PABRIK CALCIUM CHLORIDE DARI CALCITE DENGAN PROSES HYDROCHLORINASI.

(1)

DENGAN PROSES HYDROCHLORINASI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

P R A T I W I

073101 0049

(2)

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Calcium Chloride Dari Calcite

Dengan Proses Hydrochlorinasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang

diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan

kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas

Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Calcium Chloride Dari Calcite

Dengan Proses Hydrochlorinasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber

yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih atas segala

bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas

Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

dan Selaku Dosen Pembimbing

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Dosen Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.

4. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN

(3)

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

karena itu segala kritik dan saran yang membangun kami harapkan dalam

sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang

telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa

Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , Juni 2011

(4)

INTISARI ……….……….……….……… iv

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii

DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii

BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1

BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1

BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1

BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1

BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1

(5)

(6)

Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-7

Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-9

Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-60

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13

Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8

Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9

Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman

……….……….……….……… XI - 9

Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10

Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14

(7)

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10

Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11

Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14

(8)

dengan kapasitas 50.000 ton/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara

kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Calcium chloride mempunyai kegunaan yang luas pada industri kimia di

Indonesia, hal ini dapat kita lihat pada kegunaan calcium chloride pada bidang

industri kimia pelarut anorganik, sebagai media pendingin pada kimia proses,

sebagai bahan pengering pada proses pengemasan produk, dan lain sebagainya.

Secara singkat, uraian proses dari pabrik calcium chloride sebagai berikut :

Pertama-tama calcite direaksikan dengan larutan HCl membentuk calcium

chloride. Larutan calcium chloride produk reaksi kemudian dipekatkan dan

dikristalisasi untuk kemudian dikeringkan pada dryer. Kristal calcium chloride

kemudian didinginkan dan ditampung sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 190 orang

Sistem Operasi : Kontinyu

(9)

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 22.938.270.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 32.294.808.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 55.233.078.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 352.233.885.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 20.944.993.000

- Steam = 1.272.432 lb/hari

- Air pendingin = 245 M3/hari

- Listrik = 5.328 kWh/hari

- Bahan Bakar = 7.488 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 386.470.255.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 436.201.013.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 13,5%

* Internal Rate of Return : 24,71%

* Rate On Investment : 25,99%

* Pay Out Periode : 3,8 Tahun

(10)

Calcium chloride dikenal dengan nama lain seperti : Calcium Dichloride,

Calcium(II) Chloride, dan Calcosan. Calcium chloride merupakan senyawa

halogen dengan rumus kimia CaCl2 yang mempunyai kelarutan yang tinggi

terhadap air dan merupakan bahan baku utama sebagai sumber calcium bagi

beberapa industri kimia. (Wikipedia.org)

Calcium chloride pertama kali ditemukan oleh ahli kimia John Davy dari

Inggris pada tahun 1812 , dimana calcium chloride dibuat secara sintetis dengan

mereaksikan kapur dan larutan hydrochloric acid dibawah cahaya matahari.

(Wikipedia.org)

Calcium chloride mempunyai kegunaan yang luas pada industri kimia di

Indonesia, hal ini dapat kita lihat pada kegunaan calcium chloride pada bidang

industri kimia pelarut anorganik, sebagai media pendingin pada kimia proses,

sebagai bahan pengering pada proses pengemasan produk, dan lain sebagainya.

(Wikipedia.org)

Industri calcium chloride di Indonesia mempunyai perkembangan yang

stabil, hal ini dapat dilihat dengan berkembangnya industri kimia proses, terutama

kebutuhan pelarut anorganik di Indonesia. Pendirian pabrik calcium chloride di

Indonesia mempunyai peluang investasi yang menjanjikan dan mempunyai

(11)

I.2. Manfaat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat

mengurangi impor calcium chloride, sehingga Indonesia tidak mengimpor

calcium chloride. Dengan demikian dapat mendorong pertumbuhan

industri-industri kimia, menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran dan

yang terakhir diharapkan dapat menumbuhkan serta memperkuat perekonomian di

Indonesia. Kebutuhan calcium chloride di Indonesia dipenuhi oleh beberapa

negara pengimpor. Berdasarkan data statistik, sampai saat ini Indonesia masih

membutuhkan calcium chloride dari negara-negara penghasil calcium chloride.

I.3. Aspek Ekonomi

Calcium chloride sangat penting dalam industri kimia sintesa senyawa

kimia dan industri pelarut anorganik dan pengawet. Data kebutuhan dari

Departemen Perindustrian dan Perdagangan tahun 2005-2009 terlihat pada table

I.1, sehingga kebutuhan pada tahun 2012 dapat ditentukan dengan metode regresi

linier sehingga penentuan prediksi kapasitas produksi dapat direncanakan.

