sebagai alat

pelindung tangan pada saat bekerja di tempat atau situasi yang

dapat mengakibatkan cedera tangan. Bahan dan bentuk sarung

tangan di sesuaikan dengan fungsi masing-masing pekerjaan.

4. Penutup telinga atau ear plug (untuk tugas lapangan), berfungsi

sebagai pelindung telinga pada saat bekerja di tempat yang

bising.

5. Kaca mata pengaman atau safety glasses (untuk tugas

lapangan), berfungsi sebagai pelindung mata ketika bekerja

(misalnya mengelas atau saat berada dalam lapangan untuk

waktu yang cukup lama).

6. Masker atau respirator (untuk tugas lapangan), berfungsi

sebagai penyaring udara yang dihirup saat bekerja di tempat

dengan kualitas udara buruk (misal berdebu, beracun, dsb).

7. Baju safety (untuk tugas lapangan ataupun di kantor), berfungsi

sebagai pelindung tubuh pada saat bekerja. Baju safety

cenderung dibuat lebih tebal dari baju biasa dan memiliki

warna yang mencolok agar terlihat walaupun saat bekerja di

malam hari.

8. Rompi safety (untuk tugas lapangan), dibuat dengan warna

neon atau mencolok supaya saat keadaan malam hari ataupun

gelap, pegawai dapat terlihat sehingga menghindari terjadinya

kecelakaan kerja.

9. Tabung pemadam api atau racun api, berfungsi sebagai

tindakan awal yang dapat dilakukan ketika terjadinya

kebakaran.

VII-8




7.4 Kesehatan dan Keselamatan Kerja Pada Area Pabrik

Gypsum

7.4.1 Sistem yang Digunakan pada Pabrik Gypsum

1. Sistem Manajemen Keselamatan dan Kesehatan Kerja

Sistem Manajemen Keselamatan dan Kesehatan Kerja

(SMK3) (SMK3) yang diimplementasikan pada Pabrik

Gypsum antara lain :

a. Sistem Manajemen Keselamatan dan Kesehatan

Kerja (SMK3), berdasarkan PERMENAKER

05/1996

b. Sistem Manajemen Keselamatan dan Kesehatan

Kerja (SMK3), berdasarkan PP 50/2012

c. ISO 14001 Sistem Manajemen Lingkungan

d. Zero Accident

e. LTI-free manhours

f. Program Pola Hidup Sehat (PPHS)

g. Contractor Safety Management System (CSMS)

h. Process Safety Management (PSM)

i. Behaviour Based Safety (BBS)

Adapun tujuan dari penerapan SMk3 bertujuan untuk :

a. Meningkatkan efektifitas perlindungan keselamatan

dan kesehatan kerja yang terencana, terukur,

terstruktur dan terintegrasi.

b. Mencegah dan mengurangi kecelakaan kerja serta

penyakit akibat kerja dengan melibatkan unu=sur

manajemen, pekerja atau buruh, dan sertifikat pekerja

atau buruh.

c. Menciptakan tempat kerja yang aman, nyaman dan

efisien untuk mendorong produktifitas kerja.

Sistem manajemen pada Pabrik Gypsum meliputi :

a. Pelaksanaan prosedur kerja dengan menggunakan

buku pedoman keselamatan kerja.

VII-9





b. Pokok- pokok kebijakan direksi dalam bidang K3.

c. Pembuatan usaha-usaha untuk mengatasi bahaya

yang mungkin timbul ditempat kerja.

2. Sistem Komunikasi

Sistem komunikasi yang dilakukan di Pabrik Gypsum

yaitu dengan tersedianya alat komunikasi yang

menghubungkan antar unit baik dengan sistem telepon

maupun dengan sistem wireless yang di setting

berdasarkan tempat-tempat yang telah ditentukan untuk

strart, stop dan emergency pengoperasian.

3. Sistem Alarm Pabrik

Sistem alarm dalam pabrik digunakan untuk mendeteksi

asap jika terjadi kebakaran atau tanda bahaya. Sehingga

apabila terjadi bahaya sewaktu-waktu pada karyawan

dapat segera mengetahui.

4. Penggunaan Alat Pelindung Diri

Untuk setiap kegiatan yang berlokasi pada daerah Pabrik

Gypsum wajib menggunakan Alat Pelindung Diri yang

telah disediakan.

7.4.2 Alat Pelidung Diri yang Digunakan pada Pabrik

Gypsum

Beberapa area untuk karyawan dan visitor yang harus

diperhatikan dalam Pabrik Gypsum demi Keselamatan Kerja

yaitu :

Tabel 7.1 Alat Pelindung Diri yang Digunakan Pada Pabrik

Gypsum

No Nama Alat Alat Pelindung Diri

1 Area Tangki Penyimpan

CaCO3

• Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


H2SO4

• Safety shoes

• Safety helmet

VII-10




• Masker Asam


Gypsum

• Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


H2CO3

• Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam

5 Area Mixer CaCO3 • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam

• Sarung Tangan Pengaman

6 Area Mixer H2SO4 • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


7 Area Reaktor • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


• Welding Glasses

• Ear Plug

8 Area Rotary Vacuum Filter • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


• Welding Glasses

• Earmuff

9 Area Rotary Dryer • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam

• Sarung Tangan Tahan Panas

• Welding Glasses

• Earmuff

VII-11





10 Area Scrubber • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


• Welding Glasses

• Earmuff

11 Area Pompa • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


• Welding Glasess

12 Area Sistem Perpipaan • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam

13 Area Heat Exchanger • Safety shoes

• Safety helmet

• Masker Asam


7.4.3 Keselamatan pada Pabrik Gypsum

1. Area Tangki Penyimpan

Pada tangki penampung, harus dilengkapi dengan sistem

keamanan yang berupa :

• Pemberian label dan spesifikasi bahannya.

• Serta pengecekan secara berkala oleh petugas K3

2. Area Pompa

Pada pompa harus dilengkapi dengan penutup pompa

serta pengecekan secara berkala oleh petugas K3.

3. Area Sistem Perpipaan

Pada sistem perpipaan digunakan pengecatan secara

berbeda pada tiap aliran fluida, misalnya fluida panas

digunakan pipa yang sudah dicat warnah merah,

sedangkan aliran fluida dingin digunakan warna biru,

VII-12




serta pengecekan secara berkala oleh petugas K3. Selain

itu penempatan perpipaan haruslah aman atau tidak

menggangu jalannya proses serta kegiatan dari para

pekerja atau karyawan.

4. Area Heat Exchanger

Pada area heat exchanger dilengkapi dengan isolator

untuk mencegah terjadinya radiasi panas yang tinggi,

sedangkan pada boiler mempunyai level suara sampai

batas 85 dB, serta pengecekan secara berkala oleh

petugas K3.

5. Area Pabrik Secara Umum dan Keseluruhan

• Pemberian jalan antar masing-masing daerah untuk

mempermudah kelancaran transportasi, serta

memudahkan jika terjadi keadaan darurat

• Disediakan hydrant disetiap plant (unit) untuk

menanggulangi pencegahan awal pada saat terjadi

kebakaran.

• Memasang alarm disetiap plant (unit) sebagai tanda

peringatan awal adanya keadaan darurat. Disediakan

pintu dan tangga darurat serta emergency room yang

dapat digunakan sewaktu-waktu pada saat terjadi

kejadian darurat.

• Pemberian safety shower pada setiap daerah untuk

menanggulangi bila terkena paparan bahan kimia serta

penempatan safety shower yang tepat.

• Terdapatnya sprinkle pada daerah-daerah yang suhunya

mudah meningkat seperti reaktor, elektrolyzer, dan

evaporator, untuk mencegah terjadinya kebakaran

ataupun ledakan.

• Penempatan APAR (Alat Pemadam Api Ringan) yang

lebih dari satu untuk masing-masing daerah dan

VII-13





penempatan yang mudah terjangkau oleh para operator,

jika terjadi kebakaran ringan.

• Inspeksi pabrik secara keseluruhan direncanakan akan

dilakukan setiap tiga bulan sekali. Sedangkan untuk

pengecekan fungsi alat seperti APAR akan dilakukan

inspeksi setiap satu bulan.

VII-14





VIII-1

BAB VIII

INSTRUMENTASI

8.1 Instrumentasi dalam Industri

Instrumentasi merupakan sistem dan susunan yang

dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya

proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Di

dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu

hal yang penting karena dengan adanya rangkaian instrumen

tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik

dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien.

Dengan demikian, kondisi operasi selalu berada dalam kondisi

yang diharapkan (Ulrich, 1984).

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumen dapat dibagi

dalam dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara

otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses

bergantung pada pertimbangan ekonomis dari sistem peralatan itu

sendiri. Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada

dua jenis, yaitu:

1. Pengendalian secara manual

Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia.

Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis

karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan

instalasi. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan

tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia

yang tidak lepas dari kesalahan.

2. Pengendalian secara otomatis

Berbeda dengan pengendalian secara manual,

pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi

sebagai pengendali proses, namun manusia masih terlibat

sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam

pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi

VIII-2

BAB VIII Instrumentasi



sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan

menguntungkan.

Secara garis besar, alat-alat kontrol dapat diklasifikasikan

atas:

a. Penunjuk (Indicator)

Indicator adalah suatu alat yang (biasanya terletak pada

tempat dimana pengukuran untuk proses tersebut dilakukan)

memberikan harga dari besaran (variabel) yang diukur.

Besaran ini merupakan besaran sesaat.

b. Pengirim (Transmitter)

Transmitter adalah satu elemen dari sistem pengendalian

proses. Untuk mengukur besaran dari suatu proses digunakan

alat ukur yang disebut sebagai sensor (bagian yang

berhubungan langsung dengan medium yang diukur), dimana

transmitter kemudian mengubah sinyal yang diterima dari

sensor menjadi sinyal standart.Transmitter adalah alat yang

mengukur harga dari suatu besaran seperti suhu, tinggi

permukaan dan mengirim sinyal yang diperolehnya

keperalatan lain misal recorder, indicator atau alarm.

c. Pencatat (Recorder)

Recorder (biasanya terletak jauh dari tempat dimana

besaran proses diukur), bekerja untuk mencatat harga harga

yang diperoleh dari pengukuran secara kontinyu atau secara

periodik.

d. Pengatur (Controller)

Controller adalah suatu alat yang membanding kan harga

besaran yang diukur dengan harga sebenarnya yang diinginkan

bagi besaran itu dan memberikan sinyal untuk pengkoreksian

kesalahan, jika terjadi perbedaan antara harga besaran yang

diukur dengan harga besaran yang sebenarnya.

e. Katup pengatur (Control valves)

Sinyak koreksi yang dihasilkan oleh controller berfungsi

untuk mengoperasikan control valve untuk memperbaiki atau

VIII-3





meniadakan kesalahan tersebut. Biasanya controller

ditempatkan jauh dari tempat pengukuran. Controller juga

dapat berfungsi (dilengkapi) untuk dapat mencatat atau

mengukur.

Instrumentasi selain digunakan untuk mengetahui kondisi

operasi juga berfungsi untuk mengatur nila-nilai variabel proses,

baik secara manual maupun secara otomatis untuk mengingatkan

operator akan kondisi yang kritis dan berbahaya. Tujuan dari

pemasangan alat instrumentasi bagi perencanaan suatu pabrik

sebagai berikut:

1. Untuk menjaga proses instrumentasi agar tetap aman, yaitu

dengan cara:

• Mendetaksi adanya kondisi yang berbahaya sedini

mungkin, dan membuat tanda-tanda bahaya secara

interlock otomatis jika kondisi kritis muncul.

• Menjaga variabel-variabel proses benda pada batas

kondisi yang aman.

2. Menjaga jalannya suatu proses produksi agar sesuai denagn

yang dikehendaki.

3. Menekan biaya produksi serendah mungkin dengan tetap

memperhatikan faktor-faktor yang lainnya atau efisiensi kerja.

4. Menjaga kualitas agar tetap berada dalam standar yang

ditetapkan.

5. Memperoleh hasil kerja yang efisien.

6. Membantu dalam keselamatan kerja bagi pekerja dan karyawan

pabrik.

Pengendalian variabel proses dapat dilakukan secara

manual maupun secara otomatis. Pengaturan secara manual,

biasanya peralatan yang dikontrol hanya diberi instrument

penunjuk atau pencatan saja, sedangkan untuk pengendalian

secara otomatis diperlukan beberapa elemen, yaitu :

1. Sensor

VIII-4




Sensor adalah suatu alat yang sangat sensitif terhadap

perubahan besaran fisik yang terjadi dalam suatu proses.

2. Elemen penguat

Elemen penguat berfungsi untuk mengubah perubahan

besaran fisik yang dideteksi oleh sensor menjadi signal yang

dapat dibaca oleh controller.

3. Controller

Controller merupakan elemen yang berfungsi mengatur

besaran proses agar tetap sesuai dengan kondisi yang

dikehendaki (sesuai dengan set point yang diinginkan) agar

peralatan produksi dapat beroperasi secara optimum.

4. Element pengontrol akhir

Element yang berfungsi untuk mewujudkan signal

koreksi dari controller menjadi aksi yang dapat

mengembalikan kondisi variabel proses ke harga yang telah

ditetapkan.

Faktor-faktor yang diperlukan dalam pemilihan

instrumentasi adalah:

1. Sensitivity

2. Readability.

3. Accuracy

4. Precition

5. Bahan konstruksi serta pengaruh pemasangan

peralatan instrumentasi pada kondisi proses.

6. Faktor – faktor ekonomi

Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini

menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe

pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya:

1. Feedback control

Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan),

hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil

perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang

dimanipulasi. Pengendalian yang banyak digunakan adalah

VIII-5





jenis feedback (umpan balik) berdasarkanpertimbangan

kemudahan pengendalian.

Gambar 8.1 Sistem Pengendalian Feedback Control

2. Feed Forward control

Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil

pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang

dimanipulasi.

Gambar 8.2 Sistem Pengendalian Forward Control

3. Cascade Control

Sistem pengendalian yang dapat memiliki main loop atau

pengendalian utama dan auxiliary loop atau pengendalian

tambahan.

VIII-6




Gambar 8.3 Sistem Pengendalian Cascade Control

8.2 Jenis-Jenis Alat Kontrol dalam Bidang Industri

Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik

adalah:

1. Variabel temperatur

• Temperatur Indicator (TI) adalah instrumentasi yang

digunakan untuk menunjukkan temperatur dari suatu alat.

• Temperatur Controller (TC) adalah instrumentasi yang

digunakan untuk mengkontrol temperatur suatu alat. Dengan

menggunakan temperatur controller, para engineer dapat

melakukan pengendalian terhadap peralatan sehingga

temperatur peralatan tetap berada dalam range yang

diinginkan. Temperatur controller kadang-kadang juga dapat

mencatat temperatur dari suatu peralatan secara berkala

(Temperatur Recorder).

2. Variabel tinggi permukaan cairan

• Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan

untuk menunjukkan ketinggian cairan dalam suatu alat.

• Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan

untuk mengkontrol ketinggian cairan dalam suatu alat.

Dengan menggunakan level controller, para engineer juga

dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan dalam

peralatan tersebut.

VIII-7





3. Variabel tekanan

• Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang

digunakan untuk menunjukkan tekanan operasi suatu alat.

• Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang

digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat.

Para engineer juga dapat melakukan perubahan tekanan

dari peralatan operasi. Pressure controller dapat juga

dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara

berkala (Pressure Recorder).

4. Variabel aliran cairan

• Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan

untuk menunjukkan laju aliran atau cairan suatu alat.

• Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan

untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui

suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan

pengendalian.

8.3 Instrumentasi pada Pabrik Gypsum

Proses pengendalian pada pabrik gypsum menggunakan

feedback control configuration karena selain biayanya relatif

lebih murah dan pengaturan sistem pengendaliannya lebih

sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel

yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang

dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk

mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang

diinginkan (set point).

Tabel 8.1 Fungsi Pengendalian Proses

No Nama Alat Controller Fungsi

1 Storage CaCO3 LI Mengetahui level ketinggian

CaCO3 yang ada di dalam tangki

penyimpan.

VIII-8




2 Storage H2SO4 LC untuk mengendalikan keringgian

H2SO4 dalam tangki penyimpan.

3 Mixer CaCO3 TC Mengatur temperatur di dalam

premixer CaCO3.

LC Mengatur ketinggian campuran

CaCO3 dan H2O di dalam

premixer.

FC Mengatur kecepatan alir yang

masuk ke dalam premixer CaCO3.

4 Mixer H2SO4 TC Mengatur temperatur di dalam

premixer H2SO4.

LC Mengatur ketinggian H2SO4 di

dalam premixer.


masuk ke dalam premixer H2SO4

5 Heater TC Mengatur temperatur H2SO4

sebelum memasuki reaktor.

6 Reaktor TC Mengatur temperatur di dalam

reaktor

LC Mengatur ketinggian slurry di

dalam reaktor


masuk ke dalam reaktor

7 Rotary Vacuum

Filter

PC Mengatur tekanan di dalam rotary

vacuum filter


masuk ke dalam rotary vacuum

filter

8 Rotary Dryer TC Mengatur temperatur di dalam

rotary dryer


masuk ke dalam rotary dryer

VIII-9





9 Heater TC Mengatur temperatur udara kering

sebelum memasuki rotary dryer.

10 Storage H2CO3 LC untuk mengendalikan keringgian

H2CO3

dalam tangki penyimpan.

11 Silo Gypsum LI Mengetahui level ketinggian

gypsum yang ada di dalam tangki

penyimpan.

VIII-10





IX-1

BAB IX

PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI KIMIA

Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2009

Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup

menjelaskan bahwa limbah adalah sisa suatu usaha dan/atau

kegiatan. Bahan berbahaya dan beracun yang selanjutnya disingkat

B3 adalah zat,energi, dan/atau komponen lain yang karena sifat,

konsentrasi, dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun

tidak langsung, dapat mencemarkan dan/atau merusak lingkungan

hidup, dan/atau membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, serta

kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lain. Sehingga

limbah bahan berbahaya dan beracun yang selanjutnya disebut

Limbah B3, adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang

mengandung B3.

Pengelolaan limbah B3 adalah kegiatan yang meliputi

pengurangan, penyimpanan, pengumpulan, pengangkutan,

pemanfaatan, pengolahan, dan/atau penimbuhan. Kemudian

dijelaskan mengenai kewajiban untuk melakukan pengelolaan B3

merupakan upaya untuk mengurangi terjadinya kemungkinan

risiko terhadap lingkungan hidup yang berupa terjadinya

pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup, mengingat B3

mempunyai potensi yang cukup besar untuk menimbulkan dampak

negatif.

Upaya pengelolaan limbah dapat dilakukan dengan

melaksanakan konsep 4R, yaitu:

• Reduce, minimalisasi sampah dari sumber.

• Reuse, memanfaatkan kembali limbah.

• Recovery, melakukan upaya untuk perolehan kembali

bahan-bahan yang berguna.

• Recycle, melakukan pemrosesan sehingga

menghasilkan produk lainnya.

