TUGAS KHUSUS
E. Evaluasi Heat Loss
Data-data yang digunakan dalam perhitungan evaluasi heat loss pada
plant 1-2 adalah sebagai berikut:
1. Data primer
Data ini diperoleh dari Departemen Produksi Plant 1-2 berupa Daily report
Operation pada tanggal 10 April 2013. Adapun data yang digunakan meliputi
data-data sebagai berikut:
a. Komposisi raw meal dan ultimate analysis batubara b. Net Heating Value (NHV) batubara
82 c. Kapasitas blower udara primer, sekunder, dan udara pendingin
d. Bukaan damper dari blower udara pendingin 2. Data Sekunder
Data ini diperoleh dari literatur dan studi pustaka yang meliputi: a. Panas jenis bahan dan air, udara, dan batubara
b. Kelembaban relatif udara c. Densitas udara
d. Panas penguapan air
Data-data primer dan sekunder tersebut digunakan dalam perhitungan neraca massa dan neraca energi (panas). Neraca massa dan neraca energi yang terhitung selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung total heat loss dalam sistem kiln. Dari hasil perhitungan heat loss, efisiensi penggunaan energi dapat diketahui.
Suspension Preheater
Rotary Kiln Air Quenching
Cooler Dust return 12.579,17 kg/jam Raw meal 125.791,67 kg/jam SP flue gas 136.190,77 kg/jam SP primary air 3.483,67 kg/jam SP coal 3.366,67 kg/jam Secondary air 52.043,64 kg/jam Hot clinker 72.060,47 kg/jam Exhaust gas 135.313,45 kg/jam Tertiary air 20.817,45 kg/jam Kiln flue gas
77.602,17 kg/jam Hot meal
82.291,22 kg/jam
Kiln coal 7.266,67 kg/jam
Kiln primary air 8.061,12 kg/jam
Quenching air 208.174,54 kg/jam
Cold clinker 72.060,47 kg/jam
83 F. Perhitungan Neraca Massa
Hasil perhitungan neraca massa di suspension preheater:
Suspension Preheater
Raw meal Dust return
SP Flue gas
Kiln flue gas Hot meal
SP coal SP primary air
Tertiary air
Gambar 6. Diagram Alir Suspension Preheater
Tabel 10. Neraca Massa di Suspension Preheater Arus Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam
Raw meal 125.791,67
Coal SP 3.366,67
Udara primer SP 3.483,20 Gas buang kiln 77.602,17 Udara tersier 20.817,45
Dust return 12.579,17
Hot meal 82.291,22
Gas buangan SP 136.190,77
Total 231.061,15 231.061,15
Massa tidak terhitung = massa masuk – massa keluar (21) = 231.061,15 – 231.061,15
= 0,00 kg/jam
= 0,00 %
84 Hasil perhitungan neraca massa di rotary kiln:
Rotary Kiln Hot meal
Kiln flue gas
Kiln primary air Kiln coal
Hot clinker Secondary air
Gambar 7. Diagram Alir Rotary Kiln
Tabel 11. Neraca Massa di Rotary Kiln
Arus Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam
Hot meal 82.291,22
Coal kiln 7.266,67
Udara primer kiln 8.061,12 Udara sekunder 52.043,64
Clinker panas 72.060,47
Gas buangan kiln 77.602,17
Total 149.662,64 149.662,64
Massa tidak terhitung = 149.662,64 – 149.662,64 = 0,00 kg/jam
85 Hasil perhitungan neraca massa di air quenching cooler:
Air Quenching Cooler
Hot clinker
Tertiary air Exhaust gas
Quenching air
Cold clinker Secondary air
Gambar 8. Diagram Alir Air Quenching Cooler
Tabel 12. Neraca Massa di Air Quenching Cooler Arus Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam
Clinker panas 72.060,47 Udara pendingin 208.174,54 Clinker dingin 72.060,47 Exhaust gas 135.313,45 Udara tersier 20.817,45 Udara skunder 52.043,64 Total 280.235,01 280.235,01
