NASKAH PUBLIKASI PRARANCANGAN PABRIK GIPSUM Prarancangan Pabrik Gipsum Dengan Proses Desulfurisasi Gas Buang PLTU Kapasitas 2000 Ton/Tahun.

(1)

i

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK GIPSUM

DENGAN PROSES DESULFURISASI GAS BUANG PLTU

KAPASITAS 2000 TON/TAHUN

Oleh:

FATEKAH LINA NURMA WATI

D 500 090 015

DosenPembimbing:

1. Ir. Haryanto Abdul Rofiq, MS

NIDN: 0005076302

2. Kun Harismah, M.Si, Ph.D

NIDN : 0606016101

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

iii

SURAT PERNYATAAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Bismillaahirrahmaanirrohiim

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya:

Nama : Fatekah Lina Nurma Wati

NIM : D500 090 015

Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Kimia Jenis : Skripsi

Judul : PrarancanganPabrikGipsum dari Batu Gamping dan Gas buang PLTU dengan Proses Desulfurisasi Kapasitas 2000Ton/Tahun

Dengan ini menyatakan bahwa saya menyetujui untuk:

1. Memberikan hak bebas royalti kepada Perpustakaan UMS atas penulisan karya ilmiah saya, demi pengembangan ilmu pengetahuan,

2. Memberikan hak menyimpan, mengalihmediakan/mengalih formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, serta menampilkannya dalam bentuk softcopy untuk kepentingan akademis kepada Perpustakaan UMS, tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta,

3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan pihak Perpustakaan UMS, dari semua bentuk tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran hak cipta dalam karya ilmiah ini.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan semoga dapat digunakan sebagaimana semestinya.

Surakarta,16 Juli2013 Yang membuat pernyataan,

(4)

1

A. PENDAHULUAN

Perkembanganpembangunan di Indonsiapada era globalisasiinisemakinmeningkat.Hal

iniditandaidenganadanyaberbagaikegiatanpembangunanterkhususnyapembanguna nsecarafisik.Pembangunan

fisikmeliputikegiatanpembangunangedung-gedungbertingkat, jalanraya, pusatperbelanjaan,

dll.Adanyaberbagaikegiatanpembangunaniniberpengaruhterhadapkebutuhan

semen sebagaisalahsatu material bangunan yang

seringdanharusdigunakan.Peningkataankebutuhanindustri semen akanmeningkatan pula kebutuhan gypsum sebagaisalahsatubahanpembantudalam industry pembuatan semen yaituuntukmemperlambatwaktupengerasan. Selaindimanfaatkandalamindustri semen, gipsumjugadapatdigunakansebagai plaster dan yang paling umumdigunakanadalahsebagaipapandinding.

Kebutuhangipsum di Indonesia

dicukupidenganproduksidalamnegerimaupunimpordariluarnegeri.Produksigipsum di Indonesia masihbelummencukupiuntukmemenuhikebutuhangipsum di Indonesia

sehinggamasihdiperlukanimpordariluarnegeri.Untukmengurangikegiatanimporgip sum, makaperludidirikanindustrigipsum di Indonesia.Denganpendirian industry gipsumdiharapkanmampumencukupikebutuhangipsum di Indonesia. Salah satu proses yang digunakandalampembuatangipsumadalahdesulfurisasi gas buangPembangkitListrikTenagaUap (PLTU).

PLTU dalammelaksanakanproduksinya,

menggunakanbatubarasebagaisumberbahanbakar yang

kemudiandigunakanuntukmememanaskan air yang diubahmenjadisteam penggerakturbinlistrik. Dalam proses pembakaranbatubara, PLTU akanmenghasilkansejumlahbesar gas buangdimanaterkandung gas beracundanberbahayajikalangsungdibuangkelingkungan.

Olehsebabituperluadanya proses recovery gas buang (SO2)

(5)

2

B. PERANCANGAN KAPASITAS

Pabrikgipsuminiadalahpabrik yang memanfaatkanlimbahdari proses pembakaranbatubara di PLTU Paiton yang terletak di KabupatenProbolinggo, ProvinsiJawaTimur yang menghasilkan gas yaitu gas SO2 yang

apabiladibuanglangsungkelingkunganakanmengakibatkanefekkerusakanlingkunga

nsepertiefekrumahkacadanpemanasan global.

SO2jugadiperolehdarihasilpembakaran sulfur yang berlimpah.

Untukmengurangidampak yang ditimbulkanmakaperluadanyateknologi yang bias menginovasi agar gas buangtersebut bias terprosesmenjadiproduk yang bernilaijual. Olehkarenaitu di pilih proses desulfurisasi gas buangsebagaialternatifdalammemproduksigipsum.