IX-2

BAB IX Pengolahan Limbah Industri Kimia



Pengendalian pencemaran akan membawa dampak positif bagi

lingkungan karena akan menyebabkan kesehatan masyarakat yang

lebih baik, kenyamanan hidup lingkungan sekitar yang lebih tinggi,

kerusakan materi yang rendah, dan yang penting adalah kerusakan

lingkungan yang rendah. Faktor utama yang harus diperhatikan

dalam pengendalian pencemaran ialah karakteristik dari pencemar

dan hal tersebut bergantung pada jenis dan konsentrasi senyawa

yang dibebaskan ke lingkungan, kondisi geografis sumber

pencemar, dan kondisi meteorologis lingkungan.

Dalam Pabrik Gypsum, selama proses produksi akan

dihasilkan limbah yang perlu diolah terlebih dahulu sebelum

dibuang ke lingkungan. Limbah yang dihasilkan yaitu :

1. Limbah Padat

Limbah padat yang dihasilkan Pabrik Gypsum berasal dari

transportasi Gypsum dari satu unit ke unit yang lainnya,

dimana pada transportasi tersebut debu-debu gypsum

dapat berterbangan di udara bebas.

2. Limbah Gas

Limbah gas yang dihasilkan Pabrik Gypsum adalah gas

CO2 yang berasal dari proses reaksi dalam reaktor.

Penanganan limbah pada Pabrik Gypsum yaitu :

1. Limbah padat

Salah satu karakterisik industri Pabrik Gypsum

adalah menyebabkan pencemaran udara melalui debu yang

dihasilkan selama proses produksi. Limbah padat (debu) di

Pabrik Gypsum ini dihasilkan dari proses transportasi

Gypsum dari satu unit ke unit yang lainnya, dimana pada

transportasi tersebut debu-debu Gypsum dapat

berterbangan bebas di udara bebas

Untuk mengatasi permasalahan di atas, dapat

dilakukan dengan cara melewatkan limbah padat (debu)

IX-3





melalui beberapa peralatan, yaitu cyclone, dust collector,

bag filter, maupun electric precipitator terlebih dahulu.

Dimana alat tersebut, berfungsi sebagai penangkap debu

dan memisahkan padatan halus dan kasar dari gas.

Berdasarkan hasil survey pabrik-pabrik yang telah

mengaplikasikan sistem tersebut, dapat diketahui bahwa

proses penanganan limbah padat (debu) dengan beberapa

peralatan diatas dapat berjalan dengan sangat baik. Hal

tersebut dapat diketahui dari data pengukuran debu yang

berterbangan di udara setiap bulannya.

2. Limbah Gas

Limbah gas yang dihasilkan Pabrik Gypsum

adalah gas CO2 yang berasal dari proses reaksi oleh

reaktor. Gas CO2 yang dihasilkan kemudian dilewatkan

kedalam water scrubber. Dalam water scrubber, gas CO2

akan disemprot dengan water process sehingga gas CO2

akan bereaksi dengan H2O membentuk asam karbonat (

H2CO3 ). Asam karbonat yang dihasilkan kemudian

ditampung dan dapat dijadikan sebagai produk samping

dari Pabrik Gypsum ini.

Unit water scrubber kemudian akan

mengeluarkan sisa gas CO2 yang jumlahnya sudah lebih

sedikit dan sudag dibawah standar maksimum

pembuangan gas CO2 yang kemudian dibuang ke atmosfer.

IX-4





X-1

BAB X

KESIMPULAN

Dari uraian proses Pabrik Gypsum ini dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Kapasitas Pabrik Gypsum adalah 132.000 ton/tahun atau

440 ton/hari atau 18,33 ton/jam atau 18.333,33 kg/jam.

2. Bahan baku yang digunakan Pabrik Gypsum adalah

Kalsium karbonat ( CaCO3 ) sebesar 11.136 kg/jam dan

Asam sulfat ( H2SO4) sebesar 11.363 kg/jam.

3. Pembuatan Gypsum ini melalui beberapa tahapan proses

yaitu :

• Tahap pertama yaitu tahap persiapan bahan baku

dimana bahan baku yang digunakan adalah Kalsium

karbonat CaCO3 dan Asam sulfat ( H2SO4) 50%.

• Tahap kedua adalah reaksi proses dimana kalsium

karbonat direaksikan dengan larutan asam sulfat di

dalam reaktor.

• Tahap ketiga adalah tahap filtrasi yang terjadi di dalam

rotary vacuum filter sehingga menghasilkan cake

Gypsum dan filtrat.

• Tahap keempat adalah tahap pengeringan dengan

menggunakan rotary dryer yang bertujuan untuk

menghilangkan kandungan air pada produk sehingga

produk memiliki kandungan air sebesar 1%.

• Tahap kelima adalah proses pengemasan produk

Gypsum.

4. Produk utama Pabrik Gypsum berupa Gypsum atau

CaSO4.2H2O dengan kemurnian 91% dan produk

samping berupa asam karbonat (H2CO3).

5. Limbah yang dihasilkan Pabrik Gypsum yaitu :

• Limbah Padat

X-2

BAB X Kesimpulan



Limbah padat berasal dari proses transportasi Gypsum

dari satu unit ke unit yang lainnya.

• Limbah Gas

Limbah gas berasal dari proses reaksi yaitu berupa gas CO2.

Kebutuhan air

6. Jumlah kebutuhan air proses yang dibutuhkan (dengan

resirkulasi) adalah sebesar :

Air sanitasi = 125,00 m3/hari

Air proses/ air pendingin = 1.115,63 m3/hari

Air umpan boiler = 302,49 m3/hari +

Total = 1.543,42 m3/hari

viii

DAFTAR PUSTAKA

Brownel, L. E., Young E.H. 1959. Process Equipment Design.

New Delhi : Wiley Eastern Ltd.

Geankoplis, C. J. (1997). Transport Process and Unit Operation.

New York: Prentice-Hall, Inc.

Himmelblau, D. M. (1996). Basic Principles and Calculation in

Chemical Engineering. New Jersey: Prentice – Hall, Inc.

Kern, D. Q. (1965). Process Heat Transfer . New York: Mc-Graw

Hill.

Kirk, R.E., Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical

Technology, John Wiley & Sons Inc., New York

Levenspiel, Octave. (1999). Chemical Reaction Engineering 3th

Edition. Oregon.

McCabe, Warren L. . (1993). Unit Operations of Chemical

Engineering 5th Edition. United States.

Perry, R.H., Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers’

Handbook, 7th ed., McGraw Hill Companies Inc., USA

Timerhaus, Klause D. .1991. Plant Design and Economics for

Chemical Engineering. Colorado: McGraw-Hill.

Treybal, R. E. (1981). Mass Transfer Operations. USA:

Mc.GrawHill Book Company.

Ulrich, G. D. (1984). A Guide to Chemical Engineering Process

Design and Economics. New York: John Wiley and Sons.

Walas, S. M. (1990). Chemical Process Equipment. Departement

of Chemical and Petroleum Engineering. University of

Kansas.

Yaws, C.L. dkk., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw

Hill Companies Inc., USA

ix

Badan Pusat Statistik, 2017, Statistic Indonesia, www.bps.go.id,

Indonesia, diakses pada tanggal 25 November 2017

PT Petrokimia Gresik, 2017, Spesifikasi Produk,

www.petrokimia-gresik.com, diakses pada tanggal 20

Desember 2017.

x

DAFTAR NOTASI

No Notasi Keterangan Satuan

1 M massa kg

2 N mol mol

3 BM Berat molekul g/kmol

4 T Suhu °C/°F

5 cp Heat Capacity kcal/kg°C

6 ∆Hf Enthalpy pembentukan kcal/kmol

7 ∆Hf Enthalpy product kcal

8 H Enthalpy kcal

9 Hv Enthalpy vapor kcal/kg

10 HI Enthalpy liquid kcal/kg

11 Ms Massa Steam kg

12 Q Panas kcal

13 ρ Densitas gr/cm3

14 η Efisiensi %

15 µ Viscositas Cp

16 D Diameter In

17 H Tinggi In

18 P Tekanan atm/psia

19 R Jari-jari In

20 ts Tebal tangki In

21 C Faktor Korosi -

22 E Efisiensi pengelasan -

23 th Tebal tutup atas In

24 V Volume m3

25 W Faktor intensifikasi stress -

26 gc Gravitasi Lbm.ft/lbf.s2

27 Nre Reynold number -

28 Np Power Number -

29 A Luas Area m2

Kapasitas produksi = ton/tahun

1 tahun produksi = hari

1 hari operasi = jam

Basis = jam

Kapasitas = kg/hari

= kg/jam

Perhitungan bahan baku :

Basis CaCO3 yang masuk = kg/jam

Tabel 1 Berat Molekul Komponen

1. Mixer CaCO3

Fungsi : Mencampur bahan baku CaCO3 dan air

sebelum diumpan ke reaktor

APPENDIKS A

NERACA MASSA

132.000

300

24

1

MgCO3 83,00

SiO2 60,00

Al2O3 102,00

440.000

18.333,3333

11.136

Komponen BM (kg/kgmol)

CaCO3 100,00

H2SO4 98,00

CaSO4.2H2O 172,00

CO2 44,00

Fe2O3 160,00

Na2O 62,00

H2O 18,000

H2CO3 62,00

A - 1

Neraca massa total :

Tabel 2 Komponen Bahan Baku CaCO3 (A2)

Perbandingan antara CaCO3 dan H2O = 1 :1 sehingga,

H2O masuk =

= 1 x kmol/jam

= kmol/jam

= kg/jam

CaCO3 99,38% 11.066,95

MgCO3 0,40% 44,54

A2 + A3 = A5

Komponen Persen (%) Massa (kg)

Fe2O3 0,01% 1,11

Na2O 0,05% 5,57

SiO2 0,04% 4,45

Al2O3 0,02% 2,23

1 x mol CaCO3

111

111,36

H2O 0,10% 11,14

Total 100% 11.136

2.004,48

(3)

MIXER (2)

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

(5)

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

A - 2

Tabel 3 Neraca Massa pada Mixer CaCO3

2. Mixer H2SO4

Fungsi : Mengencerkan H2SO4 98% menjadi H2SO4 50%


Bahan baku H2SO4 yang masuk reaktor (A10) adalah 2x

bahan baku CaCO3 yang masuk

Masuk Keluar

CaCO3 11.066,95 CaCO3 11.066,95

MgCO3 44,54 MgCO3 44,54


Aliran 2 Aliran 5

Fe2O3 1,11 Fe2O3 1,11

Na2O 5,57 Na2O 5,57

SiO2 4,45 SiO2 4,45

Al2O3 2,23 Al2O3 2,23

Total 13.140,48 Total 13.140,48

A8 + A9 = A10

H2O 11,14 H2O 2.015,62

Aliran 3

H2O 2.004,48

(9)

MIXER (8)

H2SO4

H2O

(10)

H2SO4

H2O

A - 3

A10 = kg/jam

Neraca massa komponen :

a. H2SO4

x = 0,5 x

= kg/jam

H2SO4 masuk = kg/jam

H2SO4 keluar =

b. H2O

H2O masuk = kg/jam

A9 = kg/jam

H2O keluar =

Tabel 4 Neraca Massa pada Mixer H2SO4

22.271,9937

11.135,9969 kg/jam

227,2652

(0,02 x A8) + A9 = 0,5 x A10

(0,02 x 20.000) + A9 = 39.200

10.908,73

0,98 x A8 = 0,5 x A10

0,98 A8 22.271,9937

11.363,26

11.135,9969

A8

Aliran 8 Aliran 10

H2SO4 11.136,00 H2SO4 11.136,00

11.136,00 kg/jam

Masuk Keluar


Total 22.271,99 Total 22.271,99

H2O 227,27 H2O 11.136,00

Aliran 9

H2O 10.908,73

A - 4

3. Reaktor

Fungsi : Mereaksikan CaCO3 dengan H2SO4 menghasilkan

CaSO4.2H2O

Reaksi :

CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4.2H2O + CO2

Konversi reaksi = (US : 6613141)



a. CaCO3

CaCO3 masuk = kg/jam

= kmol/jam

CaCO3 bereaksi =

87,21%

A5 + A13 = A14 + A15 + A20

11.066,95

110,6695

87,21% x mol CaCO3 masuk

(13)

H2SO4

H2O

(5)

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

REAKTOR

(15)

CO2

(14)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2SO4

H2O

(20)

CaSO4.2H2

O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

A - 5

= x kmol/jam

= kmol/jam

CaCO3 sisa = -

= kmol/jam

= kg/jam

b. H2SO4

H2SO4 masuk = kg/jam

= kmol/jam

H2SO4 bereaksi =

= 1 x kmol/jam

= kmol/jam

H2SO4 sisa = - kmol/jam

= kmol/jam

= kg/jam

c. H2O

H2O masuk = kg/jam

= kmol/jam

H2O bereaksi =

= 1 x kmol/jam

= kmol/jam

H2O sisa = - kmol/jam

= kmol/jam

= kg/jam

d. CaSO4.2H2O

CaSO4.2H2O terbentuk =

= 1 x kmol/jam

= kmol/jam

= kg/jam

e. CO2

CO2 terbentuk =

= 1 x kmol/jam

= kmol/jam

110,6695 96,5149

14,1546

1.415,4634

11.136

113,6326

87,21% 110,6695

96,5149

1.677,5364

13.151,6123

730,6451

1 x mol CaCO3 bereaksi

96,5149

96,5149


96,5149

96,5149

113,6326 96,5149

17,1177

96,5149

16.600,5633


96,5149

96,5149

730,65 96,5149

634,1302

11.414,3440


96,5149

A - 6

= kg/jam

Tabel 5 Neraca Massa pada Reaktor

Aliran 5 Aliran 14

Aliran 20

4.246,6557

CaCO3 11.066,95 CaSO4.2H2O 16.966,24

MgCO3 44,54 CaCO3 1.418,94

Masuk Keluar

Komponen Massa (kg/jam) Komponen Massa (kg/jam)

Fe2O3 1,11 Al2O3 2,27

Na2O 5,57 Fe2O3 1,14

SiO2 4,45 MgCO3 45,41

Al2O3 2,23 SiO2 4,54

H2SO4 11.136,00 H2O 43.309,10

H2O 11.136,00 Aliran 15

H2O 2.015,62 Na2O 15,91

Aliran 13 H2SO4 3.425,12

CaCO3 27,16

MgCO3 0,87

CO2 4.257,08

CaSO4.2H2O 324,93

Na2O 10,34

H2SO4 1.770,80

H2O 31.899,02

SiO2 0,09

Al2O3 0,04

Fe2O3 0,02

Total 69.445,75 Total 69.445,75

A - 7


Neraca total :



Efisiensi : Cake yang terikut kedalam air sebesar 5%

H2O yang terikut cake sebesar 5%

Asumsi : H2O yang dibutuhkan sebesar 20% total arus

Semua H2SO4 terikut kedalam filtrat

Neraca total :

Neraca komponen :

a. H2O

H2O yang dibutuhkan = 20% x total arus output reaktor

A14 + A18 = A19 + A20

ROTARY

VACUUM

FILTER

(18)

H2O

(14)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2SO4

H2O

(19)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2SO4

H2O

(20)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2SO4

H2O

A - 8

= kg/jam

H2O yang terikut cake = kg/jam

H2O yang terikut filtrat = kg/jam

Tabel 6 Neraca Massa pada Rotary Vacuum Filter

Aliran 14 Aliran 19

Aliran 18 Aliran 20

2.859,9124

54.338,3354

Masuk Keluar


13.889,1496

MgCO3 45,41 MgCO3 44,51

SiO2 4,54 SiO2 4,45

CaSO4.2H2O 16.966,24 CaSO4.2H2O 16.626,91

CaCO3 1.418,94 CaCO3 1.390,56

Na2O 15,91 Na2O 0,32

H2SO4 3.425,12 H2SO4 68,50

Al2O3 2,27 Al2O3 2,23

Fe2O3 1,14 Fe2O3 1,11

CaCO3 28,38

H2O 43.309,10 H2O 1.143,96

H2O 13.889,15 CaSO4.2H2O 339,32

Al2O3 0,05

Fe2O3 0,02

MgCO3 0,91

SiO2 0,09

H2O 56.054,28

Na2O 15,59

H2SO4 3.356,62

Total 79.077,82 Total 79.077,82

A - 9

6. Rotary Dryer

Fungsi : Menurunkan kadar air pada gypsum



a.

CaSO4.2H2O masuk = kg/jam

Asumsi CaSO4.2H2O terikut udara =

CaSO4.2H2O produk = 99,9% x feed

= kg/jam

CaSO4.2H2O terikut udara = feed - produk

= kg/jam

b. H2O

H2O masuk = kg/jam

Kadar air pada feed (X1) =

Kadar air pada produk (X2) =

Rate of drying = Berat feed (X1 - X2)

(kg H2O teruap/jam) =

A19 = A21 + A24

CaSO4.2H2O

16.626,9149

0,01%

16.625,2522

1,6627

1.143,9650

6%

1,0%

951,1394

DRYER (19)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

(21)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

(24)

H2O

A - 10

H2O sisa = H2O masuk- H2O teruap

= kg/jam

Tabel 7 Neraca Massa pada Rotary Dryer

Aliran 19 Aliran 21

Aliran 24

Masuk Keluar


192,8255

MgCO3 44,51 MgCO3 44,50

CaSO4.2H2O 16.626,91 CaSO4.2H2O 16.625,25

CaCO3 1.390,56 CaCO3 1.390,42

Fe2O3 1,11 Fe2O3 1,11

Na2O 0,32 Na2O 0,32

SiO2 4,45 SiO2 4,45

Al2O3 2,23 Al2O3 2,23

CaSO4.2H2O 1,66

CaCO3 0,14

MgCO3 0,0045

H2SO4 68,50 H2SO4 68,50

H2O 1.143,96 H2O 192,83

Na2O 0,00003

H2SO4 0,01

H2O 951,14

SiO2 0,0004

Al2O3 0,0002

Fe2O3 0,0001

Total 19.282,55 Total 19.282,55

A - 11

7. Cyclone

Fungsi : Menangkap debu yang terikut udara panas

Efisiensi cyclone =

Tabel 8 Neraca Massa pada Cyclone

Aliran 24 Aliran 25


CaSO4.2H2O 1,66 CaSO4.2H2O 1,41

85%

Masuk Keluar

SiO2 0,0004 SiO2 0,0004

Al2O3 0,0002 Al2O3 0,0002

CaCO3 0,14 CaCO3 0,12

MgCO3 0,0045 MgCO3 0,004

Cyclone (24)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

(25)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

(31)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

A - 12

Aliran 31

8. Scrubber

Fungsi : Menyerap gas CO2 menggunakan pelarut air

menghasilkan larutan asam karbonat

Reaksi : CO2 + H2O H2CO3

Konversi alat =


H2SO4 0,01 H2SO4 0,01

Fe2O3 0,0001 Fe2O3 0,0001

Na2O 0,00003 Na2O 0,00003

SiO2 0,0001

Al2O3 0,00003

Fe2O3 0,00002

CaSO4.2H2O 0,25

CaCO3 0,02

MgCO3 0,0007

Total 1,81 Total 1,81

91%

A14 + A29 = A30

Na2O 0,000005

H2SO4 0,001

SCRUBBER

(29)

H2CO3

(15)

CO2

(29)

A - 13


a. CO2

CO2 masuk = kg/jam CO2 masuk

= kmol/jam

CO2 bereaksi = 91 % x CO2 masuk

= 91 % x kmol/jam

= kmol/jam

CO2 sisa = - kmol/jam

= kmol/jam

= kg/jam

b. H2O

Air yang diperlukan

H2O masuk = kg/jam

= kmol/jam

H2O bereaksi = 1 x mol CO2 bereaksi

= 1 x kmol/jam

= kmol/jam

H2O sisa = -

= kmol/jam

= kg/jam

c. H2CO3

H2CO3 terbentuk = kmol/jam

= kg/jam

Tabel 9 Neraca Massa pada Scrubber

Aliran 15 Aliran 30

Aliran 29

8,7077

383,1371

2.000,0000

111,1111

88,0441

88,0441

4.257,1

96,7518

96,7518

88,0441

96,7518 88,0441

Masuk Keluar


111,1111 88,0441

23,0670

415,2056

88,0441

5.458,7364

H2O 2.000,00 H2O 415,21

CO2 4.257,08 H2CO3 5.458,74

CO2 383,14

A - 14

Total Total

9. Silo

Fungsi : Untuk menampung produk CaSO4.2H2O yang dihasilkan

Tabel 10 Neraca Massa pada Silo

Aliran 20 Aliran 28

Aliran 24

6.257,08 6.257,08

CaSO4.2H2O 16.625,25 CaSO4.2H2O 16.626,67

CaCO3 1.390,42 CaCO3 1.390,54

Masuk Keluar


Al2O3 2,23 Al2O3 2,23

Fe2O3 1,11 Fe2O3 1,11

MgCO3 44,50 MgCO3 44,50

SiO2 4,45 SiO2 4,45

H2O 192,83 H2O 192,83

Na2O 0,32 Na2O 0,32

H2SO4 68,50 H2SO4 68,50

SILO (20)

CaSO4.