Massa tidak terhitung = 280.235,01 – 280.235,01 = 0,00 kg/jam
86 Detail perhitungan untuk neraca massa di tiap alat adalah sebagai berikut.
1. Neraca Massa di Suspension Preheater a. Massa masuk suspension preheater
(1) Raw meal
Massa raw meal masuk SP = 125,79 ton/jam = 125.791,67 kg/jam
(Daily Report Operation, 10 April 2013)
Tabel 13. Hasil Analisis Komposisi Raw Meal Komponen Komposisi, % wt SiO2 13,16 Al2O3 3,26 Fe2O3 1,92 CaO 42,15 MgO 2,43
Proceed Material Inquiry by Stage, 10 April 2013
= 75,23 % wt = 5,08 % wt
Komposisi raw meal menjadi:
Tabel 14. Komposisi Raw Meal Komponen Komposisi, % wt SiO2 13,16 Al2O3 3,26 Fe2O3 1,92 CaCO3 75,23 MgCO3 5,08 Total 98,65
87 Asumsi moisture content dari raw meal sebesar 0,20 % wt.
Total komposisi raw meal basah menjadi 98,85 % wt.
Tabel 15. Komposisi Raw Meal Terkoreksi
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
SiO2 13,32 16.750,54 60,08 278,78 Al2O3 3,29 4.142,57 101,96 40,63 Fe2O3 1,94 2.444,82 159,69 15,31 CaCO3 76,11 95.736,09 100,09 956,53 MgCO3 5,14 6.463,14 84,31 76,66 H2O 0,20 254,50 18,02 14,13 Total 100,00 125.791,67 1.382,04 (2) Batubara SP
Massa batubara masuk SP = 3,37 ton/jam = 3.366,67 kg/jam
(Daily Report Operation, 10 April 2013)
Tabel 16. Komposisi Batubara Komponen Komposisi, % wt C 61,56 H 5,33 O 30,92 N 1,59 S 0,61 Total 100,00 QARD, 2012
88
Moisture content dari batubara SP sebesar 8,01 % wt (Daily Report Operation, 10 April 2013). Total komposisi batubara SP basah menjadi
108,01 % wt.
Tabel 17. Komposisi Batubara Terkoreksi
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
C 56,99 1.918,71 12,01 159,75 H 4,94 166,27 1,01 164,96 O 28,62 963,64 16,00 60,23 N 1,47 49,51 14,01 3,54 S 0,56 18,93 32,07 0,59 H2O 7,41 249,60 18,02 13,85 Total 100,00 3.366,67 402,92 (3) Udara primer SP Data udara lingkungan:
Suhu dan tekanan = 35 ºC / 1 atm Massa jenis udara = 0,9952 kg/m3
Kelembaban udara = 0,03 kg air/kg udara kering Berat molekut rata-rata = 28,85 kg/kmol
Kapasitas blower = 3.500 m3/jam
Damper opening = 100 %
Massa udara = kapasitas blower × ρ udara × damper opening (27) = 3.500 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 1
89
= 101,45 kg/jam
Massa udara kering = massa udara – massa air dalam udara (28) = 3.483,20 – 101,45
= 3.381,75 kg/jam
= 117,22 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × mol udara kering (30) = 0,79 × 117,22 kmol/jam
= 92,60 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × mol udara kering (31) = 0,21 × 117,22 kmol/jam
= 24,62 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = mol N2 dalam udara × BM N2 (32) = 92,60 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
= 2.594,08 kg/jam
Massa O2 dalam udara = mol O2 dalam udara × BM O2 (33) = 24,62 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
90 (4) Gas buangan kiln
Massa gas buangan kiln masuk suspension preheater dihitung di neraca massa kiln.