Tabel I.1. Data Kebutuhan Calcium chloride di Indonesia

(12)

Data (n)

Tahun (x)

Kebutuhan (ton/th)

(y) xy x

2

1 2.005 20.255 40611275 4.020.025

2 2.006 24.405 48956430 4.024.036

3 2.007 31.544 63308808 4.028.049

4 2.008 36.723 73739784 4.032.064

5 2.009 42.285 84950565 4.036.081

 10.035 155.212 311.566.862 20.140.255

Digunakan regresi linier, dengan persamaan : y = ab



xx



(Peters : 760)

Dengan : a = y (rata-rata harga y : kapasitas)

b =

 

n x x n y x y x 2 2 i i       

(n = jumlah data) (x = tahun)

Didapat : a = 31.042

b =





5 10.035 10.035 5 420 1.557.552. 2 311.566.86 2 2   = 5.638

x = (10.035/5) = 2.007 y = ab



xx



y = 31.042 + 5.638(x - 2.007)

Berdasarkan metode regresi linier diatas, maka didapat kebutuhan Indonesia pada

tahun 2013 adalah sebesar : y = 31.042 + 5.638(2.013 - 2.007) = 64.869

 65.000 ton/th

Untuk kapasitas pabrik terpasang digunakan 80% kebutuhan Indonesia :

Kapasitas produksi terpasang = 50.000 ton/th

Kapasitas produksi harian = 50.000 ton/th / 330 hari/th

 150 ton/hari

Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian

(13)

dalam negeri dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk

komoditi ekspor yang dapat meningkatkan devisa negara.

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk

Bahan Baku :

I.4.A. Calcite (Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Natural Limestone (Ca-tinggi)

Rumus Molekul : CaCO3 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 100

Warna : putih

Bau : kapur

Bentuk : powder 100 mesh

Specific gravity : 2,711

Melting point : 1339C (1 atm)

Boiling point : >1339C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 0,0014 kg/100kgH2O (H2O=0C)

(14)

100,00%

I.4.B. Hydrochloric Acid (Wikipedia, Chemicalland21, Perry 7ed)

Nama Lain : Spirit of Salt

Rumus Molekul : HCl

Rumus Bangun : H – Cl

Berat Molekul : 36,5

Warna : tidak berwarna , kekuningan

Bau : berbau tajam

Bentuk : Larutan 25%

Melting point : -111C (1 atm)

Boiling point : -85C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 82,3 kg/100 kgH2O (H2O=0C)

Solubility, Hot Water : 56,1 kg/100 kgH2O (H2O=60C)

Komposisi HCl : (PT. Anugrah Niaga Mandiri)

Komponen % Berat

HCl 25,00%

H2O 75,00%

(15)

Produk :

I.4.C. Calcium chloride (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Calcosan, Cloruro de Calcio

Rumus Molekul : CaCl2 (komponen utama)

Rumus Bangun : Cl – Ca – Cl

Berat Molekul : 111

Warna : putih

Bau : seperti rumput segar

Bentuk : Kristal

Melting point : 772C (1 atm)

Boiling point : 1600C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 59,5 kg/100 kgH2O (H2O=0C)

Solubility, Hot Water : 347 kg/100 kgH2O (H2O=260C)

Spesifikasi Produk Calcium Chloride :

(16)

Pembuatan calcium chloride ini dapat dilakukan dengan dua macam cara atau

proses dan bahan baku yang dipergunakan juga berbeda pula. Proses pembuatan

calcium chloride dapat dibedakan menjadi dua bagian utama yaitu :

1. Proses Solvay

2. Proses Hydrochlorinasi

Adapun uraian prosesnya adalah sebagai berikut :

(17)

Proses ini menggunakan bahan baku : ammonia, brine, calcite, calcite dan Coke.

Pada proses ini pertama–tama, garam harus dimurnikan terlebih dahulu untuk

menghilangkan garam–garam kalsium, magnesium, dan heavy metal ion dalam

konsentrasi rendah agar tidak terbentuk deposit pada peralatan. Soda ash ditambahkan

untuk mengendapkan kalsium dan air kapur serta caustic soda untuk mengendapkan

magnesium.

Brine yang telah murni diumpankan kedalam absorber untuk penyerapan

ammonia yang masuk dari bawah kolom absorber. Ammonited brine (campuran

ammonia yang terserap oleh garam ) keluar meninggalkan kolom absorber pada suhu

20o– 25oC . Kemudian dipompa menuju ke deretan kolom carbonating yang disusun seri.