2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

(27)

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

A - 15

Kemurnian Gypsum =

CaSO4.2H2O 1,41

SiO2 0,00

Al2O3 0,00

CaCO3 0,12

MgCO3 0,00

Total 18.331,14 Total 18.331,14

90,70%

H2SO4 0,01

H2O 0,00

Fe2O3 0,00

Na2O 0,00

A - 16

APPENDIKS B NERACA PANAS

1 tahun produksi = Hari

1 hari operasi = Jam

Basis = Jam

Kapasitas Produksi = Ton/tahun

Kg/Hari

Kg/Jam

Satuan panas = kkal

Suhu reference = 25°C

Q Input = Q Output

Asumsi : 1. Tidak ada akumulasi energi (steady state )

2. Perubahan energi kinetik diabaikan (Ep = 0)

3. Perubahan energi potensial diabaikan (Ek = 0)

4. Tidak ada usaha yang ditambahkan (W = 0)

5. Neraca panas dihitung pada setiap kapasitas alat

Sehingga,

Q = ∆H

300

24

1

132.000

440.000

18.333

APPENDIKS B

NERACA PANAS

B-1

1. MIXER CaCO3

Fungsi : mencampurkan CaCO3 dengan H2O sebelum di umpan ke reaktor

(Aliran 3)

H2O

Saturated Steam T= 303,15 K

T= 423,15 K

(Aliran 2) (Aliran 5)

CaCO3

MgCO3

SiO2

Kondensat Al2O3

T= 423,15 K Fe2O3

Na2O

H2O

T= 303,15 K T= 353,15 K

303 K ; T Reference =

Cp CaCO3 = cal/molK =

Cp MgCO3 = cal/molK =

Cp SiO2 = cal/molK =

Cp Al2O3 = cal/molK =

Cp Fe2O3 = cal/molK =

Cp H2O = J/gmolK =

K ; T Reference =

= J/gmolK =

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

Cp Bahan Masuk T=

61.636,27

84,50

60.470,7

0,00

1,01

1,03

0,53

Cp Bahan Masuk

kkal/kgK

84.827,7

0,62

374,68

374,68

4,98

4,98

kkal/kgK

(Aliran 2)

298,15

298

Cp H2O

303,15

(perry, ed 8)

kkal/kgK

kkal/kgK

kkal/kgK

kkal/kgK

kkal/kgK

104.624

(Aliran 3)

(perry, ed 8)

MIXER

B-2


Data perhitungn kapasitas panas (Cp) dapat ditentukan dengan menggunakan

hukum kopp's dengan rumus :

Dik etahui :

𝑛𝐸

nE :

∆E :

No

1

2

3

4

5

6

7

Berikut adalah data Cpmenggunakan metode modifikasi hukum Kopp's

(Perry, ed.8)

1. Na2O

Berat Molekul : 62

26,19

13,42

Tabel Perhitungan Enthalpy Panas Yang Masuk

Cp

J/(mol0C)

Banyaknya unsur dalam senyawa

Konstribusi elemen (Tabel 2-350 Perry, Ed.8)

=

65,80

15,73

0,25

17

Total Satuan

Na

29

23

KJ/Kmol.K

KJ/Kmol.K

C

H

Na

Si

K

Mg

11

8

13

26

O

2,00

1,00 13,42

Tabel B.1 Data Komponen Zat Berdasarkan Hukum Kopp's

Unsur ∆E(KJ/Kmol.K)

Total

kg/kmol

Tabel B.2 Perhitungan Kapasitas Panas Na2O

Komponen n ∆E

52,38

O

Kkal/KgK

KJ/Kmol.K

Kkal/Kmol.K

𝑛𝐸∆𝐸

𝑁

𝐸=1

B-3

K T Reference = K

Cp CaCO3 = cal/molK =


Cp SiO2 = cal/molK =

Cp Al2O3 = cal/molK =

Cp Fe2O3 = cal/molK =

Cp H2O = J/gmolK =

133,54

1,01

1,03

353,15

(perry, ed 8)

145,55

0,07

5,57

kkal/kgK

kkal/kgK

Massa (Kg)

Tabel Perhitungan Enthalphy Panas Yang keluar

8.012.300

H2O

353,15

Total 22.271,99 751.721,17

Na2O

Komponen

66,92

10.875,08

1,11

0,00

Q(kkal/jam)

6.821,26

0,05

4,49

Komponen

0,07 762,30

MgCO3 44,54 0,01 0,50

SiO2 4,45

Cp Bahan Keluar T =

133,5 594,83

Al2O3 2,23 0,1

CaCO3

4,98

4,98

303,15

H2O

0,11

kkal/kgK

kkal/kgK

11.136,00

0,01

11,14

(Aliran 5)

298,15

Massa (Kg)

11.066,95

44,54

4,45

2,23

0,53

1,27

T (K)

MgCO3

2,28

0,59

35,31

SiO2

Total

H2O

929,50

T (K) Cp

CaCO3

Al2O3

F2O3

Na2O

Cp

0,62

11.147,13

23.288.647

4.148,83

kkal/kgK

kkal/kgK

Q(kkal/jam)

11.066,95

66,92

5,57 14,0 4.273,04

55,40

55.402,06

62.321,4522.271,99

6.888,09

0,24

Fe2O3 1,11

745.928,16

145,6 162,09

B-4


Q = Qout - Qin

Q = kkal/jam

Saturated steam digunakan untuk memenuhi kebutuhan panas.

Data steam yang digunakan (T=423,15K)

Hv= Kj/kg = kkal/kg

Hl= Kj/kg = kkal/kg

λ steam Qsupplay = kkal/kg

λ steam Qloss = 0,05 x 505,33 kkal/kg

+ 505,33 x msteam = +

m steam =

m steam = kg

Qsupply =

Qloss =

0,05

4,49

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaCO3

25,27 x msteam

480,06 689.399,72

1.436,06

725.683,92

36.284,20

62.321,45 751.721,17

162,090,59

Tabel NeracaPanas Pada Mixer CaCO3

Masuk Keluar

632,20

656,43

151,10

505,33

25,27

689.399,72

2.746,50

762,30

594,83

0,24

Qin + Qsupply = Qout +Qloss


35,31

55,40

(Geankoplis, ed 4)

6.821,26

0,50

2,28

Na2O

H2O

MgCO3

SiO2

Al2O3

4.273,04

745.928,16


Fe2O3

Na2O

H2O

B-5

Qsupplay Qloss

2. MIXER H2SO4

Fungsi : Untuk Mengencerkan H2SO4 98% dengan H2O hingga

menjadi 50% H2SO4

H2O

T= 303,15 K

(Aliran 8)

H2SO4 H2SO4

T = 303,15 K H2O

T = 313,15 K

Cp Bahan Masuk = 303,15 K Tref = K

= J/molK = kkal/kgK

= J/molK = kkal/kgK

= 303,15 K Tref = K

= J/molK = kkal/kgK

Total

(Aliran 8)

298,15

725.683,92 36.284,20

374,68 4,98

(Aliran 9)

Cp Bahan Masuk

Cp H2SO4

Cp H2O

Cp H2O

788.005,36

Q(kkal/jam)

303,15


Komponen Massa (Kg) T (K) Cp

58,85Cp H2SO4 11.136,00

24.131,17 58,85

788.005,36 Total

H2O 55.402,06

Aliran (3)

655.374,72

(Aliran 9)

(Aliran 10)

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

298,15

374,68 4,98

MIXER

B-6


= K = K

= = kkal/KgK

= = kkal/KgK

=

Sehingga,

=

= kkal/jam

Panas Pencampuran H2SO4 = =

Sehingga,

=

= kkal/jam

= +

=

Qpendinginan = + -

= kkal/jam

11.136,00

Panas pelarutan total = panas pelarutan + panas pengenceran

-29.500,51 kkal/jam

kkal/jam

Panas masuk + Panas pelarutan = Panas keluar + Qpemanas

-1.550.155,10

Cp Bahan Keluar

Panas Pelarutan H2SO4 =

-12,34Kj/gmol

kJ/gmol -6,71 kkal/gmol

303,1514,95 166.453,19

179,41

11.136,00

Total 22.271,99 2.164.332,82

laju aliran H2SO4 x panas pelarutan

kkal/gmol

-29.501

H2SO4

∆Hdil

J/molK

Tabel Perhitungan Enthalpy Panas Yang Keluar

303,15

Total

313,15 Tref

73.562,75

298,15

Cp H2O 227,27

(Aliran10)

54.271,41

22.271,99

Laju aliran H2SO4 x Panas Pencampuran

-96.599,06

∆Hsol

1.997.879,63

H2O

-28,07

4,98

Cp H2SO4

Cp H2O

Komponen Massa (Kg) T (K) Cp Q(kkal/jam)

179,41

(perry, ed 8)

1.125,71 J/molK 14,95

710.776,78

Cp H2O 10.908,73

4,98 1.130,65

-96.599,06

2.164.332,82710.776,78

-67.098,54

-2,950

Panas Pelarutan Total

-67.098,54

B-7

3. Heater

Fungsi : Memanaskan H2SO4 50% dari suhu 303,15 K sampai 353,15 K

Saturated steam

T= 423,15

T=353,15

T=313,15

Kondensat

T= 423,15

Cp Bahan Masuk= K Tref = K

= J/molK = kkal/kgK

= J/molK = kkal/kgK

H2SO4

H2O

H2SO4

H2O

Cp H2SO4

Cp H2O

(Aliran 10)

(Aliran 13)

(Aliran 10)

Aliran(9)

Total 614.177,72 Total 614.177,72

298,15

H2O

H2SO4

313,15

-1.550.155,10

1.125,71

-96.599,06 Qpemanas

166.453,19

Komponen

H2SO4 655.374,72 1.997.879,63

(perry, ed 8)

Panas (kkal/jam)Komponen

Tabel NeracaPanas Pada Mixer H2SO4

Masuk Keluar

H2O 54.271,41

Qpelarutan

14,95

73.562,75 179,41


H2O

Panas (kkal/jam)


1.130,65

HEATER

B-8


Cp Bahan Keluar= K = K

= = kkal/KgK

= = kkal/KgK

Q =

Q = kkal/jam


Data steam yang digunakan (T=423,15K)

Hv= Kj/kg = kkal/kg

Hl= Kj/kg = kkal/kg

λ steam supplay = kkal/kg

λ steam loss = 0,05 x 505,33 kkal/kg

= kkal/kg

+ 505,33 x msteam = +

m steam =

m steam = kg

T (K)

699,65

(perry, ed 8)

613.465,91

4.148,83 J/molK

Total 22.271,99 8.404.771,64


Komponen

699,65 7.791.305,73

55,09

Massa (Kg)

656,43

632,20 151,10

505,33

11.136,00303,15

298,15

H2O 11.136,00 14,95 166.453,19

353,15 Tref

(Aliran 13)

Cp H2SO4

CpH2O

6.240.438,83

Cp Q(kkal/jam)

H2SO4


2.164.332,82

11.136,00303,15

179,41 1.997.879,63

12.999,20

J/molK

Total 22.271,99 2.164.332,82

286.879

2.746,50

55,09

Qout-Qin

8.404.771,64 25,27 x msteam

H2O 11.136,00

Komponen

25,27

480,06 6.240.438,83

Massa (Kg) T (K) Cp Q(kkal/jam)

H2SO4

B-9

Qsupply = kkal/jam

Qloss = kkal/jam

H2SO4

H2O

H2SO4

H2O

Aliran (13)Aliran (10)

7.791.305,731.997.879,63

166.453,19 613.465,91

Masuk Keluar


328.444,15

Tabel Neraca Panas Pada Heater

Qsupplay 6.568.882,97 Qloss 328.444,15

Total

6.568.882,97

8.733.215,79 Total 8.733.215,79

B-10


4. REAKTOR

Fungsi : Untuk mereaksikan CaCO3 dan H2SO4 hingga


(Aliran 5 )

Air Pendingin (Aliran 15)

T = 303,15 K CO2

T = 366,15 K CaSO4.2H2O

(Aliran 13)

H2SO4

H2SO4

Air Pendingin

T=366,15K

Cp Bahan Masuk= K T ref = K

= 46,8 cal/molK =

H2O

H2SO4

CaSO4.2H2O

Cp CaSO4.2H2O

Fe2O3

Na2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

H2O

343,15

(Aliran 14)

Al2O3

Fe2O3

kkal/kgK

(Aliran 20)

(Aliran 5)

T= 343,15 K

T= 343,15K

298,15

H2O

H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Na2O

H2O

T= 313,15

SiO2

Al2O3

CaCO3

0,00027

Fe2O3

Na2O

MgCO3

REAKTOR

B-11

= cal/molK =


= cal/molK =

= cal/molK =

= cal/molK =

= J/gmolK =


= =

= =


= 46,80 cal/molK =

= cal/molK =


= cal/molK =

= cal/molK =

= cal/molK =

= J/gmolK =

= =

= =

kkal/kgK

kkal/kgK

kkal/kgK

343,15

0,08 870,50

Cp CaSO4.2H2O

Cp SiO2 9.125,95 0,15

Cp Al2O3

Cp Fe2O3

J/gmolK

J/gmolK

(Aliran 13)

kkal/kgK

kkal/kgK

kkal/kgK

2.633,69

343,15 298,15

T (K) Cp

0,41

4,45

34,97

34,97

0,08

(aliran 20)

Q(kkal/jam)

0,01

11.066,95

0,12

0,12

231.211,5

Cp CaCO3 9.587,73

kkal/kgK

kkal/kgK

591,50 0,01 kkal/kgK

0,55

2,23

Massa (Kg)


J/gmolK 431,57

kkal/kgK

Cp Al2O3 15.800,48 0,15

kkal/kgK

0,10

3.390,38

7.865,72

0,07

45,02

563,43

kkal/kgK

kkal/kgK

298,15

0,00027 kkal/kgK

44,54

0,28

Cp H2O

Cp H2SO4

Cp H2O

0,12

3.390,38

0,01

0,12

Cp CaCO3

Cp SiO2

760,50

kkal/kgK

Cp Fe2O3 13.139,55 0,08 kkal/kgK

Cp H2O

45,02

333,15

7.351,61

12.734,16

10.752,73

CaCO3

MgCO3

SiO2

kkal/kgK

Cp H2O

Cp H2SO4 177.102,9

2.633,69 J/gmolK

CaSO4.2H2O

Komponen

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

B-12


K T ref = K

= cal/molK = kkal/kgK


Cp MgCO3 = cal/molK = kkal/kgK




= J/gmolK = kkal/kgK


K T ref = K


366,15 298,15

(Aliran 15)

91,82

343,151,11

0,08

8,88

0,09

0,05

333,15

SiO2

Cp Bahan Keluar =

Cp CaSO4.2H2O

5.412,54

0,06

1.149,20

563,43 6.235.415,59

5.137,56

0,09

881,11

Cp Bahan Keluar

(Aliran 14)

68,22

11,42 63,57

11.136,00

0,15

298,15

8.269,71

0,00

Cp CaCO3

498.210,02

0,00

5,57

31.899,02

6.089,52

0,01

46,80

0,07

0,01

0,09

2,60

0,01

0,01

0,07

1.115.521,90

78.577,27 9.112.617,00

366,15

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

0,09

Cp H2SO4

764.229,56

27,16

Cp CO2

1.770,80 431,57

324,93

11.147,13 45,02

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

0,04

0,02

10,34

0,15

0,01

34,97

0,10

Cp SiO2

Cp Al2O3

0,87

0,08

Cp H2O

9.387,88

H2SO4

CaCO3

11.136,00 45,02 498.210,02

361.577,7

3.640,01

Cp Fe2O3

CaSO4.2H2O

MgCO3

H2SO4

Total

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

0,00027

B-13

Tabel Panas Reaksi Pada Keadaan standar (298,15 K)

Panas Reaksi Keadaan Standar

∆H25 = kkal/jam

Maka,

0,09

H2O 52.440,62 68,22

SiO2

∆Hf (kkal/kmol)H25 (kkal/jam)

-46.259,59

-9.077,42

-27.941,06

-18.693,97

-6.593,65

0,05

2,27 0,09

CO2

Na2O

4,54

3.577.342,04

Al2O3

17,25 274,44

H2SO4 3.425,12 881,11

Total 78.577,27

3.017.906,00

366,15

352,18

0,21

Q(kkal/jam)

4,62

Massa (Kg)

0,41

86,41

6.595.966,99


Komponen T (K) Cp

CaSO4.2H2O

CaCO3

CO2

H2SO4

H2O

Komponen

Fe2O3 1,14 0,06

-289,50

MgCO3 45,41 0,01

CaSO4.2H2O 16.966,24 0,00

CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4.2H2O + CO2

-479,30

(perry, ed 8)

0,63

CaCO3 1.418,94 0,06

15,91

4.257,08 0,08

-193,69

-68,32

∆H25 = (∆Hf CaSO4.2H2O + ∆Hf CO2)-( ∆Hf CaCO3 + ∆Hf H2SO4 + 2 ∆Hf H2O)

-94,05

-21,84

B-14


Panas Masuk + Q = Panas Keluar + ∆H25

kkal/jam

Air pendingin digunakan untuk memenuhi kebutuhan pelepasan panas.