Proses desulfurisasimenggunakan

SO2sebagaisalahsatureaktannyasehinggauntukmenentukankapasitaspabrikgipsumi

nisangatbergantungdarijumlah gas buang (SO2) yang

dapatterkonversimenjadigipsum. PLTU Paitonmenghasilkan gas buangsebesar

136,59 kg/jam dengankandungan SO2yaitu 6,9%

sehinggadiperolehbahanbakusebesar 0,94 kg/jam.

Makadariitupabrikgipsuminidibangundengankapasitas 20 ton per tahun.Denganpemilihankapasitastersebutdiharapkandapatmengurangidampakemis i gas SO2danmemenuhikebutuhangipsum di Indonesia. Berdasarkan factor

ketersediaanbahanbaku, pemasaran, transportasi, tenagakerja, jugapnyediaanutilitas, makalokasipabrikditetapkan di dalamkawasan PLTU

Paiton, Probolinggo, JawaTimur.

(6)

3

C. PROSES PEMBUATAN GIPSUM DENGAN PROSES

DESULFURISASI GAS BUANG PLTU

Proses pembuatangipsumdilakukandengan proses desulfurisasi gas buang PLTU. BatuGamping (CaO) direaksikandengansejumlah air didalamMixersehinggaakanterbentuklarutanCa(OH)2. Gas SO2 yang

dihasilkandalam proses pembakaranbatubara PLTU akandiinjeksikankedalam absorber padabagianbawahdanakandikontakkandenganlarutanCa(OH)2 yang

disemprotkanmelaluibagianatasmenara absorber.

Padasisilaindibagianbawahmenarajugadiinjeksikansejumlahudara. Di dalam absorber akanterjadireaksikimiadanmekanismedifusi gas SO2masukkedalamlarutanCa(OH)2danakanmembentuklumpur CaSO4.

Reaksiiniberlangsungpadasuhu 50°C dantekanan 1,1 atm. Lumpur yang terbentukselanjutnyaakanmelalui proses pemurnianlagi di dalam thickener dan filter. Akhirdari proses pembuatangipsumadalahpembentukangipsumanhidrit (CaSO4.2H2O) melalui proses pemanasanpadarentangsuhu 150-200°C

(Fernandez, dkk, 1997).

D. TINJAUAN KINETIKA

(7)

4

= 26,6653kmol/m3

Reaksidiatasmerupakanreaksiorde1

karenalajureaksiberbandinglurusdengankonsentrasidarizatpereaksi.

(8)

5 = 2,9957/detik

Sehinggapersamaankecepatanreaksipembuatangipsumadalah : k = 2,9957/detik

E. KEGUNAAN PRODUK

Adapunkegunaangipsumantaralainsebagai:

a. Bahanpembantupembuatan semen,

yaitusebagaibahanuntukmemperlambatpengerasanpada semen. b. Padabidangkedokterandanfarmasi, digunakansebagaibahanplester. c. Padaindustri cat, digunakansebagaibahanpengisidancampuran cat putih. d. Padaindustrikeramik, digunakansebagaibahanpengisi.

e. Padaindustrileketronika, digunakansebagaibahanpembuatankomponen-komponenelektronika.

F. TINJAUAN PROSES SECARA UMUM

Pembuatangipsummelalui proses desulfurisasi gas buang PLTU secaraumumyaituterjadimelaluiduareaksi.

Reaksipertamayaitureaksiantarabatugamping (CaO) dengansejumlah air membentuklarutanCa(OH)2kemudianlarutanCa(OH)2 yang

dihasilkanakandisempotkandaribagianatasmenara absorber yang sebelumnyapadabagianbawahmenaradiinjeksikan gas buang (SO2)

danudaradarisisi yang

berbedasehinggaakanterjadireaksikimiadanmekanismedifusi gas SO2kedalamlarutanCa(OH)2sehinggaterbentuklumpur CaSO4.

Keseluruhanreaksiterjadi di dalam absorber yang berlangsungpadasuhu 50°C dantekanan 1,1 atm. Lumpur CaSO4 yang terbentukselanjutnyadimurnikanlagi di

dalamthickener danfilter. Tahapakhir proses pembuatangipsumadalah proses pengeringan di dalamdryeruntukmembentukgipsumanhidrit, CaSO4.2H2O

(9)

(10)

7

Ball Mill Mixer Absorber Thickener Filter

Arus 1

(11)

8 Ball Mill Mixer Absorber Thickener Filter

Arus 1

(12)

9

H. SPESIFIKASI ALAT UTAMA PROSES

Berikutinimerupakanspesifikasialat proses produksigipsum.