(5) Udara tersier
Massa udara tersier masuk suspension preheater dihitung di neraca massa air quenching cooler.
b. Massa keluar suspension preheater (1) Dust return
Asumsi %dust return = 10 % wt
Massa dust return = %dust return × massa raw meal (34) = 0.1 × 125.791,67 kg/jam
= 12.579,17 kg/jam
Tabel 18. Komposisi Dust Return
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
SiO2 13,32 1.675,05 60,08 27,88 Al2O3 3,29 414,26 101,96 4,06 Fe2O3 1,94 244,48 159,69 1,53 CaCO3 76,11 9.573,61 100,09 95,65 MgCO3 5,14 646,31 84,31 7,67 H2O 0,20 25,45 18,02 1,41 Total 100,00 12.579,17 138,20
91 Tabel 19. Komposisi Raw Meal Setelah Dust Return
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
SiO2 13,32 15.075,49 60,08 250,91 Al2O3 3,29 3.728,31 101,96 36,57 Fe2O3 1,94 2.200,34 159,69 13,78 CaCO3 76,11 86.162,49 100,09 860,88 MgCO3 5,14 5.816,83 84,31 68,99 H2O 0,20 229,05 18,02 12,71 Total 100,00 113.212,50 1.243,83 (2) Hot meal
Derajad kalsinasi = 75 % mole Reaksi kalsinasi CaCO3:
CaCO3 CaO + CO2 (13)
Tabel 20. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi CaCO3 di SP dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
CaCO3 860,88 645,66 215,22 kmol/jam
CaO 645,66 645,66 kmol/jam
CO2 645,66 645,66 kmol/jam
Tabel 21. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi CaCO3 di SP dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
CaCO3 86.162,49 64.621,86 21.540.62 kg/jam
CaO 36.206,80 36.206.80 kg/jam
CO2 28.415,07 28.415.07 kg/jam
Reaksi kalsinasi MgCO3:
92 Tabel 22. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi MgCO3 di SP dalam kmol/jam
Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
MgCO3 68,99 51,74 17,25 kmol/jam
MgO 51,74 51,74 kmol/jam
CO2 51,74 51,74 kmol/jam
Tabel 23. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi MgCO3 di SP dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
MgCO3 5.816,83 4.362,62 1.454,21 kg/jam
MgO 2.085,45 2.085,45 kg/jam
CO2 2.277,17 2.277,17 kg/jam
Tabel 24. Komposisi Hot Meal Masuk Rotary Kiln
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
SiO2 18,32 15.075,49 60,08 250,91 Al2O3 4,53 3.728,31 101,96 36,57 Fe2O3 2,67 2.200,34 159,69 13,78 CaCO3 26,18 21.540,62 100,09 215,22 MgCO3 1,77 1.454,21 84,31 17,25 CaO 44,00 36.206,80 56,08 645,66 MgO 2,53 2.085,45 40,30 51,74 Total 100,00 82.291,22 1.231,12 (3) Gas buangan SP
Pembakaran batubara di suspension preheater. Pembakaran unsur karbon (C)
Reaksi pembakaran karbon dari batubara:
93 Tabel 25. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Karbon di SP dalam kmol/jam
Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
C 159,75 159,75 kmol/jam
O2 159,75 159,75 kmol/jam
CO2 159,75 159,75 kmol/jam
Tabel 26. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Karbon di SP dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
C 1.918,71 1.918,71 kg/jam
O2 5.111,81 5.111,81 kg/jam
CO2 7.030,52 7.030,52 kg/jam
Pembakaran unsur hidrogen (H)
Reaksi pembakaran hidrogen dari batubara:
2H2 + O2 → 2H2O (36)
Tabel 27. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Hidrogen di SP dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
H2 82,48 82,48 kmol/jam
O2 41,24 41,24 kmol/jam
H2O 82,48 82,48 kmol/jam
Tabel 28. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Hidrogen di SP dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
H2 166,27 166,27 kg/jam
O2 1.319,65 1.319,65 kg/jam
H2O 1.485,92 1.485,92 kg/jam
Pembakaran unsur belerang (H)
Reaksi pembakaran belerang dari batubara:
94 Tabel 29. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Belerang di SP dalam kmol/jam
Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
S 0,59 0,59 kmol/jam
O2 0,59 0,59 kmol/jam
SO2 0,59 0,59 kmol/jam
Tabel 30. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Belerang di SP dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
S 18,93 18,93 kg/jam
O2 18,89 18,89 kg/jam
SO2 37,82 37,82 kg/jam
Dari hasil perhitungan stoichiometri pembakaran batubara di atas, dapat disimpulkan bahwa banyaknya oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran batubara adalah sebesar 6.450,35 kg/jam.