Kebutuhan air pendingin :

K

K

Cp air pendingin = J/gmolK =

Kg/jam

Cp air pendingin masuk (T= 303,15K)

Cp H2O= J/gmolK = kkal/KgK

m . Cp . ΔT

x

kkal/Kg

Cp air pendingin Keluar ( T=318,15 K)

Cp H2O = J/gmolK = kkal/kgK

H= m . Cp . ΔT

= x

= kkal/Kg

168.129,33

-2.516.671,86

374,68

836.450,60

Komponen Panas (kkal/jam)

19,94

CaSO4.2H2O

Q =

m . Cp . ΔT

168.129,33

Suhu air pendingin masuk = 303,15

Q

19,94

Keluar

0,41

Masuk

Tabel Neraca Panas Pada Reaktor

4,98

H=

Q =

3.353.122,47

4,98

1.502,00

14,97 kkal/kgK

=

=

Aliran (14)

318,15

4,62

CaCO3 86,41

168.129,33

14,97

=

2.516.671,86

Aliran (5)

Komponen Panas (kkal/jam)

m =

=

CaCO3 870,50

MgCO3

Suhu air pendingin Keluar =

Cp . ΔT

1.127,32

B-15

Na2O

2,60

Aliran( 20)

0,09

Na2O

-21,84

CO2

0,01

91,82

CaSO4.2H2O

Aliran(13)

H2O

H2SO4

0,06

H2O Pendingin in

1.115.521,90

H2O

Fe2O3

Na2O

63,57

498.210,02

352,18

0,21

H2SO4

H2SO4

MgCO3

H2O 3.017.906,00

MgCO3 0,63

0,07 Al2O3

764.229,56

0,01

Total

0,00

SiO2

3.577.342,04

SiO2 0,01

6.235.415,59

274,44

Fe2O3

SiO2 0,41

H2OPendinginOut

∆H25

Aliran (15)

3.353.122,47

CaCO3

H2O

9.949.067,61Total 9.949.067,61

836.450,60

Al2O3

498.210,02

Fe2O3

0,55

Al2O3 0,28

B-16


5. Rotary Vacum Filter

Fungsi : Memisahkan slurry CaSO4.2H2O menjadi cake CaSO4.2H2O dan filtrate

(Aliran 18)

CaSO4.2H2O

T= 303,15K CaSO4.2H2O

Al2O3

Fe2O3 Al2O3

Na2O Fe2O3

H2O Na2O

H2SO4 H2O

T= 366,15 K H2SO4

T= 333,15 K

CaSO4.2H2O

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2O

H2SO4

T= 333,15 K

K T ref = K

= 46,80 cal/molK kkal/kgK

= cal/molK = kkal/kgK0,06

(Aliran 20)

6.089,52

(Aliran 14)

298,15

(Aliran 14)

H2O

0,01

Cp CaCO3

SiO2

SiO2

366,15

(Aliran 19)

Cp CaSO4.2H2O

Cp Bahan Masuk =

MgCO3

CaCO3

SiO2

MgCO3

MgCO3

CaCO3

CaCO3

ROTARY VAKUM FILTER

B-17







K T ref = K


K T ref = K

= 46,80 cal/molK = kkal/kgK



1.149,20

15,91

58,68

Na2O

0,63

303,15

0,09 0,21

Fe2O3

H2O 3.425,12

274,44

0,09

881,11 3.017.906,00

3.577.342,04

51,69

(Aliran 19)

H2SO4

1.072.061,23

52.440,62

15.715,45H2O

Total 90.035,64 7.667.843,40

298,15333,15

Massa (Kg)

1.418,94

298,15

(Aliran 18)

881,11


0,01

4,98

Cp Bahan Masuk =

9.587,73 0,10

1,14

45,41 0,01

Cp MgCO3

Cp CaSO4.2H2O

Cp CaCO3

T (K)

591,50

0,01

0,41

CaCO3

MgCO3

4,54

Cp H2O

Cp H2SO4

Cp SiO2

0,09

8.269,71 51,69

5.137,56 68,22

361.577,7

0,06 86,41

Cp H2O 374,68

Cp Al2O3

Cp Fe2O3

5.412,54

Al2O3 2,27 366,15

303,15

17,25

68,22

68,22

CaSO4.2H2O

Cp Bahan Keluar =

SiO2

Komponen

0,00

113,36

0,09

9.387,88

16.966,24

Cp MgCO3

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

0,01

Cp Q(kkal/jam)

B-18







K T ref = K

= 46,80 cal/molK = kkal/kgK








Cp H2O

591,50

MgCO3 44,51

0,08

333,15


Komponen Massa (Kg)

0,15

CaCO3

Cp Fe2O3

Q(kkal/jam)

(Aliran 20)

Cp CaSO4.2H2O 0,00

0,09

0,34

0,10

0,08

34,97

Cp H2SO4 177.102,9

34,97 47.668,92

1,11

9.125,95

15.800,48

CaSO4.2H2O 16.626,91

333,15

4,520,00

H2SO4 68,50 431,57 29.563,77

Fe2O3

2,83

H2O 1.363,12

Total 19.501,71 77.374,79

Cp Bahan Keluar = 298,15

9.125,95

15.800,48

Cp SiO2

2.633,69 34,97

13.139,55

Cp MgCO3

133,32

2,23 0,15

Cp Al2O3

Cp H2SO4

4,45 0,15 0,68

0,01

Cp SiO2

0,08

0,10

13.139,55

T (K) Cp

177.102,9

Cp Fe2O3

Cp H2O

431,57

Cp CaCO3 9.587,73

2.633,69

Na2O 0,32 8,88

Al2O3

Cp Al2O3 0,15

0,01 0,32

SiO2

431,57

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

0,15

0,15

(Aliran 19)

1.390,56

B-19

Neraca Energi Total :

Panas masuk + Qloss = Panas keluar

Qloss = Panas keluar - Panas masuk

Qloss = kkal/jam

CaSO4.2H2O

0,68

8,88

0,01

133,32CaCO3

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Fe2O3

-3.805.925,42

Tabel Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter

Masuk Keluar

0,02

0,15 0,01

0,08 0,00

Na2O 15,59

0,21 0,34Al2O3

0,63

Al2O3

SiO2 0,09

Komponen

MgCO3

SiO2



4,52

0,01

Al2O3 0,05

138,43

H2O 66.792,95 34,97 2.335.777,08

H2SO4 3.356,62

0,41

113,36

0,15

431,57

86,41

1.448.624,83

Total 70.533,93 3.784.543,18

Massa (Kg) T (K) Cp Q(kkal/jam)

CaSO4.2H2O 339,32

333,15

0,00 0,09

CaCO3 28,38 0,10 2,72

MgCO3 0,91 0,01

0,32


(Aliran 20)

B-20


6. Heater

Fungsi : Memanaskan udara dari suhu 303,15 K menjadi 353,15 K sebelum

masuk ke dryer.

0,09

H2O 47.668,92

Al2O3

0,01

0,01

138,43

CaSO4.2H2O

MgCO3

SiO2

2.335.777,08

Fe2O3

Na2O

H2O

0,01

0,00

Fe2O3 58,68 Fe2O3

3.017.906,00 H2SO4 29.563,77

Na2O 274,44

H2O 3.577.342,04

Q Loss -3.805.925,42 H2SO4 1.448.624,83

CaCO3 2,72

Total 3.861.917,98Total 3.861.917,98

H2O 1.072.061,23 0,09


H2SO4

Na2O 2,83

Udara Udara

T = 393,15 K

Steam

Kondensat

T = 423,15 K

B-21

K

Cp udara = J/gmol K = kkal/kg K

Q udara =

= x x

= kkal/jam

K)

Cp udara = J/gmol K = kkal/kg K

Q udara =

= x x

= kkal/jam

Q = Qout - Qin

Q = kkal/jam


Data steam yang digunakan (T = 393,15 K)

Hv= kJ/kg = kkal/kg

Hl= kJ/kg = kkal/kg

kkal/kg

25,27 kkal/kg

+ 505,33 x msteam = +

m steam =

m steam = kg

Qsupply =

Qloss =

5,00

480,06 21.706.372,8

45.215,64

1.142.440,67

22.848.813,48 kkal/jam

kkal/jam

λ steam Qloss=


59.877,46 21.766.250,3 25,27 x msteam


Tabel Neraca Panas pada Heater

Masuk Keluar


21.706.372,80

2.746,50 656,43

632,20 151,10

21.766.250,26

59.877,46

393,15

2.780,03

10.000,00 22,91

505,33λ steam Qsupplay=

303,15

145,31 1,20

10.000,00 1,20

m . Cp . ΔT

m . Cp . ΔT

22,91

Cp bahan masuk T=

Cp bahan keluar T=

(perry, ed 8)

(Geankoplis, ed 4)

95,00

Kondensat

T = 423,15 K

B-22


7. Rotary Dryer

Fungsi : Menurunkan kadar air pada CaSO4.2H2O

CaSO4.2H2O CaSO4.2H2O

CaCO3 CaCO3

MgCO3

SiO2 SiO2

Al2O3 Al2O3

Fe2O3 Fe2O3

Na2O Na2O

H2O H2O

H2SO4

Data kondisi operasi :

T udara masuk, TG2 = K

T udara keluar, TG1 = K

H2 = (humidity chart)

Feed masuk, Ls = kg/jam

T feed masuk, TS1 = K

T feed keluar, TS2 = K

X1 =

X2 =

λ ref (T = 25oC) = kJ/kg = kkal/kg

(Aliran 19) (Aliran 21)

T= 363,15 K

T= 333,15 K

0,01

19.501,71

0,10

0,02

2.442,31

363,15

583,22

MgCO3

Total 22.908.690,9 Total 22.908.690,9

Udara 59.877,46 Panas produk 21.766.250,3

Qsupplay 22.848.813,48 Qloss 1.142.440,67

393,15

303,15

333,15

DRYER

B-23

Perhitungan neraca massa menggunakan humidity :

G . H2 + Ls . X1 = G . H1 + Ls . X2

G . + = G . H1 . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)

Perhitungan enthalphy untuk udara :

H'G2 = cs (TG2 - Tref) + H2 . λref

=

=

H'G1 = cs (TG1 - Tref) + H1 . λref

=

= + H1

Perhitungan enthalphy untuk padatan :

H's1 = CpS (Ts1 - Tsref) + X1 . CpA (Ts1 - Tref)

=

= kkal/kg

H's2 = CpS (Ts2 - Tsref) + X1 . CpA (Ts2 - Tref)

=

= kkal/kg

Neraca panas untuk dryer :

G . H'G2 + Ls . H's1 = G . H'G1 + Ls . H's2 + Q (0)

G . 0,10 + = G.H1 . . . . . . . . . . . . . (2)

Subtitusi persamaan (1) ke persamaan (2), maka diperoleh hasil :

G = kg dry air/jam

H1= kg H2O/kg dry air

Perhitungan panas masuk :

Panas feed = Ls . Hs1

= x

= kkal/jam

Panas udara = G . HG2

0,3909 x (60-25) + 0,25 x 1,0007 (60-25)

0,07

19.501,71

717.983,07

17,18

36,82

-646,15

25.542,06

0,3909 x (100-25)+ 0,25 x 1,0007 (100-25)

36,82

0,01 1.560,14

62,14 kkal/kg

(1,005+1,88(0,01) x (80-25) + 0,01 x 583,2236

(1,005+1,88H1)(30-25)+H1 x 583,2236

5,03 592,62

B-24


= x

= kkal/jam

Perhitungan panas keluar :

Panas produk = Ls . Hs1

= x

= kkal/jam

Panas udara = G . HG2

= x

= kkal/jam

Neraca panas total :

Panas masuk = = Panas keluar + Q loss

Q loss = -

= kkal/jam

Panas feed 717.983,07 Panas produk 717.983,07

Keluar

Q loss 382.924,31

Total 2.305.198,47 Total 2.305.198,47

Aliran (23) Aliran

Panas udara 1.587.215,39 Panas udara 1.204.291,08

25.542,06

1.587.215,39

19.501,71


Aliran (19) Aliran(21)

62,14

36,82

47,15

1.922.274,16

717.983,07

25.542,06

1.204.291,08

2.305.198,47

382.924,31

Tabel Neraca Panas pada Dryer

Masuk

B-25

8. Scrubber

Fungsi : Menyerap sisa-sisa gas CO2 menggunakan pelarut air menghasilkan

larutan asam karbonat

K = K

=

Cp bahan masukT= K

J/gmol K = kkal/kg K

Cp bahan keluar T= K

Data perhitungn kapasitas panas (Cp) dapat ditentukan dengan menggunakan

hukum kopp's dengan rumus :

(Aliran 30)

4,98

Tabel B.18 Perhitungan Enthalpy Panas yang Masuk

Komponen Massa (kg) T (K) Cp

Cp H2O =

1.286.292

Q (kkal/jam)

(Aliran29)

366,15CO2 4.257,08

13.294.765,01

Cpbahan masuk T= 298,15Tref

302,15

303,15

374,68

366,15

cal/molK 302,15 kkal/kg C

(perry, ed 8)

(perry, ed 8)

Cp CO2 =

(Aliran 15)

4.000.000,00

5.286.292

H2O 2.000,00 303,15 4,98

Total 6.257,08

323,15

SCRUBBER (Aliran30)

H2CO3

T = 323,15 K

(Aliran 15)

CO2

T = 366,15 K

(Aliran 29)

H2O

T = 303,15 K

Air Pendingin

T = 318,15 K

B-26


𝑛𝐸

nE :

∆E :

No

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

Berikut adalah data Cpmenggunakan metode modifikasi hukum Kopp's

(Perry, ed.8)

Berat Molekul : 61,99

Diketahui :

Kkal/KgK

Na 26,19

Si 17,00

K 28,78

Mg 22,69

kg/kmol

Tabel B.2 Perhitungan Kapasitas Panas Na2O

Komponen n ∆E Total

10,89

O 3,00 7,56 22,68

1. H2CO3

Cp=

Total

33,57

8,02

0,13

H 2,00 7,56 15,12

10,89

J/(mol0C)

Banyaknya unsur dalam senyawa

C 1,00

∆E(KJ/Kmol.K)

C 10,89

H 7,56

O 13,42

KJ/Kmol.K

Satuan

KJ/Kmol.K

KJ/Kmol.K

KJ/Kmol.K

Kkal/Kmol.K

Konstribusi elemen (Tabel 2-350 Perry, Ed.8)

Tabel B.1 Data Komponen Zat Berdasarkan Hukum Kopp's

Unsur

𝑛𝐸∆𝐸

𝑁

𝐸=1

B-27

K) = K

=

=

Reaksi yang berlangsung di srubber:

Panas reaksi pada keadaan standar (298,15 K):

Panas reaksi keadaan standar:

∆H25 = ∆Hf H2CO3 - ( ∆Hf CO2 + ∆Hf H2O)

∆H25 = kkal

Maka,

Panas masuk + Q = Panas keluar + ∆H25

Q = kkal/jam

Air pendingin digunakan untuk memenuhi pelepasan panas.

Kebutuhan air pendingin :

Suhu air pendingin masuk = oC

Suhu air pendingin keluar = oC

H2O -68.317,40

H2CO3 -167.170,00

-4.800,60

-5.220.510,72

303,15

318,15

CO2 -94.052,00

Komponen Massa (kg) T (K)

H2CO3 5.458,74

111,1

24,95

3,24

42.561,13

10.357,93

17.663,23

70.582,30

CO2

H2O

383,14

415,21 323,15

Cp Q (kkal/jam)

Total 6.257,08

CO2 + H2O H2CO3

Komponen ∆Hf (kkal/kmol)

Reaksi konversi ; 91%

323,15Cpbahan keluar T= Tref 298,15

(perry, ed 8)

4.887.779,78

1.878,77

cal/molK

J/gmolK

(Aliran 30)

Cp CO2 =

Cp H2O =

kkal/kg K

kkal/kg K

111,09

24,95

B-28


Cp air pendingin = J/gmol K = kkal/kg K

Q = m . Cp . ΔT

m = Q

(Cp . ΔT)

=

( )

= kg/jam

Cp air pendingin masuk (T = K)

Cp H2O = J/gmol K = kkal/kg K

H = m . Cp . ΔT

= x

= kkal/kg

Cp air pendingin keluar (T = K)

Cp H2O = J/gmol K = kkal/kg K

H = m . Cp . ΔT

= x

= kkal/kg

CO2 4.000.000,00 H2CO3 17.663,23

Total 7.021.401,15 Total 7.021.401,15

H2O pendingin in 1.735.108,74 ∆H25 -4.800,60

H2O pendingin out 6.955.619,46

Aliran (29) 42.561,13

H2O 1.286.292,41 H2O 10.357,93

CO2

348.762,57 4,98

1.127,32



303,15

318,15

1.735.108,74

1.502,00 19,94

348.762,57 19,94

6.955.619,46

Tabel Neraca Panas pada Scrubber

Masuk Keluar

14,97

5.220.510,72

14,97

348.762,57

374,68 4,98

B-29

APPENDIKS C SPESIFIKASI ALAT

1. Gudang CaCO3

Fungsi : Menyimpan CaCO3 pada tekanan 1 atm

dan suhu 300C

: Beton

: Bangunan persegi panjang dan ditutup atap

Menentukan dimensi Tangki

Bahan baku yang disimpan untuk jangka waktu 7 hari pada 1 unit

gudang CaCO3.