1. Absorber

Kode : D-101

Fungsi Mereaksikanflue gassebesar13.658,90 kg/jam dankalsiumhidroksidasebesar 107,48 kg/jam padafasepadatmenjadikalsiumsulfatsebesar 196,30 kg/jam

KondisiOperasi

Suhu : 73,03°C

Tekanan : 1,1 atm

Bahan : Stainless Steel

DimensiAbsorber

TinggiPacking : 6,10 m Tinggimenara : 7,31 m Diameter menara : 2,1

Jenispacking : Rascig Ring Tinggishell : 3/16 in Tinggihead : 12,26 in

Tebalhead : 3/16 in

Harga : US $ 54.764,4

(13)

10

2. Mixer

Kode : M-101

Fungsi MelarutkanumpanCaOsebesar 82,34 kg/jam dengan H2O sebesar 52,79kg/jam

KondisiOperasi

Suhu : 30°C

Tekanan : 1atm

Bahan : Carbon steel

DimensiMixer

Tinggishell : 1,06 m Diameter shell : 1,06 m Volume tangki : 0,82 m3 Volume shell : 0,82 m3 Volume head : 0,23 m3

Tebalshell : ¼ in

Tebalhead : ¼ in

Pengaduk

Jenis : Turbindengan 6 blade disk standard Jumlahbaffle : 6 buah

Jumlahpengaduk : 1 buah Diameter impeller : 0,34 m Panjangimpeller : 0,07 m Lebarbuffle : 0,03 m Putaranpengaduk : 176,34 rpm Power motor : 1 Hp

Jumlah : 1 buah

Harga : US $ 87.337,54

(14)

11

3. Thickener

Kode : H-101

Fungsi : Memisahkanpadatanimpuritasdidalamgipsum

Jumlah : 1

Tipe : Silinder

KondisiOperasi

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 50,27˚C

Bahan : Stainless Steel Luas Minimum : 70.286,41 m2

Kedalaman : 3,05 m

Harga : US $ 24.241,07

4. Filter

Kode : H-201

Fungsi Memisahkanpadatangipsumdarifiltrat air Kapasitas : 2.045,74 kg/jam

Tipe : Rotary drum vaccum filter Kondisioperasi

Temperatur : 73°C

Tekanan : 1 atm

Volume : 4,25 m3

Panjang : 7,66 m

Diameter : 10,33 m

Kecepatanputar : 2,2 rpm Luas drum : 19,04 m2 Power motor listrik : 0,56 Hp

Jumlah : 1 buah

(15)

12

Harga : US $ 264.222,31

I. ANALISIS EKONOMI

Pabrik gipsumini memerlukan modal tetap Rp 8.695.860.333,73 per tahun, modal kerja Rp 1.037.826.403,03per tahun. Keuntungan sesduah pajak sebsear Rp 4.203.213.036 per tahun. Dari analisis kelayakan ekonomi menghasilkan ROI sebelum pajak sebesar 68,58% dan sesudah pajak sebesar 42,03%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebear 1,27 tahun dan seudah pajak sebear 1,72 tahun. Break Event Point (BEP) sebesar 41,14% dengan Shut Down Point (SDP) sebesar 32,73%. Grafik analisisnya sebagai berikut

Gambar 3.GrafikAnalisisEkonomi

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0

M

il

iy

a

r

p

e

r

ta

h

u

n

Kapasitas Pabrik per tahun (%)

Sa

Fa

Va

Ra

(16)

13

J. KESIMPULAN

Pabrikgipsumdaribatugampingdan gas buang PLTU sertadandengan proses desulfurisasikapasitas2000 ton/tahundigolongkanpabrikberesikorendah, karenasuplaibahanbakudekat (non-impor) dandapatmengurangitingkatpenemaran

Hasilanalisiskelayakanekonomiadalahsebagaiberikut:

1. Pabrik direncanakan beroprasi selama 330 hari pertahun dengan jumlah karyawan 22 orang

2. Modal tetap sebesar Rp 8.695.860.333,73per tahun. 3. Modal kerja sebesar Rp 1.037.826.403,03per tahun.

4. Setelah dipotong pajak keuntungan mencapai Rp 4.203.213.036 per tahun. 5. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak sebesar 68,58% dan sesudah

pajak sebesar 42,03%.

6. Pay out time (POT) sebelum pajak sebesar 1,27 tahun dan setelah pajak 1,72 tahun.

7. Break event point (BEP) sebesar 41,14% 8. Shut down point (SDP) sebesar 32,73%

(17)

14

DAFTAR PUSTAKA

Faith, W.L., Keyes, D.B., and Clark, R.L., 1957, Industrial Chemistry, John Wiley and Sons, London.

Geankoplis, C.J. and J.F. Richardson, 1989, Design Transport Process and Unit Operation, Pegamon Press Singapore

Treybal, R.E., 1981, Mass Transfer Operation 3rd ed., Mc. Graw-Hill Book Company, Singapore.

Ulrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design andEconomics, John Wiley and Sons, Inc., New York..

(18)

15 LAMPIRAN