Komponen-kmponen yang terdapat dalam gas buangan SP antara lain: Gas karbon dioksida (CO2)
- CO2 hasil pembakaran batubara SP : 7.030,52 kg/jam - CO2 hasil kalsinasi CaCO3 di SP : 28.415,07 kg/jam - CO2 hasil kalsinasi MgCO3 di SP : 2.277,17 kg/jam - CO2 dari gas buangan kiln : 25.405,54 kg/jam + Massa CO2 total keluar SP : 63.128,29 kg/jam
95 Uap air (H2O)
- H2O dari raw meal : 229,05 kg/jam
- H2O dari batubara SP : 249,60 kg/jam - H2O hasil pembakaran batubara SP : 1.485,92 kg/jam - H2O dari udara primer SP : 101,45 kg/jam - H2O dari udara tersier : 606,33 kg/jam - H2O dari gas buangan kiln : 5.496,60 kg/jam + Massa CO2 total keluar SP : 8.168,96 kg/jam
Gas belerang dioksida (SO2)
- SO2 hasil pembakaran batubara SP : 37,82 kg/jam - SO2 dari gas buangan kiln : 81,63 kg/jam + Massa SO2 total keluar SP : 119,44 kg/jam
Gas nitrogen (N2)
- N2 dari batubara SP : 49,51 kg/jam - N2 dari udara primer SP : 2.594,08 kg/jam - N2 dari udara tersier : 15.503,60 kg/jam - N2 dari gas buangan kiln : 44.869,31 kg/jam + Massa N2 total keluar SP : 63.016.50 kg/jam
Gas oksigen (O2)
- O2 dari batubara SP : 963,64 kg/jam - O2 dari udara primer SP : 787,67 kg/jam - O2 dari udara tersier : 4.707,52 kg/jam - O2 dari gas buangan kiln : 1.749,10 kg/jam - O2 untuk pembakaran batubara SP : - 6.450,35 kg/jam + Massa O2 total keluar SP : 1.757,58 kg/jam
96 Tabel 31. Komposisi Gas Buangan Suspension Preheater
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
CO2 46,35 63.128,29 44,01 1.434,42 H2O 6,00 8.168,96 18,02 453,45 SO2 0,09 119,44 64,06 1,86 N2 46,27 63.016,50 28,01 2.249,51 O2 1,29 1.757,58 32,00 54,93 Total 100,00 136.190,77 4.194,17
2. Neraca Massa di Rotary Kiln a. Massa masuk rotary kiln
(1) Hot meal
Massa hot meal masuk rotary kiln dihitung di neraca massa suspension
preheater.