Jumlah CaCO3 yang ditampung per tangki untuk kebutuhan

produksi,

Densitas

ρ CaCO3 = g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

Fraksi

x CaCO3 =

=

=

=

=

=

kg/m3

kg/m3

kg/m3

kg/m3

kg/m3

ρ H2O

ρ Na2O

2334,0

3982,6

5179,8ρ Fe2O3

x MgCO3

x SiO2

x Al2O3

kg/m3

kg/m3

2,71

3,31

2,33

3,98

5,18

2,27

1,00

0,0004

2270,0

995,65

ρ MgCO3

ρ SiO2

ρ Al2O3

0,0002

0,0001

kg/l

kg/l

kg/l

kg/l

kg/l

kg/l

kg/l

2,71

3,31

2,33

3,98

5,18

2,27

1,00

2710,0

3307,0

0,0005

Bahan Konstruksi

Bentuk

x Fe2O3

x Na2O

0,99

0,0040

APPENDIKS C

SPESIFIKASI ALAT

C-1


=

Densitas Campuran

ρ campuran = = kg/l

Ʃ(fraksi berat/ρ bahan)

= kg/m3

= lb/ft3

Penyimpanan CaCO3 selama 1 hari

=

Penyimpanan CaCO3 selama 7 hari =

Volume CaCO3 yang ditampung per unit penyimpanan,

kg/m3

Safety factor tangki :

Sehingga didapatkan volume tangki yang akan direncanakan,

V = m3

Menentukan diameter dan tinggi tangki

Berdasarkan tabel 4.27 pg 248 Ulrich (1984)

rasio P/L =

Sehingga,

Tinggi gudang = m

Volume gudang = p x l x t

= x l x

Lebar Gudang = m

Panjang Gudang = m

1870847,47 m3

kg

267263,92 Kg/TangkiJam

2707,2

168,93

x

760,18

17,00

0,40

xKg2707,16

=

1870847,47

17,00

16,44

Kg

267263,92

kg

11136,00

1 2,71

0,0010

1,00

Kg

= 691,07

Jam24

6,58

0,40

760,18

0,10

x H2O

C-2


Spesifikasi Gudang CaCO3

Volume = m2

Tinggi = m

Panjang = m

Lebar = m

2. MIXER CaCO3

Fungsi : Mencampurkan CaCO3 dengan H2O

sebelum diumpankan ke reaktor


Bentuk : Silinder vertikal berpengaduk dengan

torisperical head dan torinoconical closures

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Tekanan : atm = psi

Temperatur :0C

Laju Alir Massa : kg/jam

Asumsi :

Waktu Tinggal : jam

Menentukan dimensi premixer

Menghitung volume campuran CaCO3 dan H2O pada mixer,

T = 0C = K

ρ CaCO3 = g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

kg/l

5,18

3,98

3,31 3307,0 kg/m3

3,31

1

2710,0 kg/m3

ρ Fe2O3 5,18 5179,8 kg/m3

22271,99

30,00 303,15

3,98

kg/l

ρ SiO2 2,33 kg/m3

14,70

2334,0

3982,6

2,71 2,71 kg/l

ρ MgCO3 kg/l

2,33 kg/l

Densitas

1,00

kg/m3

ρ Al2O3

760,18

17,00

6,58

16,44

80,00

C-3


= g/ml = =

= g/ml = =

x CaCO3 =

=

=

=

=

=

=

Densitas Campuran

ρ campuran = = kg/l


=

= lb/ft3

Viskositas Campuran

µ campuran =

Volume campuran CaCO3 dan H2O



Vtangki =

=

Menentukan diameter dan tinggi tangki,

Diameter tangki ditentukan dengan persamaan berikut :

kg/m3

1,00 kg/l1,00 995,65

=

90,85

0,00

0,50

2,27

x SiO2

x Al2O3

x Fe2O3

0,10

16,83

m3x

1,00

1455,86

m3

kg/l

15,30

ρ H2O

2270,0

0,50

kg/m3

x MgCO3

1,00 1,46

Kgkg/m

3

0,0002

0,0001

0,00025

Fraksi

0,00005

22271,99

2,27ρ Na2O

x Na2O

x H2O

0,02 kg/ms

1455,9

594,28 ft3

kg/m3

C-4


Berdasarkan tabel 4.18 pg. 248 Ulrich

Rasio L/D =

Sehingga

a. Diameter (D) = = ft

in

b. Panjang Shell = = ft

in

Menentukan tebal dinding

Joint efficiency, E =

Allowable stress = psia

= psia

= 1,2 x Pop

= psia

Rs = x Ds

=

= m

= in

C = in

Sehingga t dapat dihitung

Berdasarkan persamaan 13.1 pg. 254 Brownel (1959), tebal dinding

tangki silinder dengan tekanan dalam ditentukan oleh persamaan berikut:

- P

Dimana:

ts = tebal shell (in) f = tekanan maks. yang diijinkan (psia)

P = tekanan internal (psi) E = efisiensi pengelasan

12650,00

ts

P.ri

5,59

3,41

m

m 11,17

67,61

1,70

14,70

=

17,64

134,09

0,80 ( double-welded butt joint)

+ c

0,50

0,50 1,70

0,85

33,52

0,13

Pdes

Vtangki

4,00

=

Pop

f.E 0,60

x

12

D πL

4

D π 32

C-5


ri = jari – jari dalam (in) c = faktor korosi

Ketebalan dinding shell

ts = in

Maka digunakan tebal shell standar in

Menentukan diameter luar tangki

(OD)s = (ID)s + 2.ts

= + 2 x

= in

Berdasarkan tabel 5.7 pg. 91 Brownell (1959), pada OD standar 78 in.

dengan tebal shell 1/4 in. diperoleh harga:

rc =

icr =

Karena icr >6% dari rc, maka digunakan persamaan 7.76 & 7.77 pg.

138 Brownell (1959),

dalam hal ini : W = faktor intensifikasi stress

W =

+ c

th = in

=

Menghitung tinggi head

ID = in

OD = in

1,76

0,25

P.rc.W

Digunakan tebal head standar

th =

0,24

0,25

67,61 0,25

68,11

78,00

0,183

2.f.E-0.2.P

4 3/4

67,61

68,11

5,0

icr

rc3

4

1W

C-6


Berdasarkan penentuan dimensi dished head pg. 87 Brownell (1959)

diperoleh harga:

ID

2

BC = rc - icr = - = in

ID

2

AC = (BC2-AB

2)

0.5= in

b = rc - AC = - =

Dari tabel 5.6 pg. 88 Brownell (1959), untuk tebal head 1/4 in diperoleh

harga sf = 1 ½ - 2 1/2. Dipilih sf = 2,5

Maka :

OA = th + b + sf

= + +

= in

Tinggi Tangki= H - 2OA

-

in

Menghitung tebal knuckle closure

cos α, α = 45° :

knuckle radius : 8,5 in (>6% diameter luar shell)

4,75 =

in2,00

78,00 4,75 73,25

134,1

107,20

10,76

29,06

10,76

13,45

0,71

67,24

in

a =

78,00 67,24

0,19

=67,61

= 33,81

-AB = - icr = 33,81

26,89

2,5

C-7


Berdasarkan sec. 13.10e pg. 259 Brownell (1959), tebal knuckle

dihitung dengan persamaan 7.76 & 7.77, dimana variabel rc disubstitusi

dengan L.

tk = dimana, L =

d1 = ID - 2rk (1 - cos α) =

2 x


W =

+ c

tk = in

Menghitung tebal cone

Berdasarkan persamaan 6.154 pg. 118 Brownell (1959), tebal cone

diperoleh sbb:

tc = in

Digunakan tebal closure standar in.

Menghitung dimensi pengaduk

Jenis pengaduk : six-blade turbine

Jumlah baffle : 4 buah

0,18

tc =

62,63

P.L.W

2.f.E-0.2.P

= 44,290,71

=62,63

P.d1

=

L

1,32

tk

2 cosα (f.E - 0,6.P)

0,08

0,19

2cosα

d1

5,0

kr

L3

4

1W

c0,2.p2.f.E

p.L.W

C-8


Menurut Geankoplis, dimensi turbin standar yaitu:

= ; Da = x = in

= ; E = x = in

= ; L = x = in

= ; W = x = in

= ; J = x = in

Dimana,

Dt = diameter tangki

Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki

L = panjangn blade turbin

W = lebar blade turbin

J = lebar baffle

Menghitung power pengaduk

Kecepatan pengadukan, N = 2 rps

Power pengadukan ditentukan oleh persamaan 9.20 pg. 253 McCabe

(1999), dimana nilai KT diperoleh dari tabel 9.2 pg. 252

Harga KT =

= kgf.m/s = hp

67,61J/Dt 0,08 0,08

gc

0,33 0,33 67,61

E/Da

4,51

1,65

5,63

22,54

1,00 1,00

L/Da 0,25 0,25 22,54

22,54W/Da 0,20

=ρ.N.Da

2

Da/Dt

=KT.N

3.Da

5.ρ

120,54

P

22,54

5,63

22,54

0,20

= 50580,24μ

1,59

NRe

C-9


Efisiensi motor penggerak =

Daya motor penggerak = hp

Menghitung tebal jaket

Q serap = m x cp x ∆T

= m x cp x ∆T

m = kg/jam

= kg/jam

= m3/jam

Diameter inside jaket = D +2 t = in

Jari-jari reaktor = in

Tinggi reaktor = in

Tinggi Jaket = m

volume jaket 110% dari volume kebutuhan air = m3

Spesifikasi Premixer CaCO3

1. Silinder

Diamter Luar = in

Diameter Dalam = in

Tinggi = in

Tebal = in

2. Tutup

Tebal Head = in

Tebal Closure = in

3. Pengaduk

Jenis Pengaduk = 6 Blade Turbin

Diameter Impeller = in

Kecepatan Putar = rps

Daya Motor = Hp

80,4

15,97

725684

14513,68

Kebutuhan air pendingin 14513,68

14,51

68,11

34,06

107,20

2,0

0,80

22,54

2,0

68,11

67,61

134,09

0,25

0,25

0,19

1,98

C-10


3. Reaktor

Fungsi : Mereaksikan CaCO3 dengan

H2SO4 dan H2O menghasilkan CaSO4.2H2O

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade A

Bentuk : Silinder vertikal berpengaduk dengan alas

atas dan bawah torispherical head

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

: 1 atm = psi

: 93 °C

:

Menentukan ukuran tangki

Untuk perancangan, volume reaktor diambil 120 % dari volume larutan

menghitung volume reaktor :

dalam reaktor terdapat :

Densitas

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

= g/ml = =

Fraksi

=

ρ H2SO4 1,35

2,32 2320,0 kg/m3

ρ MgCO3

78577,27 kg/jam

14,70

ρ Al2O3

kg/l

2,27 2270,0 kg/m3

ρ CaSO4.2H2O

ρ CaCO3

3,31

ρ SiO2

kg/l

3,98

2,33 kg/l

kg/l

kg/m3

5,18 5179,8 kg/m3

5,18 kg/l

2,32

kg/l

kg/m3

1,00 kg/l

1349,4 kg/m3

1,35

2,71

ρ Na2O

0,004135

Tekanan

Temperatur

Laju alir massa

kg/m3

3307,0 kg/m3

2334,0

1,00 995,6

kg/l

ρ H2O

2,27 kg/l

3,98 3982,6

2,33

3,31

2,71 2710,0

kg/m3

x CaSO4.2H2O

ρ Fe2O3

C-11


=

=

=

=

=

=

=

=

Densitas Campuran

ρ campuran = =


=

= lb/ft3

= = lb/ft3

=

= kg/jam

=

τ =

V =

Dimana : = (jam)

= (m3)

CA0 = Konsentrasi feed masuk (kmol/m3)

FA0 = (kmol/jam)

0,000029

0,000014

0,000202

0,689540

0,164256

0,44

442,40

kg/l

Densitas campuran

1,00

442,40

0,000578

0,000058

0,0005 kg/ms

Massa

Rate volumetrik

78577,27

177,62

1,00

Waktu tinggal

Volume reaktor

Laju alir molar

27,61

V

0,141187

27,61

Viskositas campuran

x CaCO3

x SiO2

x MgCO3

x Al2O3

x Fe2O3

x Na2O

x H2O

x H2SO4

kg/m3

kg/m3

m3/jam

FA0 . XA

τ

-rA

CA0. XA

-rA

C-12


XA =

-rA = Kecepatan reaksi (kmol/m3 jam)

τ = 10 menit = jam

FAO = kmol/jam

CAO =

volume feed

CAO = kmol/m3

XA =

-rA = x

= x

=

V = x

V = x

= m3

Untuk perancangan, diberikan faktor kelonggaran 20% maka :

Volume reaktor = 1,2 x m3

= m3

Volume larutan 80% dari volume reaktor, maka :

Volume tangki =

= x

CA0 XA

τ

18,31 0,87

0,17

Konversi

mol masuk

0,87

95,82

29,60

3252,8

0,87

95,82

FA0 XA

-rA

29,60

0,17

18,31

35,52

Volume larutan

0,80

Volume larutan 35,52

3252,76

0,80

C-13


= m3

Volume = π/4 x D² x H

= π/4 x D² x 1,25 D

D = m = in = ft

H = m = in = ft

Menentukan tebal shell

Diameter dalam = m = in

Suhu operasi = 93oC =

oF

= psia

= 1,2 x Pop

= psia

Bahan konstruksi =

f = psi

(appendix D, Brownell-Young)

c = Faktor korosi = in

E=Efisiensi sambungan =

Tebal shell dihitung dengan persamaan 13.1 Brownell-Young :

t = + c

=

= in

Dipakai tebal shell standar, t = in m

OD = ID + 2.t = in

Dari tabel 5.7 Brownell-Young, OD yang sesuai = in

Koreksi: ID = OD - 2t = 228 -2 x 3/16

= in = m

Stainless steel SA 229

228,00

8,98

88,76

227,63 5,78

7,37

14,70

88,38

4,00

2,24

0,13

0,80

0,18

2,24

353,52 29,46

Pop

Pdes

17,64

18750,00

35,52

88,38

Ditetapkan H/D =

0,0048

199,40

0,1875

28,42

𝑝. 𝑟𝑖

𝑓. 𝐸 − 0,6 𝑝

C-14


Menentukan tebal head dan volume head

Bentuk head = torispherical dished head

Tebal head dihitung denga persamaan 13.12 Brownell-Young

th = + c

Dari tabel 5.7 Brownell-Young :

icr = in

r = in

maka :

th =

= in

th = in

Dipakai tebal head = 3/16 in

icr/OD = = 6 %

Untuk rasio icr terhadap OD sekitar 6%, dengan

persamaan 5.11 Brownell-Young, dihitung volume head:

V = 4.9E-05 x (Di)3

= ft3 = m3

tha = in (Brownell and Young, table 5.7, p.91)

sf = in (Brownell and Young, table 5.6, p.88)

icr = in (Brownell and Young, table 5.7, p.90)

r = in

a = ID/2 = in

AB = a - icr = in

BC = r – icr = in

AC = √(BC² - AB²)

= in

13,75

180,00

100,1

2,00

577,90 16,36

3/16

132,77

13,75

180,00

0,31

113,8

166,3

0,31

0,06

0.855 p.r

f. E − 0.1 p

C-15


b = r - AC = in

OA = b+sf+th = in = m

Jadi tinggi head = tinggi reaktor + 2 x tinggi head

= m

Perhitungan Pengaduk

Dipakai impeller jenis 6 blade turbin

Dimana :

Da = Diameter impeller

Dt = Diameter tangki

H = Tinggi liquid

W = Tinggi impeller

J = Lebar baffle

L = Panjang pengaduk

C = Jarak pengaduk ke dasar tangki

(Geankoplis)

Ketentuan :

a. perbandingan diameter impeller dengan diameter reactor adalah

Da/Dt = 1/3, Da = 1/3 . Dt = m

b. perbandingan posisi sudu impeller dengan diameter impeller adalah

E/Da = 1 , E = Da = m

c. perbandingan lebar impeller dengan diameter impeller adalah

W/Da = 1/5, W = m

d. perbandingan kedalaman baffle dengan diameter reaktor adalah

j/Dt = 1/12, j = m

e. perbandingan panjang sudu impeller dengan diamete impeller adalah

L/Da = ¼, L = m

1,26

47,23

49,48

0,19

0,48

11,49

1,93

1,93

0,39

C-16


Memperkirakan Kecepatan Putaran Pengaduk

Kecepatan putar pengaduk asumsi 1 rps,

= rps

Bilangan Reynold untuk pengadukan:

Re =

=

=

Power pengadukan ditentukan oleh persamaan 9.20 pg. 253 McCabe

(1999), dimana nilai KT diperoleh dari tabel 9.2 pg. 252

Harga KT =

= kg.m/s

P = kg.m/s = Hp

Asumsi efisiensi motor =

Tenaga motor untuk pengaduk = Hp

Menghitung tebal jaket

Q serap = m x cp x ∆T

= m x cp x ∆T

m = kg/jam

= kg/jam

= m3/jam

Diameter inside jaket = D +2 t = m

3327245,90

0,80

32,55

2,25

(1,848^2 x 1,3422 x 442,40)

1980,3

9,80

1

26,04

1,65 x 1,3422^3 x 1,848^5 x 442,4

P =KT.N

3.Da

5.ρ

gc

N

1,65

=

0,0005

1980,33

836451

11208,62

Kebutuhan air pendingin

11,21

11208,62

Da².N.ρ

µ

C-17


Jari-jari reaktor = m

Tinggi reaktor = m

Tinggi Jaket = m

volume jaket 110% dari volume kebutuhan air = m3

Spesifikasi Reaktor :

Kode alat = R-210

Kapasitas = m3

Diameter = m

Tinggi = m

Tebal tangki = in

Tebal tutup atas = 3/16 in

Tebal tutup bawah = 3/16 in

Jenis las = Double Welded Butt Joint

Bahan Konstruksi = Stainless Steel SA-229

Jenis Pengaduk = 6 Blade Turbin

Diameter Impeller = m

Kecepatan Putar = rps

Daya Motor = Hp

4. Scrubber

Fungsi : Mereaksikan CO2 dari reaktor dengan fresh

water untuk menghasilkan H2CO3 yang akan

menjadi produk samping.

Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup atas dan bawah

standard dished head

Bahan : Carbon Steel SA-201 Grade A

Jumlah : 1 unit

Laju alir gas, Fg :

Laju alir air, Fl :

Densitas gas masuk, ρg : kg/m3

=

Densitas air masuk, ρl : kg/m3

kg/jam

kg/jam

2000,00

lb/ft1,98

35,52

2,25

4074,80

6,7

995,47

62,15

12,33

1,00

1,13

8,98

1,93

8,98

32,55

0,19

C-18


Volume gas, Vg : m3/jam

Viskositas gas, μg : x 10-3

kg/m.s

Viskositas air, μl : x 10-3

kg/m.s

BM gas rata-rata : kg/mol

Perhitungan Dimensi Tower

Menentukan nilai absis dan ordinat pada fig. 6.34 pg. 195 Treybal

Nilai absis =

=

-

=

dimana pressure drop ditentukan N/m2/m

= =

Packing menggunakan ceramic raching ring 50 mm. Berdasarkan tabel

6.3 pg. 168 Treybal (1981) diperoleh data sbb:

Tebal dinding = 6 mm

Cf = 65

ε =

CD =

ap = 92 m2/m

3

G' =

=

G'

BM

0,03

400,00

kmol/m2.s

0,10

0,74

135,60

2000,00

Nilai ordinat

0,89

=

0,50

=2,41

44,00

995,47

=44,00

)1,98

0,05

2057,98

0,01

4074,80

2,41

1,98

G

(

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

0,1

lf

cglg

1,0)(μC

)gρ(ρρ0,1971

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

0,1

lf

cglg

1,0)(μC

)gρ(ρρ0,04

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

0,1

lf

cglg

1,0)(μC

)gρ(ρρ0,1971

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

0,5

0,1

lf

cglg

1,0)(μC

)gρ(ρρ0,04

0,5

gl

g

ρρ

ρ

G

L

cglg

0,1

lf

2

)gρ(ρρ

JμC)(G'

C-19


= kg/jam

Fg

G'

= m2

Menghitung Diameter Tower

Dt =

4 x 0,5

Menghitung Tinggi Tower

= 5

Sehingga,

Lt = 5 x Dt

= 5 x

= m

= in

= ft

Menghitung Tebal Shell



Pdesain

= psi

= 1,2 x Pop

=

Rt = 0,5 x Dt

)π

4074,80

3,87

Laju alir gas, Fg

Luas penampang tower (A)

= (0,47

12,69

0,77

Pdes

13750,00

Pop

m

0,80

=

152,29

17,64 psi

=

0,47

14,70

0,77

Berdasarkan Tabel 4.18 Ulrich (1984), rasio L/D

0,5

π

4A

0,5

π

4A

0,5

π

4A

0,5

π

4A

0,5

π

4A

0,5

π

4A

0,5

π

4A

0,5

π

4A

C-20


= 0,5 x

= m

= in

C = in

Berdasarkan persamaan 13.1 pg. 254 Brownel (1959), tebal dinding

tangki silinder dengan tekanan dalam ditentukan oleh persamaan berikut:

- P

(pers.13.1 Brownell & Young)

Dimana:


P = tekanan internal (psi) E = efisiensi pengelasan



ts = in

in.


= (ID)s + 2.ts

= + 2 x

= in

Berdasarkan tabel 5.7 pg. 91 Brownell (1959), pada OD standar 32 in.

dengan tebal shell 3/16 in. diperoleh harga:

rc =

icr =

Karena icr >6% dari rc, maka digunakan persamaan 7.76 & 7.77 pg.