Produk samping dari kolom absorber ammonia adalah larutan brine yang

mengandung garam calcium chloride untuk kemudian dimurnikan dengan penambahan

calcium hydroxide sehingga mengendapkan garam lainnya, sedangkan calcium chloride

(18)

II.1.B. Pembuatan Calcium Chloride Dengan Proses Hydrochlorinasi.

Pada proses ini, pertama-tama calcite dengan kandungan terbesar calcium

carbonate (CaCO3) dapat secara langsung dihydrochlorinasi dengan penambahan laruan

hydrochloric acid 25% sehingga membentuk calcium chloride.

Reaksi yang terjadi : (http://basti.borec.cz)

CaCO3(S) + 2 HCl(Aq)  CaCl2(Aq) + H2O(L) + CO2(G)

Produk reaksi kemudian dipekatkan pada evaporator dan dikristalisasi pada crystallizer

sehingga membentuk kristal calcium chloride. Kristalisasi terjadi pada suhu 60oC dengan

cara pendinginan dengan bantuan pengadukan pelan (wikipedia.org). Produk kristal

kemudian dapat filtrasi dan dikeringkan untuk mendapat produk calcium chloride akhir.

Sedimentary rock mineral remains of sea organisms Powder used to

neutralise soil that is tool acid

lumps use for building

cement heat with clay

quarried LIMESTONE calcium carbonate

CaCO3

heat with sand and soda (sodium carbonate)

glass neutralisation

heat in kiln endothermic

thermal decomposition

quicklime CaO calcium oxide add water , very

exothermic

slaked lime Ca(OH)₂ calcium hydroxide

calcium hydroxide

solution " lime water" carbon dioxide gives milky

white 'precipitation' reaction (also neutralisation)

(19)

II.2. Seleksi Proses

Nama Proses Parameter

Solvey Hydrochlorinasi

Bahan Baku Brine Calcite (CaCO3)

Kontinyuitas Bahan tergantung pabrik lain (Solvey)

Mudah didapat dan tidak tergantung pabrik lainnya

Type reaksi Continuous Batch

Suhu Reaksi 82 oC 60 ~ 80oC

Pemisahan Absorber Centrifuge

Instalasi Rumit Sederhana

Bentuk produk Larutan Kristal

Kadar produk 55 % minimal 94 – 97 %

Dari tinjauan proses pembuatan calcium chloride diatas maka dapat kami

simpulkan bahwa proses yang dipilih adalah proses pembuatan calcium chloride dari

calcite dengan proses hydrochlorinasi dengan faktor pertimbangan :

a. Bahan baku mudah didapat dan tidak tergantung pada hasil samping pabrik lainnya

b. Proses yang digunakan lebih sederhana.

c. Kadar produk lebih tinggi (94 – 97 % ).

(20)

Flowsheet pengembangan :

Pada pra rencana pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan

pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Proses (Reaksi,Evaporasi,Kristalisasi, Drying) Kode Unit : 200

3. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan calcium chloride dari calcite dengan proses

hydrochlorinasi adalah sebagai berikut :

Pertama-tama calcite dari stockpile F-110 diumpankan ke bin F-113 dengan belt

conveyor J-111 dan bucket elevator J-112. Calcite dari bin F-113 kemudian diumpankan

ke reaktor R-210 secara bersamaan dengan larutan HCl 25% dari tangki F-120. Pada

L - 212

C W R W W S C C W

S

H - 240 860 9 60

L - 242

FC

S-230

LC

Udara

B - 250 G-252 E-253 H-251 FC TC Wasted Gas 12 100 13 100 14 100 120 1 1 1

J - 241

1

11 100 1

E - 260

TC 32 1 15 L - 121

LIF - 120 FC

HCl 25%

F-113

J - 112 R-210 40 3 WC 3 40 1 TC LC Calcite

F - 110 J - 111 1 30 1 2 30 1

V - 220

L - 224

TC 6 80 7 80 1 E221 F-223 G-222 TC PC 0,2 LC

F - 310

Calcium Chloride

WC

J - 261

(21)

reaktor terjadi reaksi hydrochlorinasi calcite menjadi calcium chloride dengan melepas

gas CO2. Reaksi yang terjadi : (http://basti.borec.cz)

CaCO3(S) + 2 HCl(L)  CaCl2(L) + H2O(L) + CO2(G)

Reaksi berjalan pada suhu 40C dengan tekanan 3 atm. Campuran larutan calcium

chloride dengan gas CO2 kemudian dipisahkan pada separator H-211, dimana gas CO2

kemudian dibuang ke udara bebas, sedangkan produk reaksi berupa larutan calcium

chloride, kemudian dipekatkan pada evaporator V-220 sampai didapat larutan calcium

chloride jenuh. Kondisi operasi pada evaporator digunakan tekanan vacuum 26 inHg (0,2

atm) untuk membantu mempercepat proses penguapan air (Badger : 204).