(2) Batubara kiln
Massa batubara kiln = 7,27 ton/jam = 7.266,67 kg/jam
Daily Report Operation, 10 April 2013
Tabel 32. Komposisi Batubara Kiln
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
C 56,99 4.141,38 12,01 344,81 H 4,94 358,88 1,01 356,06 O 28,62 2.079,94 16,00 130,00 N 1,47 106,87 14,01 7,63 S 0,56 40,86 32,07 1,27 H2O 7,41 538,74 18,02 29,90 Total 100,00 7.266,67 869,67
97 (3) Udara primer kiln
Kapasitas blower = 8.100 m3/jam
Damper opening = 100 %
Massa udara = 8.100 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 1 = 8.061,12 kg/jam
= 234,79 kg/jam
Massa udara kering = 8.061,12 – 234,79 = 7.826,33 kg/jam
Mol udara kering = 271,27 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × 271,27 kmol/jam = 214,31 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × 271,27 kmol/jam = 56,97 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = 214,31 kmol/jam × 28,01 kg/kmol = 6.003,44 kg/jam
Massa O2 dalam udara = 56,97 kmol/jam × 32,00 kg/kmol = 1.822,89 kg/jam
98 (4) Udara sekunder
Udara sekunder masuk rotary kiln dihitung di neraca massa air
quenching cooler.
b. Massa keluar rotary kiln (1) Clinker panas
Kalsinasi CaCO3 di rotary kiln:
Tabel 33. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi CaCO3 di Kiln dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
CaCO3 215,22 215,22 kmol/jam
CaO 645,66 215,22 860,88 kmol/jam
CO2 215,22 215,22 kmol/jam
Tabel 34. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi CaCO3 di Kiln dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
CaCO3 21.540,62 21.540,62 kg/jam
CaO 36.206,80 12.068,93 48.275,73 kg/jam
CO2 9.471,69 9.471,69 kg/jam
Kalsinasi MgCO3 di rotary kiln:
Tabel 35. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi MgCO3 di Kiln dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
MgCO3 17,25 17,25 kmol/jam
MgO 51,74 17,25 68,99 kmol/jam
99 Tabel 36. Stoichiometri Reaksi Kalsinasi MgCO3 di Kiln dalam kg/jam
Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
MgCO3 1.454,21 1.454,21 kg/jam
MgO 2.085,45 695,15 2.780,60 kg/jam
CO2 759,06 759,06 kg/jam
Tabel 37. Komposisi Clinker Panas
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
SiO2 20,92 15.075,49 60,08 250,91 Al2O3 5,17 3.728,31 101,96 36,57 Fe2O3 3,05 2.200,34 159,69 13,78 CaO 66,99 48.275,73 56,08 860,88 MgO 3,86 2.780,60 40,30 68,99 Total 100,00 72.060,47 1.231,12
(2) Gas buangan kiln
Pembakaran batubara di rotary kiln. Pembakaran unsur karbon (C)
Tabel 38. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Karbon di Kiln dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
C 344,81 344,81 kmol/jam
O2 344,81 344,81 kmol/jam
CO2 344,81 344,81 kmol/jam
Tabel 39. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Karbon di Kiln dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
C 4.141,38 4.141,38 kg/jam
O2 11.033,42 11.033,42 kg/jam
100 Pembakaran unsur hidrogen (H)
Tabel 40. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Hidrogen di Kiln dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
H2 178,03 178,03 kmol/jam
O2 89,01 89,01 kmol/jam
H2O 178,03 178,03 kmol/jam
Tabel 41. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Hidrogen di Kiln dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
H2 358,88 358,88 kg/jam
O2 2.848,35 2.848,35 kg/jam
H2O 3.207,24 3.207,24 kg/jam
Pembakaran unsur belerang (S)
Tabel 42. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Belerang di Kiln dalam kmol/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
S 1,27 1,27 kmol/jam
O2 1,27 1,27 kmol/jam
SO2 1,27 1,27 kmol/jam
Tabel 43. Stoichiometri Reaksi Pembakaran Belerang di Kiln dalam kg/jam Komponen Mula-mula Bereaksi Setimbang Satuan
S 44,86 44,86 kg/jam
O2 40,77 40,77 kg/jam
SO2 81,63 81,63 kg/jam
Dari hasil perhitungan stoichiometri pembakaran batubara di atas, dapat disimpulkan bahwa banyaknya oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran batubara adalah sebesar 13.922,54 kg/jam.