138 Brownell (1959),

Maka digunakan tebal shell standar

30,46

0,60f.E

0,19

(OD)s

ts = + c

30,83

0,15

0,19

P.ri

0,39

15,23

0,13

0,77

30,00

2,00

5,0

icr

rc3

4

1W

C-21



W =

+ c

th = in

Digunakan tebal head standar in


ID = in

OD = in

Berdasarkan penentuan dimensi dished head pg. 87 Brownell

(1959) diperoleh harga:

ID

2

BC = rc - icr = - = in

ID

2

AC = (BC2-AB

2)

0.5= in

b = rc - AC = - =

Dari tabel 5.6 pg. 88 Brownell (1959), untuk tebal head 3/16 in diperoleh

harga sf = 1 ½ - 2. Dipilih sf = 2

= 15,23

- 2,00

30,00

2.f.E-0.2.P

=30,46

a =

5,32

28,00

24,68

30,46

13,23

1,72

inAB =

=P.rc.W

th

24,68

0,13

- icr = 15,23 =

in2,00

30,00 2,00

0,19

30,83

5,0

icr

rc3

4

1W

C-22


Maka :

Hh = th + b + sf

= + +

= in

Spesifikasi Scrubber

1. Tower

Luas Penampang = m2

Diameter = m

Tinggi = m

2. Shell

Diameter Luar = in

Diameter Dalam = in

Tebal Shell = in

Tebal Tutup = in

5. Bucket Elevator

Fungsi : Mengangkut CaCO3 dari screw

conveyor ke mixer CaCO3

Bentuk : continuous bucket elevator

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

= 1 atm

= 300C

Laju alir massa = kg/jam

= lbm/jam

Faktor kelonggaran = 20 %

ρ CaCO3 =

Laju alir desain = kg/jam

= kg/s

= lbm/jam

0,19

168,93 lbm/ft3

12789,60

3,55

28195,95

0,47

0,77

2,00

30,46

0,19 5,32

3,87

0,19

Tekanan

Temperatur

10658,00

23496,63

7,51

30,83

C-23


= ton/jam

Berdasarkan Perry’s Chemical Engineering P.21-8

Maka, spesifikasi bucket elevator :

- Ukuran bucket elevator = width x projection x depth

= 8 in x 5in x 5 1/2 in

- = 14 in

- Putaran head shaft = 43 rpm

- = 7 in

- = ft/min

- = 75 ft = m

- = hp

- Rasio penambahan hp/ ft = Hp/ft

= x 75

= hp

- Power total = +

= hp

- Efisiensi = %

- power yang digunakan =

= hp

Spesifikasi Bucket Elevator

Tinggi Elevator = ft

Lebar Belt = in

Putaran = rpm

Daya = hp

6. Screw Conveyor

Fungsi : Mengangkut CaCO3 dari tangki penyimpan


Bucket spacing

Lebar belt

Kecepatan 225,00

Tinggi elevator

2,10

3,60

2,10

3,60

0,80

0,02

1,50

12,79

22,86

Power poros

0,02

1,50

80,00

75,00

7,00

43,00

4,50

4,5

C-24


Bentuk : horizontal screw conveyor

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = K



ρ CaCO3 = lb/ft3


= lbm/jam

Kapasitas desain kg/jam

lb/ft3

= ft3/jam

= ft3/menit

Dari tabel 5.4 a Walas dipilih diameter conveyor sebesar 14 in,

untuk 80% full beroperasi pada :

Kecepatan putar (ω) = ft3/jam x

= rpm

(Walas, hal 80)

Dari tabel 5.4 c Walas dipilih bearing factor untuk

self lubricating bronze sebesar :

Bearing factor (s) =

HP factor (F) =

Direncanakan:

Tinggi (h) = m = ft

Panjang (l) = m = ft

Daya Screw Conveyor

P = [{(s x ῳ)+(F x Q x ρ)} x L + (0,51 x h x 30000)]/106

= Hp

(Walas, hal 80)

=

14,00

5,00 16,40

10,00

45,00

59,22

10,23

216,0

17,01

950,00

255,00

32,81

303,15

28195,95

12789,60

10658,00

168,93

215,97

3,60

12789,60

C-25


Maka, dipilih daya (P) = hp

= (Walas, hal 80)

= in.lb

Spesifikasi Conveyor

= ft3/jam

= ft

= ft

= hp

7. Pompa dari tangki penyimpan H2SO4

Fungsi : Memompa asam sulfat dari

tangki penyimpan ke mixer

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi :

Kondisi operasi :

- Tekanan = 1 atm

- Temperatur = 300C

- Laju alir massa = kg/jam

= lb/s

- ρ H2SO4 = kg/m3

= lbm/ft3

- μ H2SO4 = cP

= lbm/ft hr

= kg/m.s

F

ρ- Laju alir volumetrik, Q

63000 x P

0,0017

6,96

11363,26

=

18,00

torque

110849,97

1826,10

ῳ

114,81

1,71

4,14

Commercial Steel

Kapasitas Design

Tinggi

Panjang

Daya

216,0

16,40

32,81

18,00

C-26


kg/jam

kg/m3

= m3/jam

= m3/s

= ft3/s

1. Perencanaan Pompa

Asumsi : Aliran turbulen (Nre > 2100)

Di optimum = 3,99 (Q)0,45

(ρ)0,13

= in

(Timmerhause, pers. 15, hal 496)

Dari Appendiks A.5-1 Geankoplis ditentukan :

Nominal pipe size : in = m

Schedule number :

Diameter luar : in = m

Diameter dalam : in = m

Inside sectional area : ft2

2. Jenis Aliran

Q ft3/s

Aift

2

= m/s

( ) ( ) ( )

=

Karena Nre > 2100, maka asumsi aliran turbulen benar

Ukuran pipa keluar dipilih = in Sch2,0

0,80=

1826,10

11363,26=

0,06

2,053

0,0017

0,0610

2,00 0,05

40,00

2,38

0,06= 2,62v =

0,80

NReμ

2,07 0,05

0,02330

0,02

ρ v ID

0,00

1826,10

6,22

ft/s

40,00

0,05

=

=

44770,89

C-27


3. Perhitungan Friction Losses

a. Friksi pada pipa lurus

Panjang pipa yang digunakan:

- pipa lurus = m

- 3 elbow 90o = 3 x 35 x = m

- 1 globe

- 1 gate valve = 1 x 9 x = m

total pipa = m

Bahan pipa yang digunakan : Commersial Steel

Untuk pipa commersial steel, ε = m

ID = m

Panjang total pipa lurus = m

ε m

ID m

Dengan memplotkan harga e/D dan Nre didapatkan

faktor friksi :

f = (Geankoplis, fig. 2.10-3)

Sehingga friction loss :

ΔL x v2 (Geankoplis, pers. 2.10-5)

D x 2

4 x x 20 x 2,0

x 2

= J/kg

b. Sudden Contraction

Friksi yang terjadi karena adanya perpindahan dari luas

penampang besar ke luas penampang kecil

Untuk aliran turbulen, α = (Geankoplis, hal 98)

A20,55

(aliran turbulen)

=

=

=

1

4f

= Kcv2

2

2α

0,005

Ff

0,05

Nre = 44770,89

=

20,0

- )

hc

0,000046

( 1Kc

0,00005= 0,0009 m

0,80

0,05

0,05

0,01

0,05

2,43

5,51

0,47

20,00

25,99

0,05

C-28


A1

Karena A2 jauh lebih kecil dari A1, maka A2/A1

=

x ( )2

2 x 1

c.

1

Digunakan 4 buah elbow 90o

Kf = (Geankoplis, tabel 2.10-1)

(Geankoplis, pers. 2.10-17)

2,0

2 x 1

hf = J/kg

2

Digunakan 1 buah Gate Valve



2,00

2 x 1

hf = J/kg

3

Digunakan 1 buah Globe Valve



2,00

2 x 1

0,24

0,75

0,55

hf = 0,75 x0,80

x0,80

=

6,00

hf = Kfv

2

2α

Friksi pada Valve

hf =

4

Friksi Pada fitting dan valve

hc =0,55

- )

0,55

x 0,75

0,75

hf = Kfv

2

2α

Kfv

2

2α

J/kg

dianggap 0, sehingga, harga Kc

( 1Kc

0,05=

0,80

0,96

Friksi pada Valve

0,17

hf =

0,0008

=

Friksi pada elbow :

hf

C-29


hf = J/Kg

hftotal =

d. Sudden Enlargement Losses

Friksi yang terjadi karena adanya perpindahan dari luas

penampang kecil ke luas penampang besar

Untuk aliran turbulen, α = 1 (Geankoplis, hal 98)

A1

A2

Karena A1 jauh lebih kecil dari A2, maka A2/A1

dianggap 0, sehingga, harga Kex =

2 x 1

Friksi total pada pompa

ΣF = Ff + hc + hf (elbow + valve)+ hex

= + + +

= J/kg

4. Daya Pompa

Persamaan Bernoulli

v22 - v1

2

2 α


Dimana :

Tekanan pada titik 1 (P1) : tekanan diatas permukaan cairan H2SO4

= 1 atm = Pa

Tekanan pada titik 2 (P2) : tekanan diatas permukaan cairan H2SO4

= 1 atm = Pa

= 0 Pa

J/kg0,40

hex

0,239

P2

4,02

= Kexv2

2

2α

P1

(pada tangki penyimpan)

(pada mixer H2SO4)

ΔP

101325,00

J/Kg

=(P2-P1) + (Z2-Z1)

2,43 0,0008 1,20 0,40

=

Kex

101325,00

=

-Ws

0,80

)

hex

1,43

1,00

+

=

ΣFρ

x g +

( 1 -

C-30


= m

= 0 m/s2

=

= m/s2

= 0 + + 0 +

= J/kg

= J/kg

= -ŋ x Wp Geankoplis, hal 104)

= x Wp

= J/kg

5. Power Pompa

Mass flowrate = kg/jam

= kg/s

Wp = J/kg

Brake Horse Power = mass flowrate x Wp

Geankoplis, hal 104)

= kg/s x J/kg

= W

= kW

= Hp

= Hp

Spesifikasi Pompa

= ft2

= in

= in

= hp

v2

v1

0,6377

m/s2

4,00

0,80

ΔZ

v22 - v1

2

-Ws + 2,32

-41,84Ws

Ws

Wp

Maka dipilih pompa dengan daya motor

=

1,00

52,30

3,16

52,30

+ ( 40 0,638

2,32

41,84

-0,80

) +

3,16

11363,26

1826,10

Diameter Luar

Diameter Dalam

Daya

0,02

2,38

Section Area

-41,84

52,30

165,07

0,17

0,22

x 9,802 x 1

39,20

2,07

1,00

C-31


8. Heater dari H2SO4

Fungsi : Memanaskan H2SO4 dari suhu40°C sampai 80° C

sebelum masuk Reaktor

Type : Double pipe heat exchanger

1) Heat transfer

= kg/jam = lb/hr

= btu/hr

= m x λ

= = lb/hr

= btu/hr

T1 = F

T2 = F

2) LMTD

Higher temperature Δt1

Lower temperature Δt2

Δt2 - Δt1

LMTD =

=

2,3 log ( / )

=oF

3) Caloric temperature

= 1/2 (T1 + T2)

=oF

= 1/2 (t1 + t2)

=oF

QH2SO4

Qsteam

W steam

W

Q

302,00

140,00

Tav

tav

Hot fluid Cold fluid

198,0 126,00

159,48

Different

302,00 176,00 126,00

2,3 log (Δt2/Δt1)

72,00

12999,20 kg/jam

104,00

1237565,60

26023349,89

49109,75

72,00

104,00

176,00

Δt2 - Δt1

22271,99

198,00302,00

28663,2

C-32


Trial ukuran DPHE 10 x 8 sch 40 panjang 20 ft hairpin

Dari tabel 11, kern

Untuk anulus :

= 10 in = ft

= ### in = ft

untuk inner pipe:

D = ### in = ft

a" = ft2/ft

4a) 4b)Flow Area

= ft D = ft

= ft ap = ᴨD2/4

aa = ᴨ (D22 - D1

2)/4 = ft

2

= ft2

De = (D22 - D1

2)/D1

= ft

5a) 5b)

Ga = W/aa Gp = w/ap

= =

6a) 6b) Reynolds number

Pada temperatur =oF, Pada temperatur

oF,

μ = cP μ = cP

= lb/ft.hr = lb/ft.hr

Rea = De . Ga Rep =

= =

lb/(hr)(ft2)

μμ

140,00

8,23

(fig. 14 Kern)

Hot Fluid : shell, annulus (steam)

0,84

0,72

Flow Area

Mass velocity

0,72

0,41

Mass velocity

Reynolds number

0,72

2,26

0,14

0,03

10578,54

0,01

D2

3,40

D . Gp

0,84

0,72

0,25

D1

lb/(hr)(ft2)

Cold Fluid : tube, pipe (H2SO4)

202153,57 121099,49

302,00

1499457,87

(fig. 15 Kern)

D2

D1

C-33


7a) jH 7b)

jH = jH =

8a) Pada temperaturoF, 8b) Pada temperatur

oF,

c = btu/lb.oF c = btu/lb.

oF

(fig.3 Kern) (fig.2 Kern)

k = k =

(Tabel 5 Kern) (Tabel 5 Kern)1/3

=1/3

=

9a) ho 9b) hi

ho = jH k1/3 0,14

hi = jH k1/3 0,14

De De

= =

10b)hio

hio = hi x ID

OD

= x

=

btu/hr(ft2)(

oF)

11) Clean overall coefficient, Uc:

x

+

12) Design overall coefficient, UD

939,59

hio + ho

808,8hio.hoUc = = 29,22 =

63,17

302,00

btu/hr(ft2)(oF)

btu/hr(ft2)(

oF)

808,78

(fig. 24 Kern)

0,25

0,45

0,02

0,72

(fig. 24 Kern)

0,98

btu/hr(ft2)(oF)

0,35

140,00

1000

jH jH

110,0

0,84

24,56

btu/hr(ft2)(oF/ft) btu/hr(ft2)(oF/ft)

939,6

939,6

63,17

808,8

𝑐. 𝜇

𝑘

𝑐. 𝜇

𝑘

𝑐. 𝜇

𝑘

𝑐. 𝜇

𝑘

𝜇

𝜇𝑤

𝑐. 𝜇

𝑘

𝑐. 𝜇

𝑘 𝜇

𝜇𝑤

C-34


Rd =

1 1

UD Uc

UD = btu/hr(ft2)(

oF)

Uc

UD

13) Required surface:

A = = ft2

Required length = A

a"

= = lin ft

Sehingga dibutuhkan 8 seri hairpin dengan panjang pipa 20 ft

L = ft

A = x

= ft2

UD = =

x

= btu/hr(ft2)(

oF)

Rd = = -

x

= (hr)(ft2)(

oF)/btu

1) = 1) =

= ft = ft0,72

2,26

320,00

29,22

731,2

UD . Δt

731,2

cold fluidhot fluid

Uc - UD

Uc . UD 29,22 10,74

0,06

Pressure drop

A . Δt 722,6

63,17 h outsie

D

10,74

320,00

323,81

2,26

hi

=

10,61

Q

D'

722,56

Q 1237565,60

159,48

29,22

De' (D2-D1)

0,12

+ Rd

0,06

10,74

10,61

ho Summary

C-35


= =

= =

f = f =

= =

s = , ρ = 63 x 1 s = , ρ =

= =

2) = 2) =

= ft =

=

3) V = = fps

= psi

Fl =

= 3 x

2 x

= ft

=

= psi

Spesifikasi Heater

Jenis = Double pipe heat exchanger

OD Nominal = in

ID = in

ΔP yang diizinkan = 10 psi

ΔP yang diizinkan = 10 psi

Rep'

+0,26

(D'.Ga/μ)0,42

4fGp2L

2gρ2D'

Δ Pp

144,00

0,02

0,004 +

0,00

1,00

ΔfpΔfa 4fGa2L

2gρ2De'

D' . Gp

μ

10578,54

0,004

144,00

0,28

0,01

1,50

3600ρ

G

Δ Pa (Δfa + Fl)ρ

3 V

2g

0,90

0,04

Rea' De' . Ga

62,50

μ

693634,98

32,20

0,61

0,26

62,5x1,5

93,75

0,03

Δfp.ρ

(De'.Ga/μ)0,42

8,63

10,02

0,90

C-36


Panjang = hairpin

Luas Penampang = ft2

9. Tangki Penyimpan Asam Sulfat

Fungsi : Menyimpan asam sulfat 98% pada tekanan 1 atm

dan temperatur 303,15 K

Menentukan tipe tangki penyimpan

Tipe tangki yang dipilih yaitu berbentuk silinder tegak dengan atap

berbentuk conical dan bawah rata dengan pertimbangan:

a. Bahan baku yang disimpan berwujud cair

b. Kondisi operasi tangki pada tekanan 1 atm dan

temperatur 303,15 K

Menentukan bahan konstruksi

Bahan konstruksi yang dipilih adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

dengan pertimbangan:

a. Bahan baku berwujud cairan non-korosif dalam keadaan

pekat

b. Maximum allowable stress cukup besar

psi

Menentukan ukuran tangki

Bahan baku yang disimpan untuk jangka waktu 30 hari

Kapasitas = kg/jam x 24 jam

= kg/hari

Densitas larutan asam sulfat 98%

= °C = K

ρ H2SO4= g/mL = kg/m3

(Perry's Handbook)

= kg/m3

= lb/ft3

Kecepatan Volumetrik = kg/hari

kg/m3

20,00

722,6

ρ H2SO4

261.014,2

303,15

1,83 1.826,10

12.650,00

10.875,59

261.014,20

T 30,00

114,00

1.826,10

1.826,10

C-37


= m3/hari

Volume asam sulfat yang ditampung per unit tangki penyimpan,

= m3/hari x 7 hari

= m3



V tangki= m3

= bbl

Menentukan diameter dan tinggi tangki,

Dari Appendix E (Process Equipment Design, Brownell&Young),

dipilih tangki dengan kapasitas 7200 bbl dengan spesifikasi sebagai

berikut :

a. Inside diameter (d) = ft

b. Tinggi (H) = ft

c. Jumlah Course = buah

d. Allowable Welded Joint = in

e. Butt-welded Courses = in

= ft

Menghitung tebal dan panjang shell course,

Tebal shell course dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

3.16 dan 3.17 pg 45 (Brownell & Young)

Berdasarkan circumferential stress ,

x

2 x f x E

t = Thickness of shell , in

p = Internal pressure , psi

d = Inside diameter , in

f = Allowable stress , psi

E = Joint efficiency , -

c = Corrosion allowance, in

6.922,58

142,94

t =p d

+ c

142,94

1.000,55

35

42

7

0,16

0,10

1.100,60

72

6

C-38


Digunakan persamaan 3.17 untuk hydrostatic test.

pdes = 1,2 x pop

= H psi

Untuk pengelasan, digunakan double-welded butt joint , dengan

spesifikasi sebagai berikut :

E = ( Brownell & Young page 254 )

c =

Sehingga t dapat dihitung,

pdes x d

2 x f x E

= H in

Sedangkan panjang shell course dihitung menggunakan persamaan:

π D - Weld Length

(Brownell & Young page 55)

Weld Length = Jumlah Course x Allowable welded joint

n = Jumlah Course

t1 = x ( H )