Larutan calcium chloride jenuh, kemudian dikristalisasi pada crystallizer S-230

dengan cara pendingin pada suhu 60C (wikipedia.org). Kristal dan mother liquor

kemudian dipisahkan pada centrifuge H-240, dimana mother liquor direcycle kembali

menuju ke crystallizer, sedangkan kristal basah dikeringkan pada rotary dryer B-250.

Pada rotary dryer B-250, kristal dikeringkan dengan bantuan udara panas secara

counter current. Udara bebas dari blower G-252 dan kemudian dipanaskan pada heater

E-253. Udara panas dan padatan terikut sebagai produk atas dryer, kemudian dipisahkan

(22)

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

1. REAKTOR ( R - 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Calcite dr F-110 * Campuran ke H-211

CaCO3 5641,6168 CaCl2 6262,1946

Fe2O3 1,1324 FeCl3 2,3004

MgO 18,1184 MgCl2 43,0312

H2O 1,1324 HCl 4,1530

5662,0000 H2O 13496,6074

* HCl 25% dr F-120 CO2 2482,3114

HCl 4157,1495 22290,5980

H2O 12471,4485

16628,5980

(23)

2. SEPARATOR ( H - 211 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr R-210 * Lar. CaCl2 ke V-220

CaCl2 6262,1946 CaCl2 6262,1946

FeCl3 2,3004 FeCl3 2,3004

MgCl2 43,0312 MgCl2 43,0312

HCl 4,1530 HCl 4,1530

H2O 13496,6074 H2O 13496,6074

CO2 2482,3114 19808,2866

22290,5980 * Limbah gas

CO2 2482,3114

22290,5980 22290,5980

3. EVAPORATOR ( V - 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Lar. CaCl2 dr R-210 * Lar. CaCl2 ke S-230

CaCl2 6262,1946 CaCl2 6262,1946

FeCl3 2,3004 FeCl3 2,3004

MgCl2 43,0312 MgCl2 43,0312

HCl 4,1530 HCl 4,1530

H2O 13496,6074 H2O 5050,4188

19808,2866 11362,0980

(24)

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Lar. CaCl2 dr V-220 * Campuran CaCl2 ke H-240 CaCl2 6262,1946 CaCl2 6575,3043

FeCl3 2,3004 FeCl3 2,4154

MgCl2 43,0312 MgCl2 45,1828

HCl 4,1530 HCl 4,3607

H2O 5050,4188 H2O 5302,9397

11362,0980 11930,2029

* Mother liquor dr H-240

CaCl2 313,1097

FeCl3 0,1150

MgCl2 2,1516

HCl 0,2077

H2O 252,5209

568,1049

(25)

5. CENTRIFUGE ( H - 240 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran CaCl2 dr S-230 * Kristal CaCl2 ke B-250

CaCl2 6575,3043 CaCl2 6262,1946

FeCl3 2,4154 FeCl3 2,3004

MgCl2 45,1828 MgCl2 43,0312

HCl 4,3607 HCl 4,1530

H2O 5302,9397 H2O 5050,4188

11930,2029 11362,0980

* Mother liquor ke S-230

CaCl2 313,1097

FeCl3 0,1150

MgCl2 2,1516

HCl 0,2077

H2O 252,5209

568,1049

(26)

* Kristal CaCl2 dr H-240 * Kristal CaCl2 ke E-260

CaCl2 6262,1946 CaCl2 6199,5727

FeCl3 2,3004 FeCl3 2,2774

MgCl2 43,0312 MgCl2 42,6008

HCl 4,1530 H2O 6,2507

H2O 5050,4188 6250,7016

11362,0980 * Campuran ke H-251

CaCl2 62,6219

FeCl3 0,0230

MgCl2 0,4304

HCl 4,1530

H2O 5044,1681

5111,3964

(27)

7. CYCLONE ( H - 251 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr B-250 * Kristal CaCl2 ke E-260

CaCl2 62,6219 CaCl2 61,9957

FeCl3 0,0230 FeCl3 0,0227

MgCl2 0,4304 MgCl2 0,4260

HCl 4,1530 62,4444

H2O 5044,1681 * Limbah gas

5111,3964 CaCl2 0,6262

FeCl3 0,0003

MgCl2 0,0044

HCl 4,1530

H2O 5044,1681

5048,9520

(28)