101 Komponen-kmponen yang terdapat dalam gas buangan SP antara lain:
Gas karbon dioksida (CO2)
- CO2 hasil pembakaran batubara kiln : 15.174,79 kg/jam - CO2 hasil kalsinasi CaCO3 di kiln : 9.471,69 kg/jam - CO2 hasil kalsinasi MgCO3 di kiln : 759,06 kg/jam + Massa CO2 total keluar kiln : 25.405,54 kg/jam
Uap air (H2O)
- H2O dari batubara kiln : 538,74 kg/jam - H2O hasil pembakaran batubara kiln : 3.207,24 kg/jam - H2O dari udara primer kiln : 234,79 kg/jam - H2O dari udara sekunder : 1.515,83 kg/jam + Massa H2O total keluar kiln : 5.496,60 kg/jam
Gas belerang dioksida (SO2)
SO2 hasil pembakaran batubara kiln : 81,63 kg/jam
Gas nitrogen (N2)
- N2 dari batubara kiln : 106,87 kg/jam - N2 dari udara primer kiln : 6.003,44 kg/jam - N2 dari udara sekunder : 38.758,99 kg/jam + Massa N2 total keluar kiln : 44.869,31 kg/jam
Gas oksigen (O2)
- O2 dari batubara kiln : 2.079,94 kg/jam - O2 dari udara primer kiln : 1.822,89 kg/jam - O2 dari udara sekunder : 11.768,81 kg/jam - O2 untuk pembakaran batubara SP : -13.922,54 kg/jam + Massa O2 total keluar kiln : 1.749,10 kg/jam
102 Tabel 44. Komposisi Gas Buangan Rotary Kiln
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
CO2 32,74 25.405,54 44,01 577,27 H2O 7,08 5.496,60 18,02 305,11 SO2 0,11 81,63 64,06 1,27 N2 57,82 44.869,31 28,01 1.601,71 O2 2,25 1.749,10 32,00 54,66 Total 100,00 77.602,17 2.540,03
3. Neraca Massa di Air Quenching Cooler a. Massa masuk air quenching cooler
(1) Clinker panas
Massa clinker panas masuk air quenching coler dihitung di neraca massa
rotary kiln.
(2) Udara pendingin
Throat fan 1
Kapasitas blower = 29.319 m3/jam
Damper opening = 20 %
Massa udara = 29.319 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 0,20
= 5.835,65 kg/jam
= 169,97 kg/jam
Massa udara kering = 5.835,65 – 169,97
= 5.665,68 kg/jam
103 Mol N2 dalam udara = 0,79 × 196,38 kmol/jam
= 155,14 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × 196,38 kmol/jam
= 41,24 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = 155,14 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
= 4.346,05 kg/jam
Massa O2 dalam udara = 41,24 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
= 1.319,64 kg/jam
Throat fan 2
Kapasitas blower = 23.707 m3/jam
Damper opening = 90 %
Massa udara = 23.707 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 0,90
= 21.233,89 kg/jam
= 618,46 kg/jam
Massa udara kering = 21.233,89 – 618,46
= 20.615,42 kg/jam
Mol udara kering = 714,56 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × 714,56 kmol/jam
104 Mol O2 dalam udara = 0,21 × 714,56 kmol/jam
= 150,06 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = 564,52 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
= 15.813,73 kg/jam
Massa O2 dalam udara = 150,06 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
= 4.801,69 kg/jam
Cooling fan 1
Kapasitas blower = 84.050 m3/jam
Damper opening = 85 %
Massa udara = 84.050 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 0,85
= 71.099,58 kg/jam
= 2.070,86 kg/jam
Massa udara kering = 71.099,58 – 2.070,86
= 69.028,71 kg/jam
Mol udara kering = 2.392,65 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × 2.392,65 kmol/jam
= 1.890,19 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × 2.392,65 kmol/jam
105 Massa N2 dalam udara = 1.890,19 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