= x ( 42 )

pop = ρAs x

x

= 1,2 x ρAs

0,14

0,14

Course 1

+ c

0,14

L =12n

0,95

0,80

0,13

t =

144

H

144

x

= 1,2 x 114

H

144

H

C-39


= in

Untuk course 1, dipilih plate dengan ketebalan

= in = in

Sehingga didapatkan,

D1 = ( 12 x d ) + t1

= +

= in

L1 = π x - ( 7 x )

= ft

= 15 ft in

15 ft in

H2 = -

= -

= ft

t2 = x ( H )

= x ( 36 )

= in


= in = in

sehingga didapatkan,

D2 = ( 12 x d ) + t2

= +

= in

L2 = π x - ( 7 x )

0,16

84

6,08

6,08 6 1/16

420

5,21

0,14

0,14

5,21

5,21

H

42

6

6

36

15,91

10,92

Course 2

426,08

426,08

6,08

5 3/16

10 15/16

425,21

425,21 0,16

84

420

C-40


= ft

= 15 ft in

15 ft in

H3 = -

= -

= ft

t3 = x ( H )

= x ( 30 )

= in


= in = in


D3 = ( 12 x d ) + t3

= +

= in

L3 = π x - ( 7 x )

= ft

= 15 ft in

15 ft in

Course 4

H4 = -

= -

= ft

36 6

30

0,14

0,14

10,56

Course 3

H2 6

15,88

4 5/16

10 9/16

H3 6

30 6

84

15,85

10,20

420 4,34

424,34

424,34 0,16

10 3/16

4,34

4,34

24

C-41


t4 = x ( H )

= x ( 24 )

= in


= in = in


D4 = ( 12 x d ) + t4

= +

= in

L4 = π x - ( 7 x )

= ft

= 15 ft in

= 15 ft in

H5 = -

= -

= ft

t5 = x ( H )

= x ( 18 )

= in


= in = in


D5 = ( 12 x d ) + t5

= +

3 8/16

9,84

Course 5

H4 6

423,47

423,47 0,16

84

15,82

420 3,47

9 13/16

0,14

0,14

3,47

3,47

420 2,60

2,60

2,60 2 10/16

24 6

18

0,14

0,14

C-42


= in

L5 = π x - ( 7 x )

= ft

= 15 ft in

= 15 ft in

H6 = -

= -

= ft

t6 = x ( H )

= x ( 12 )

= in


= in = in


D6 = ( 12 x d ) + t6

= +

= in

L6 = π x - ( 7 x )

= ft

= 15 ft in

= 15 ft in

6

18 6

84

15,78

9,36

422,60

422,60 0,16

9 6/16

Course 7

421,74

421,74 0,16

84

15,75

1 3/4

420 1,74

12

0,14

0,14

1,74

1,74

9

9

Course 6

H5

C-43


H7 = -

= -

= ft

t7 = x ( H )

= x ( 6 )

= in


= in = in


D7 = ( 12 x d ) + t7

= +

= in

L7 = π x - ( 7 x )

= ft

= 15 ft in

= 15 ft in

Menghitung tebal tutup atas

Tutup atas yang digunakan berbentuk flat head

Bahan yang digunakan Carbon steel SA-283 Grade C



C = in (Buku desain bejana hal 79)

Pop = 1 atm

P lingkungan = 1 atm = psi

c = in

Perhitungan berdasarkan internal pressure

Pdes = psi

0,25

H6 6

0,13

84

15,72

8,64

0,80

39,90

420 0,87

420,87

420,87 0,16

0,87

0,87 14/16

12,00 6

6

0,14

0,14

12.650

14,7

8 10/16

C-44


t head = Di x ( ( C x ( Pdes / f x E ) ) 0,5

) + c

= in

= in

Menghitung tebal tutup atas

Jenis head yang digunakan adalah conical head

Menentukan tebal conical head

Pdes = 5,7 psi

Asumsi : α = 30o

=

2 cos 30o ( 12.650 x 0,8 - 0,6 x 40)

= in

maka digunakan tebal standar menurut ASME = in

Spesifikasi Tangki Penyimpan Asam Sulfat

Nama alat : F-130

Fungsi : Menyimpan asam sulfat 98% pada 1 atm

dan suhu 300 C

Tipe : Silinder tegak dengan atas berbentuk datar

dan tutup bawah berbentuk konis

Kapasitas : m3

Waktu penyimpanan: 7 hari

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Di : ft

H : ft

Tebal shell :

Course 1 : in

Course 2 : in

Course 3 : in

+ 0,13

=P.d

2 cosα (f.E - 0,6.P)

40 x (35 x 12)

0,89

14/16

+

13,31

13 5/16

1.000,55

35

42

tc c

6 1/16

5 3/16

4 5/16

C-45


Course 4 : in

Course 5 : in

Course 6 : in

Course 7 : in

Tebal tutup atas : in

Tebal tutup bawah : in

10. Mixer Asam Sulfat

Fungsi : Mengencerkan asam sulfat 98% menjadi

asam sulfat 50%


Bentuk : Silinder dengan tutup atas dan bawah

berbentuk standart dished head

dilengkapi dengan pengaduk

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 30 °C

Laju alir massa : kg/jam

: 1 jam

Densitas larutan asam sulfat 50%

= °C = K

ρ H2SO4= g/mL = kg/m3

( Perry's Handbook)

= kg/m3

= lb/ft3

Laju alir volumetrik= kg/jam

kg/m3

= m3/jam

Volume asam sulfat= m3/jam x 1 jam

14/16

13 5/16

16,23

84,24

21.895,50

T 30,00 303,15

Waktu tinggal

ρ H2SO4

1.349,40

2 10/16

1 12/16

14/16

21.895,50

16,23

1.349,40

3 8/16

1,35 1.349,40

C-46


= m3

Safety factor tangki =


Vtangki = m3

= ft3

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya :

Asumsi dimensi rasio : H/D = 4 (Ulrich, tabel 4-27)

= 1 x π x D2

x H

4

= 1 x π x D2

x 4D

4

= π x D3

D = 5,9 ft

D ≈ 6 ft = 72 in

H = 24 ft = in

Menentukan tebal minimun shell



Pdesain = 1 x psi

= psi

ri = x Ds

= x 6

= ft

= in

C = in

Berdasarkan persamaan 13.1 page 254 (Brownell & Young), tebal

dinding tangki silinder dengan tekanan dalam ditentukan oleh

persamaan berikut :

3

36

630,32

P.ri

630,32

288

12.650

0,5

0,5

0,80

14,7

17,64

ts =

17,85

+

0,10

16,23

c

0,13

V tangki

630,32

C-47


- P

Dimana:


P = tekanan internal (psi)E = efisiensi pengelasan



ts = in

maka digunakan tebal shell standar menurut ASME= in


(OD)s = + 2 ts

= + 2 x

= in

Berdasarkan tabel 5.7 page 91 (Brownell&Young), pada OD

standar 72 in dengan tebal shell 1/4 in diperoleh harga :

rc = 72

icr = 4

Karena icr>6% dari rc, maka digunakan persamaan 7.76 & 7.77

pg 138 (Brownell & Young),


W =

th = in

Digunakan tebal head standar = in

+ 0,13

1/4

(ID)s

th =P.rc.W

2.f.E-0.2.P

ts = + cf.E 0,6

0,2572

72,50

3/8

1,76

th =17,635 x 72 x 1,764

( 2 x 12.650 x 0,8) - ( 0,2 x 17,635)

+ c

0,19

0,24

0,24

5,0

icr

rc3

4

1W

C-48



ID =

OD =

Berdasarkan penentuan dimensi dished head pg. 87 ( Brownell

& Young) diperoleh harga :

ID 72

2 2

BC = rc - icr = 72 - = in

ID

2

= 36 - = in

AC = (BC2-AB

2)

0.5 = in

b = rc- AC = 72 - = in

Dari tabel 5.6 pg. 88 (Brownell &Young), untuk tebal head 1/4

diperoleh harga sf = 1 ½ - 2 ½. Dipilih sf = 2 ½ maka,

= th + b + sf

= + + 2

= in

Tinggi Tangki = H - 2 OA

= 288 -

= 36= =

- icrAB

a

OA

29,92

12,23

31,63

0,24 12,23 1/2

=

67,63

72

72,5

59,77

in

4,38

4,38

14,96

59,77

C-49


= in

Menghitung dimensi pengaduk


Geometri pengaduk standar ( Tabel 3.4-1, Geankoplis) :

Da 1 W 1 H 1

Dt 3 Da 5 Dt

L 1 J 1 C 1

Da 4 Dt 12 Dt 3

Dimana,

Dt = diameter tangki

Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki

L = panjangn blade turbin

W = lebar blade turbin

J = lebar baffle

H = tinggi larutan

C = tinggi pengaduk dari dasar tangki

Da = x = in

E = x = in

L = x = in

W = x = in

Da/Dt = 1/3 ;

E/Da = 1 ;

W/Da = 1/5 ;

;

= =

L/Da = 1/4 ;

1/3

1

258,08

; ===

; =;

1/4

1/5

72,0

24,0

24,0

24,0

24,0

24,0

6,0

4,8

C-50


J = x = in

H/Dt = 1 ; H = x = in

C/Dt = 1/3 ; C = x = in

Menghitung power pengaduk

Diameter pengaduk, Da = 24 in = m

Kecepatan pengadukan, N = 2 rps

= x 2 x ( )2

=

Nre > 10.000, maka aliran tersebut adalah aliran turbulen.

Menggunakan curve 5 pada fig.3.4-5, Geankoplis edisi 4 hal 159 untuk

menentukan power pengaduk :

Np = 0,38

Power pengaduk,

P = Np x ρ x N3 x Da

5

= 0,38 x x 1 3

x ( )5

= 345 J/s

= kW

= hp

Efisiensi motor penggerak=

Daya motor penggerak = hp = 1 hp

Spesifikasi Mixer Asam Sulfat

Nama alat : M-140

Fungsi : Mengencerkan asam sulfat 98% menjadi

asam sulfat 50%

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : kg/jam21.895,50

0,46

0,58

0,61

1.349,40 0,61

0,00117

857.092,41

80%

0,35

1.349,4 0,61

J/Dt = 1/12 ;

NRe =ρ.N.Da

2

μ

0,08

1

1/3

72,0

72,0

72,0

6,0

72,0

24,0

C-51


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Dimensi Tangki

Tinggi : 24 ft

Diameter

Inside diameter : 6 ft

Outside diameter : 6 ft

Tebal shell : in



Dimensi Pengaduk


Diameter pengaduk : 2 ft

Kecepatan putar : 2 rps

Power motor : 1 hp


Fungsi :Memisahkan slurry CaSO4.2H2O menjadi cake


Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi

Tekanan : 1 atm

Temperatur masuk : K

Temperatur keluar : K


Densitas campuran : kg/m3

Menentukan dimensi drum filter

Volume campuran cake dan filtrat yang ditampung :

kg/jam m3

kg/m3

jam

79.077,82

1.034,30

79.077,82

1.034,30

4/16

4/16

4/16

366,15

333,15

= 76,46

C-52




Vtangki = m3

Menentukan laju alir filtrat dan cake

Tabel C.1 Densitas campuran filtrat

Laju alir filtrat= kg/jam

Densitas filtrat= kg/m3

Volume filtrat = m3/jam

Viskositas filtrat= kg/m.s

= Pa.s

Tabel C.2 Densitas campuran cake

SiO2 0,000231

1.007,38

1.000,65

999,87

999,84

999,84

999,84

1.000,17

1.007,80

Densitas campuran

Komponen

59.795,27

984,70

60,72

Komponen

CaCO3 0,072115 2.710,00

MgCO3

Al2O3 0,000115 3.982,60

Fe2O3 0,000058 5.179,80

CaSO4.2H2O

CaCO3

MgCO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Na2O

H2SO4

0,0056748

0,0004746

0,0000152

0,0000015

0,0000008

0,0000004

0,0002607

0,0561352

0,002308

H2O 0,9374368 983,20

0,0005

0,0005

CaSO4.2H2O 0,862278 2.320,00

984,70

2.334,00

xi ρ (kg/m3)

xi

0,10

84,10

ρ (kg/m3)

3.050,90

C-53


Laju alir cake = kg/jam

Densitas cake = kg/m3

Volume cake = m3/jam

Menghitung luas filter0,50

( Eq. 14.2-24, pg 917, Geankoplis)

massa wet cake

massa dry cake

( - )

1 - ( 1 x )

= kg padatan/m3 filtrat

V

tc

= m3 filtrat/s

Bagian filter yang tercelup (f)=

Penurunan tekanan ( -Δp ) = Pa

1,07=

18.070,09

]

79.077,82=

0,004

= 0,23cx

=ρ - Cx

1 - m.Cx

=

=0,23

0,23984,70cs

= massa slurry (cx) / (cs)

= 21,97 x0,23

1.301,94

massa dry cake

1.301,94

0,30

67.000

massa slurry

=m =

A x tc

= [tc x μ x α x cs

19.282,55

18.070,09

Na2O 0,000017 2.270,00

H2SO4 0,003553 1.840,00

H2O 0,059326 1.000,00

Densitas campuran 2.171,83

19.282,55

2.171,83

8,88

VFlowrate =

2 x f x ( -Δp )

C-54


α = ( 4,37 x 109 ) ( -Δp )

0,3

=

Waktu siklus (tc)= 5 menit = s

0,50

300 x 0,0005 x 1,25.E+11 x 1.256,398

A = m2

Menghitung diameter filter

= π x D x H

diasumsikan bahwa H = 2D, sehingga

= 2 x π x D2

= 2 x π x D2

= m

= m

Menghitung waktu tinggal

t = f x tc

= 0,30 x 300

= 90 s

Menghitung kecepatan putar

N = f

tc

= 0,30

5,00

300,00

)1/2

94,62

=0,004

A

2 x 0,3 x 67.000

122.547.336.851

= 0,000041

=0,0039

= (

V= (

2 x f x ( -Δp ))

A

A x tc tc x μ x α x cs

A

A

94,62

D 3,88

7,76H

C-55


= 0,1 putaran/menit

Spesifikasi Rotary Vacuum Filter

Nama alat : H-310

Fungsi : Memisahkan slurry CaSO4.2H2O

menjadi cake CaSO4.2H2O dan

filtrat

Tipe : Rotary Vacuum Filter

Kapasitas : kg/jam

Jumlah : 1 unit

Temperatur : 600C

Penurunan tekanan : 67 kPa

Waktu siklus : 5 menit

Bagian filter yang tercelup:

Luas filter : m2

Diameter filter : m

Tinggi filter : m

Waktu tinggal : 90 s

Kecepatan putar : rpm

12. Rotary Dryer

Fungsi : Mengeringkan gypsum dengan udara panas

Kondisi operasi:

Tekanan = 1 atm

T udara masuk, TG2 = oC = o

F

T udara keluar, TG1 = 30 oC = o

F

T feed masuk, TS1 = 60 oC = o

F

T feed keluar, TS2 = 90 oC = o

F

Tabel C.1 Komponen bahan masuk Rotary Dryer

Volume rate

(m3/jam)

79.077,82

30%

94,62

(kg/jam)Komponen ρ (kg/m

3)

Mass rate

3,88

7,76

0,1

120 248

86

140

194

C-56


Log Mean Temperature Difference (LMTD) :

Δt1 = TG2 - TG1 = - = oF

Δt2 = TS2 - TS1 = - = oF

LMTD = Δt1 - Δt2 = 98 oF = K

ln Δt1

Δt2

Massa udara yang digunakan = kg/jam

G adalah mass air velocity (0,5 - 5 kg/m2.det) (Ulrich, Table 4-10)

G = kg/m2.detik

= kg/m2.jam

= lb/ft2.jam

Area of dryer =

=

= m2

3,00

10.800,00

2.210,03

7,16677

0,51312

0,01459

0,00191

0,00056

0,00021

0,00014

0,03723

1,14396

8,87850

309,99

massa udara

G

27.060,26

10.800,00

2,51

27.060,26

H2O 1.143,96 1.000,00

19.282,55Total

Fe2O3 1,11 5.179,80

Na2O 0,32 2.270,00

H2SO4 68,50 1.840,00

MgCO3 44,51 3.050,90

SiO2 4,45 2.334,00

Al2O3 2,23 3.982,60

CaSO4.2H2O 16.626,91 2.320,00

CaCO3 1.390,56 2.710,00

248

194

86

140

162

54

C-57


Area of Dryer = π x D2

= π x D2

D = m = ft

Perhitungan Koefisien Volumetrik Heat Transfer (Ua)

Ua = (Ulrich, Table 4-10)

Ket: Ua = koefisien volumetrik heat transfer (J/m3.s.K)

G = gas mass velocity (kg/s.m2)

D = Diameter Dryer (m)

Ua =

= J/m3.s.K

Perhitungan Panjang Rotary Dryer :

Q = Ua x V x ΔT (Perry's ed. 7, pers. 12-51)

V =

Ket: Q = panas total (J/s)

Ua = koefisien volumetrik heat transfer (J/m3.s.K)

V = Volume dryer (m3)

ΔT = Log mean temperature difference (K)


L = Panjang dryer (m)

Q = Ua x π x D2 x L x ΔT

Q = kkal/jam= J/s

= x L x

2,51

240 x G0,67

D

240 x 30,67

1,79

280,58

π x D2 x L

4

2.840.299,14 280,58 2,50

4

2.442.217,66 2.840.299

5,861,79

309,99

4

4

C-58


L = m = ft

Perbandingan L/D = 4 - 10 (Perry ed 7, pg 12-54)

(memenuhi range)

Perhitungan Time of Passes (θ)

θ = + (Perry's ed.7 pers. 12-55)

B = 5(Dp)-0,5

(Perry's ed.7 pers. 12-56)

Keterangan: θ = time of passes (menit)

L = panjang dryer (m)

S = slope drum (m/m)

N = speed (rpm)


B = Konstanta material

G = rate massa udara (kg/m2.s)

F = rate solid (kg solid/jam.m2)

Dp = barat partikel (µm)

S = 0-8 cm/m (Perry's ed.7, hal 12-56), diambil 5 cm/m

= m/m

Dp = 20 mesh = in = µm

Kecepatan peripheral dryer 0.25-0.5 m/s

(Perry ed. 7, pg 12-56)

Kec. Peripheral = m/s

= m/menit

Kec. Putar dryer (N) =

=

= rpm

=13,05

1,79=

0,23.L0,6

7,31

B.L.G

S.N0,9

.D F

0,05

13,05

D

0,05 1.270

0,25

15

Kecepatan peripheral

D

15,00

1,79

8,40

42,80

L

C-59


B = 5 x (1270)-0,5

=

F = kg/jam = kg/jam.m2

θ =

(tanda + untuk aliran counter current, Perry's ed.7, pg 12-55)

= menit

Perhitungan sudut rotary dryer

tg α= S x L

= 5,00 x

= 65 cm = m

α = 35 0

Perhitungan flight rotary dryer :

Menurut Perry's ed 7, pg 12-56 :

Tinggi flight = 1/12 - 1/8 D

Panjang flight = 0,6 - 2 m

Jumlah flight/circle = 2,4 - 3 D

Pengambilan data :

Tinggi flight = D = m

Panjang flight = 2 m

Jumlah flight/circle = D = buah

Total circle = panjang drum/panjang flight

= 7 buah

Total jumlah flight = total circle x jumlah flight tiap circle

= 28 buah

Perhitungan tebal shell drum :

Digunakan shell drum dari carbon steel SA 283 Grade C

Joint efficiency (E) =

Allowable stress (S) = psia

4,97

13,05

0,14

19.282,55 128,26

0,23 x 13,05

0,05 x 8,40,9

x 1,79+0,6 x 0,1403 x 13,05 x 3

129,72

2,40 4

0,13 0,22

0,80

12.650

0,65

C-60


Diameter (ID) = m = ft

faktor korosi (C) =

P op = 1 atm = psi

P des = x Pop

= psi

ts =

= 17,6 x x 12

2 x x -

= in

= ft

digunakan tebal shell standar = in

Menghitung isolasi

Isolasi yang dipakai adalah = Batu setebal in

= ft

Diameter dalam rotary = ft

Diameter luar rotary =

= ft

Diameter rotary terisolasi = Do + 2 x batu isolasi

= ft

Menghitung power

hp =

N = Putaran rotary = rpm

d = diameter shell = ft

w = berat bahan = kg = lb

D = d + 2 = ft

W = berat total

6,56

0,19

3/16

5,86

+

1,79

0,13

5,86

14,70

0,02

Di + 2 ts

5,89

0,33

8,4

19.282,6 42511

12.650

5,86

7,859

17,64

P . D+ C

2 . f . E . - P

5,86

1,2

0,8 17,640,13

4

𝑁 𝑥 (4,75𝑑𝑤 + 0,1925𝐷𝑊 + 0,33 𝑊)

100000

C-61


perhitungan berat total :

a. Berat Shell

We = π/4 x ( Do2 – Di

2 ) x L x ρ

Do = diameter luar shell = ft

Di = diameter dalam shell = ft

L = panjang Drum = ft

ρ = density steel = lb/ft3

We = lb

b. Berat isolasi

We = π/4 x ( Do2 – Di

2 ) x L x ρ

Do = diameter luar shell = ft

Di = diameter dalam shell = ft

L = panjang Drum = ft

ρ = density steel = lb/ft3

We = lb

Berat total = Berat shell + Berat isolasi + Berat bahan

= + +

= lb

hp =

= hp

Asumsi efisiensi motor =

jadi power Rotary Dryer adalah= hp

Spesifikasi Rotary Dryer

Nama alat = B-410

Fungsi = Mengeringkan gypsum dengan udara panas

Jumlah = 1 unit

Kapasitas = kg/jam

5,89

5,86

42,80

490,06

5,89

5,86

42,80

19

232,88 42.510,756.007

48.750

107,01

134

6006,526

232,8777

80%

19.282,55

𝑁 𝑥 (4,75𝑑𝑤 + 0,1925𝐷𝑊 + 0,33 𝑊)

100000

C-62


Diameter dryer = m

Panjang dryer = m

Tebal isolasi = 4 in

Tebal shell = in

Kecepatan putar = rpm

Sudut rotary = 35 0

Time of passes = menit

Jumlah flight = 28 buah

Power = hp

13. Belt Conveyor

Nama Alat : J-421

Fungsi : Mentransportasikan gypsum dari dryer menuju

bucket elevator

Jenis : Troughed antifriction idlers

Bahan : Melleable cast iron

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Tekanan = 1 atm


Faktor kelonggaran = 12 % (tabel 28-8, Perry 1999)


= ton/jam

Berdasarkan Perry's Chemical Engineering P.21-7 maka spesifikasi

belt conveyor :

Kapasitas maksimal= 32 ton/jam

Lebar belt = 14 in = m

Kecepatan normal = ft/menit

= m/menit

Perhitungan power

hp/10 ft (lift) = hp

hp/100 ft (center) = hp

hp tripper = hp

100

18.331,14

20.530,88

20,53

31

0,34

0,44

2

1,79

13,05

3/16

8,4

4,97

134

0,36

C-63


Power total = hp

14. Bucket Elevator

Nama Alat : J-422

Fungsi : Mengangkut produk gypsum menuju silo

Bentuk : Continuous bucket elevator

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Tekanan = 1 atm


= lb/jam



= kg/s

= lb/jam

= ton/jam

Berdasarkan Perry's Chemical Engineering P.21-8 maka spesifikasi

bucket elevator :

Ukuran bucket elevator = width x projection x depth

= 8 in x 5in x 5 1/2 in

Bucket spacing = 14 in

Putaran head shaft = 43 rpm

Lebar belt = 9 in

Kecepatan = ft/min

Tinggi elevator = 25 ft = m

Power poros = hp

Rasio penambahan hp/ft = hp/ft

= x 25

= hp

Power total = + 1

= hp

Efisiensi =

Power yang digunakan =

225

22

0,80

21.997,37

6,11

48.495,40

7,62

0,04

0,04

1

18.331,14

40.412,84

2,78

1,6

1,60

2,60

2,60

C-64


= hp

15. Silo Penyimpanan Produk

Fungsi : Untuk menampung dan menyimpan

gypsum yang dihasilkan

Type : Silinder tegak tutup atas datar dan tutup

bawah konis

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi :

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 300C


Jangka waktu : 30 hari

Tabel C.1 Densitas campuran bahan

ρ campuran = kg/m3

= lb/ft3

Komponen xi ρ (kg/m3)

CaSO4.2H2O 0,907017 2.320,00

CaCO3 0,075857 2.710,00

MgCO3 0,002428 3.050,90

18.331,14

0,000017 2.270,00

H2SO4 0,003737 1.840,00

2.312,42

144,36

SiO2 0,000243 2.334,00

Al2O3 0,000121 3.982,60

Fe2O3 0,000061 5.179,80

H2O 0,010519 1.000,00

Densitas campuran 2.312,42

Na2O

0,80

3,25

C-65


Massa total campuran untuk 7 hari menjadi :

= kg x 24 jam x 7 hari

jam

= kg

= lb

Asumsi volume rongga sebesar 50% volume total, sehingga volume

bulk = 2 x volume padatan

Densitas bulk = densitas padatan

= 0,5 x lb/ft3

= lb/ft3

Volume padatan = lb

lb/ft3

= ft3

Asumsi volume padatan =

Volume silo = ft3

Menentukan dimensi silo

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya :

Asumsi dimensi rasio : H/D = 4 (Ulrich, tabel 4-27)

= 1 x π x Di2 x H

4

= 1 x π x Di2 x 4d

4

= π x Di3

Di = 32 ft

Di ≈ 32 ft = in

H = 128 ft = in

Jika 1 course berukuran 8 ft, maka banyak course yang digunakan

18.331,14

3.079.631,81

6.789.425,96

0,5

144,36

V tangki

104.513,82

104.513,82

72,18

6.789.426

72,18

94.062,44

0,90

104.513,82

1.536

384

C-66


adalah 16 buah.

Menentukan tebal tutup atas

Tebal tutup atas yang digunakan berbentuk flat head

Bahan yang digunakan Stainless steel SA-238 Grade C



C = in (Buku desain bejana hal 79)

Pop = 1 atm

P lingkungan = 1 atm = psi

c = in

Perhitungan berdasarkan internal pressure

P desain= 1,2 x Pop

= psi

t head = Di x ( ( C x ( Pdes / f x E ) ) 0,5

) + c

= in

= in

Menentukan Tebal shell silinder

Berdasarkan persamaan 13.1 page 254 (Brownell & Young), tebal

dinding tangki silinder dengan tekanan dalam ditentukan oleh

persamaan berikut :

- P

Dimana:


P = tekanan internal (psi)E = efisiensi pengelasan


ri = x Di

= x

0,80

0,25

17,64

0,13

7,44

7 7/16

ts =P.ri

+ cf.E 0,60

0,50 32

12.650

14,7

0,50

C-67


= ft

= in


ts = in

maka digunakan tebal shell standar menurut ASME = 7 in

16

Menentukan tebal conical head

Asumsi : α = 30o

=

2 cos 30o ( 12.650 x 0,8 - 0,6 x 17,64)

= in

maka digunakan tebal standar menurut ASME = in

Spesifikasi Silo Penyimpanan Produk

Nama Alat : F-420

Fungsi : Untuk menyimpan produk Gypsum

Tipe : Silinder tegak dengan atas berbentuk datar

dan tutup bawah berbentuk konis

Kapasitas : kg

Waktu penyimpanan: 7 hari

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Di : ft

H : ft

Tebal silinder : in



16. Cyclone

Fungsi = Menangkap padatan yang terikut udara panas

0,13

+ c

3.079.632

32

128

7/16

7 7/16

2 5/16

17,64 x (32 x 12)

2,30

16

192

0,46

tc =P.d

2 cosα (f.E - 0,6.P)

+

2 5/16

C-68


dari rotary dryer

Laju alir massa= kg/jam

Tabel C.1 Komponen bahan masuk Cyclone

Densitas partikel (ρs ) = kg/m3

T gas masuk =0C

Densitas udara ( ρg ) = kg/m3

Viskositas udara = kg/m.s

Penentuan dimensi cyclone

( pg. 17-28, ed 7, Perry's Handbook)

Ns = Jumlah putaran efektif dalam cyclone

= 4

Vmax = 20 m/s

(Fig. 17-38 ed 7, Perry's Handbook)

Berdasarkan Fig. 17-39 ed 7 Perry's Handbook, didapat data :

2.345,14

30,00

1,15

0,000018

Dp,th =

0,000032

H2SO4 0,006850 1.840,00 0,0000037

H2O 0,000000 1.000,00 0,0000000

0,004451 3.050,90 0,0000015

SiO2 0,000445 2.334,00 0,0000002

1,81

KomponenMass rate

ρ (kg/m3)

Volume rate

2.320,00 0,0007167

2.270,00 0,0000000

CaCO3 0,139056 2.710,00 0,0000513

MgCO3

Total 1,81 2.345,14 0,0007735

(kg/jam) (m3/jam)

CaSO4.2H2O 1,662691

Al2O3 0,000223 3.982,60 0,0000001

Fe2O3 0,000111 5.179,80 0,0000000

Na2O

9.µ.𝐵𝑐

𝜋.𝑁𝑠.𝑉𝑐.(ρ𝑠 − ρ)0,5

C-69


Eo =

Dpi/Dp =

Dpi =

Dp, th = Dpi / 2,4 =

9 x x Bc 1

π x 4 x 20 x ( 2.345,143 - 1,15 )

Bc

= Bc

= m

Dc = 4,00 x Bc

= m

De = 0,50 x Dc

= m

Hc = 0,50 x Dc

= m

Lc = 2,00 x Dc

= m

Sc = 0,13 x Dc

= m

Zc = 2,00 x Dc

= m

Jc = 0,25 x Dc

= m

Spesifikasi Cyclone :

Nama Alat : H-413

Efisiensi :

Kecepatan gas masuk : m/s

2,02

8,08

(0,00

0,50

8,08

1,01

0,85

20

2,7778E-10 0,00000000028

1,01Bc

4,04

2,02

)

=0,00

(0,000017) 2

588.811,13

0,85

2,40

0,000040

Dp,th =

=

0,000017

0,000017

C-70


Jumlah putaran :

Diameter cyclone : m

Tinggi cyclone : m

17. Blower

Nama Alat : G-411

Fungsi : Mengalitkan udara ke heater

Jenis : Blower Sentrifugal

Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

Tekanan : 1 atm

massa udara = kg/jam

= lb/jam

BM udara =

ρ udara = lb/ft3(Pada 30 C, 86 F)

F

ρ

lb/jam

lb/ft3

= ft3/jam

= ft3/min

P1 = 14,7 psig = lb/ft2

P2 = 50 psig = lb/ft2

hp = 3,03 x 10-5 x P1 x Q x ln (P2/P1)

= hp

Daya blower (P)

Efisiensi (η) = %

4

4,04

16,15

Laju alir volumetrik gas, Q =

=596,58

0,0729

8.183,49

70

270,60

596,58

28,84

0,0729

136,39

2.117

7.200

10,71

C-71


144 x η x Q (Perry & Green, 1999)

x x

= hp

maka dipilih blower dengan daya motor= 25 hp

=144,00 0,70 8.183,49

33.000,00

25,00

=P33.000,00

C-72

RIWAYAT PENULIS

Nuansa Apsari penulis dilahirkan di Blora

pada tanggal 2 November 1996 yang

merupakan keempat dari empat

bersaudara. Penulis telah menempuh

pendidikan formal yaitu lulus dari TK Bina

Patra pada tahun 2003, lulus dari SD Ngelo

1 Cepu pada tahun 2009, lulus dari SMP 2

Cepu pada tahun 2012 dan lulus dari SMA

Negeri 1 Cepu pada tahun 2015. Setelah

lulus SMA, penulis diterima di Program

studi Diploma III Teknik Kimia FV-ITS

dengan

Nomor Registrasi 10411500000022. Selama kuliah penulis aktif

berorganisasi sebagai Staff ahli Bidang Kewirausahaan (KWU)

Himpunan Mahasiswa DIII Teknik Kimia FV-ITS (2016-2017), serta

beberapa pelatihan dan seminar yang diadakan di Institut Teknologi

Sepuluh Nopember Surabaya (ITS). Penulis pernah melaksanakan kerja

praktek di PT. Petrokimia Gresik.

Email : [email protected]

RIWAYAT PENULIS

Farihah Naafiumamah penulis dilahirkan

di Jakarta pada tanggal 23 Juni 1996 yang

merupakan pertama dari tigabersaudara.

Penulis telah menempuh pendidikan formal

yaitu lulus dari TK Kartika Putra VII pada

tahun 2002, lulus dari SDIT As Salaam

pada tahun 2008, lulus dari SMPIP Daarul

Jannah pada tahun 2011 dan lulus dari

SMK SMAK Bogor pada tahun 2015.

Setelah lulus SMA, penulis diterima di

Program studi Diploma III Teknik Kimia

FV-ITS dengan

Nomor Registrasi 10411500000069. Selama kuliah penulis aktif

berorganisasi sebagai Staff ahli Bidang Akademik dan Kesejahteraan

Mahasiswa (AKESMA) Himpunan Mahasiswa DIII Teknik Kimia FV-

ITS (2017-2018), serta beberapa pelatihan dan seminar yang diadakan di

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS). Penulis pernah

melaksanakan kerja praktek di PT. Petrokimia Gresik.

Email : [email protected]

22 F-420 Silo 121 J-422 Bucket Elevator 120 J-421 Screw Conveyor 1

19 G-411 Blower 1

18 E-412 Heater 1

17 H-431 Cyclone 116 B-410 Rotary Dryer 115 L-311 Pompa 114 H-310 Rotary Vacuum Filter 113 L-311 Pompa 112 L-212 Reaktor 111 L-211 Pompa 110 M-140 Pompa 1

9 M-120 Premixer H2SO4 1

8 L-141 Premixer CaCO3 1

7 F-130 Pompa 1

6 L-131 Tangki Penyimpan H 2 SO 4 1

5 J-123 Pompa 14 J-122 Screw Conveyor 13 J-121 Bucket Elevator 12 F-110 Screw Conveyor 1

1 F-110 Hopper 1

No Kode Alat Nama Alat Jumlah

PABRIK GYPSUM DARI KALSIUM KARBONAT (CaCO3) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) DENGAN PROSES SINTESIS

FAKULTAS VOKASIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA2018

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

Diperiksa Oleh :Ir. Budi Setiawan, MT

NIP. 19540220 198701 1 001

Digambar Oleh:Nuansa Apsari

Farihah Naafiumamah1041150000002210411500000069

Cooling Water Return

Steam Kondensat

(kg/hari)

Cooling Water

(kg/hari)

Aliran Massa

(kg/hari)

Produk

Tekanan (atm)

Water Proses (kg/hari)

Steam (kg/hari)

Keterangan Simbol Keterangan

Bahan BakuTemperatur

(0C)

Simbol

WP

S

SC

CW

CWTR

0,271855

Nomer massa (kg)31

0,02

0,0007

0,0001

0,00003

0,00002

0,000005

0

0,001

0,25

45215,64 45215,64Steam 1.436,06 1.436,06 12999,2 12999,25458,74

5873,95

30

415,21

16626,67

18333,34

29

2000

2000

281390,54

44,5

4,45

2,23

1,11

0,32

195,02

68,5

19 209 10 11 12 13 14komponen

1 2 3 4 5 6 7 81418,94

27CaCO3 11.066,95 11.066,95 11.066,95

21 22 23 24 25 2615 16 17 18

MgCO3 44,54 44,54 44,54

1390,42 0,14 0,121390,56 28,38

44,51 0,9145,41

0,094,54SiO2 4,45 4,45 4,45

44,5 0,0045 0,004

2,27Al2O3 2,23 2,23 2,23

4,45 0,0004 0,00044,45

Fe2O3 1,11 1,11 1,11 1,11 0,021,14

2,23 0,0002 0,00022,23 0,05

15,91Na2O 5,57 5,57 5,57

1,11 0,0001 0,0001

H2O 11,14 11,14 11.136,00 11.147,13 227,27 227,27

0,32 0,00003 0,000030,32 15,59

168129,33 168129,33 15715,45 1363,12 66792,9510908,73 11136 11136 52440,6

3356,6211136 11136 3425,12H2SO4 11136 11136

195,02 0 0

16966,2CaSO4.2H2O

68,5 0,01 0,168,5

CO2

16625,25 1,66 1,4116626,91 339,32

H2CO3

4257,08

Udara Kering10.909 22.272 12.999 12.999 22.272 74.320Total 11.136 11.136 11.136 1.436 22.272 1.436 11.363 11.363

25.542,06 25.542,0645215,6418331,8 25542,06 25542,06 1,81523 1,63473 45215,644.257 168.129 168.129 15.715 19501,71 70533,93

DIGAMBAR OLEH:

1. Nuansa Apsari 104115000000022

2. Farihah Naafiumamah 104115000000069

DIPERIKSA OLEH

Ir. Budi Setiawan, MT. 19540220 198701 1 001

FLOWSHEET

PABRIK GYPSUM DARI KALSIUM KARBONAT DAN ASAM SULFAT DENGAN PROSES

SINTESIS

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS VOKASI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2018

L-512 Pompa Air Sanitasi 1

F-511 Tangki Desinfektan 1

F-510 Tangki Penampung Air Sanitasi 1

L-411 Pompa Air Proses 1

F-410 Tangki Penampung Air Proses 1

L-331 Pompa Air Umpan Boiler 1

F-330 Tangki Penampung Air Boiler 1

D-320 Anion Exchanger 1

L-312 Pompa Air Softener 1

L-311 Pompa Air Jernih 1

D-310 Kation Exchanger 1

F-212 Bak Penampung Air Jernih 1

L-211 Pompa Air Bersih 1

D-210 Sand Filter 1

F-134 Bak Penampung Air Bersih 1

F-133 Bak Penampung Lumpur 1

L-132 Pompa Lumpur 1

F-131 Bak Penampung Lumpur Sementara 1

H-130 Clarifier 1

F-121 Tangki Ca(H)2 1

M-120 Tangki Flokulasi 1

F-112 Tangki Tawas 1

L-111 Pompa Air Sungai 1

M-110 Tangki Koagulasi 1

KODE NAMA ALAT JUMLAH

pabrik gypsum dari kalsium karbonat (caco3 dan asam …

Documents