= 52,950,72 kg/jam
Massa O2 dalam udara = 502,46 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
= 16.078,00 kg/jam
Cooling fan 2
Kapasitas blower = 78.831 m3/jam
Damper opening = 80 %
Massa udara = 78.831 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 0,80
= 62.762,09 kg/jam
= 1.828,02 kg/jam
Massa udara kering = 62.762,09 – 1.828,02
= 1.828,02 kg/jam
Mol udara kering = 2.112,07 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × 2.112,07 kmol/jam
= 1.668,54 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × 2.112,07 kmol/jam
= 443,54 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = 1.668,54 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
106 Massa O2 dalam udara = 443,54 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
= 14.192,61 kg/jam
Cooling fan 3
Kapasitas blower = 49.268 m3/jam
Damper opening = 65 %
Massa udara = 49.268 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 0,65 = 31.870,48 kg/jam
= 928,27 kg/jam
Massa udara kering = 31.870,48 – 928,27
= 30.942,22 kg/jam
Mol udara kering = 1.072,51 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × 1.072,51 kmol/jam
= 847,28 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × 1.072,51 kmol/jam
= 225,23 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = 847,28 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
= 23.735,23 kg/jam
Massa O2 dalam udara = 225,23 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
107
Cooling fan 4
Kapasitas blower = 25.745 m3/jam
Damper opening = 60 %
Massa udara = 25.745 m3/jam × 0,9952 kg/m3 × 0,60
= 15.372,85 kg/jam
= 447,75 kg/jam
Massa udara kering = 15.372,85 – 447,75
= 14.925,10 kg/jam
Mol udara kering = 517,33 kmol/jam
Mol N2 dalam udara = 0,79 × 517,33 kmol/jam
= 408,69 kmol/jam
Mol O2 dalam udara = 0,21 × 517,33 kmol/jam
= 108,64 kmol/jam
Massa N2 dalam udara = 408,69 kmol/jam × 28,01 kg/kmol
= 11.448,78 kg/jam
Massa O2 dalam udara = 108,64 kmol/jam × 32,00 kg/kmol
108 Massa total udara masuk cooler = 208.174,54 kg/jam
Massa total uap air dalam udara = 6.063,34 kg/jam Massa total udara kering = 202.111,21 kg/jam Massa total N2 masuk cooler = 155.035,97 kg/jam Massa total O2 masuk cooler = 47.075,24 kg/jam
b. Massa keluar air quenching cooler Asumsi distribusi udara dari cooler: Udara tersier = 10 % wt
Udara sekunder = 25 % wt
Exhaust gas = 65 % wt
(1) Clinker dingin
Massa dan komposisi clinker dingin dianggap sama dengan massa dan komposisi clinker panas. Massa dan komposisi clinker panas dihitung di neraca massa rotary kiln.
(2) Udara sekunder
Massa udara sekunder = 52.043,64 kg/jam
Tabel 45. Komposisi Udara Sekunder
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
H2O 2,91 1.515,83 18,02 84,14
N2 74,47 38.758,99 28,01 1.383,59
O2 22,61 11.768,81 32,00 367,79
109 (3) Udara tersier
Massa udara tersier = 20.817,45 kg/jam
Tabel 46. Komposisi Udara Tersier
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
H2O 2,91 606,33 18,02 33,66
N2 74,47 15.503,60 28,01 553,44
O2 22,61 4.707,52 32,00 147,12
Total 100,00 20.817,45 734,21
(4) Exhaust gas
Massa exhaust gas = 135.313,45 kg/jam
Tabel 47. Komposisi Exhaust Gas
Komponen Komposisi, % wt Massa, kg/jam BM, kg/kmol Mol, kmol/jam
H2O 2,91 3.941,17 18,02 218,77
N2 74,47 100.773,38 28,01 3.597,33
O2 22,61 30.598,91 32,00 956,25
Total 100,00 135.313,45 4.772,35