* Kristal CaCl2 dr B-250 * Kristal CaCl2 ke F-310

CaCl2 6199,5727 CaCl2 6261,5684

FeCl3 2,2774 FeCl3 2,3001

MgCl2 42,6008 MgCl2 43,0268

H2O 6,2507 H2O 6,2507

6250,7016 6313,1460

* Kristal CaCl2 dr H-251

CaCl2 61,9957

FeCl3 0,0227

MgCl2 0,4260

62,4444

(29)

Kapasitas produksi = 50.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram / jam

Satuan panas = kilokalori / jam

1. REAKTOR ( R - 210 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

 Limestone dr F-110 Lar. CaCl2 ke V-220

CaCO3 6559,5116 CaCl2 15300,0735

Fe2O3 1,0488 FeCl3 1,7360

MgO 25,4133 MgCl2 125,3814

H2O 2,5339 HCl 11,8751

6588,5076 H2O 16657,6899

HCl 25% dr F-120 CO2 61192,7576

HCl 3958,9763 93289,5135

H2O 27866,7609

31825,7372

(30)

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

Lar. CaCl2 dr R-210 Lar. CaCl2 ke S-230

CaCl2 15300,0735 CaCl2 56339,4740

FeCl3 1,7360 FeCl3 6,3652

MgCl2 125,3814 MgCl2 461,6161

HCl 11,8751 HCl 43,6480

H2O 90569,7432 H2O 124823,9411

106008,8092 181675,0444

Uap air

H2O 4776615,2699

* Q steam 5107664,742 * Q loss 255383,2371

(31)

3. CRYSTALLIZER ( S - 230 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

Lar. CaCl2 dr V-220 Campuran CaCl2 ke H-240

CaCl2 56339,4740 CaCl2 37564,5512

FeCl3 6,3652 FeCl3 4,2503

MgCl2 461,6161 MgCl2 307,8493

HCl 43,6480 HCl 29,1318

H2O 124823,9411 H2O 83214,9192

181675,0444 121120,7018

Mother liquor dr H-240

CaCl2 1788,8456

FeCl3 0,2282

MgCl2 14,6904

HCl 1,3896

H2O 3962,6314

5767,7852

(32)

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

Kristal CaCl2 dr H-240 Kristal CaCl2 ke E-260 CaCl2 35775,7691 CaCl2 76219,6854

FeCl3 4,0506 FeCl3 8,6187

MgCl2 293,1590 MgCl2 624,4959

HCl 27,7422 H2O 211,1828

H2O 79252,3161 77063,9828

115353,0370Campuran ke H-251

Udara panas CaCl2 769,9469

Udara 13552453,37 FeCl3 0,1223

MgCl2 6,4051

HCl 59,5914

Udara 10689887,6158

H2O 2900018,7473

13590742,4288

13667806,4116 13667806,4116

5. HEATER ( E - 253 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* H Udara bebas * H Udara panas

Udara 711055,9531 Udara 13552453,3746

* Q steam 13517260,4437 * Q loss 675863,0222

(33)

6. COOLING CONVEYOR ( E - 260 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

Kristal CaCl2 dr B-250 Kristal CaCl2 ke F-310

CaCl2 76219,6854 CaCl2 7133,1204

FeCl3 8,6187 FeCl3 0,8102

MgCl2 624,4959 MgCl2 58,4642

H2O 211,1828 H2O 19,5600

77063,9828 7211,9548

Kristal CaCl2 dr H-251

CaCl2 762,3047

FeCl3 0,1223

MgCl2 6,2659

768,6929 * Q serap 70620,7209

(34)

Satuan massa = kilogram / jam

Satuan panas = kilokalori / jam

1. CALCITE STOCK PILE ( F - 110 )

Fungsi : Menampung calcite dari supplier

Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 30C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Kapasitas : 440 m3

Bentuk : empat persegi panjang

(35)

Lebar = 9,6 m

Tinggi = 4,8 m

Accessories : Crane-Belt Conveyor

Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. BELT CONVEYOR ( J - 111 )

Fungsi : memindahkan bahan dari F-110 ke F-113

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

Belt speed : (5,7 / 32) x 100 ft/mnt = 17,9 ft/min

Panjang : 34 ft

Sudut elevasi : 26,6 o

Masuk

Keluar

(36)

Fungsi : memindahkan bahan dari J-111 ke silo F-113

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 39 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (5,7 / 14) x 225 ft/mnt = 92 ft/menit

Putaran Head Shaft = (5,7 / 14) x 43 rpm = 18 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 3 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

(37)

4. BIN CALCITE ( F - 113 )

Fungsi : Menampung calcite halus

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

- Waktu penyimpanan = 8 jam proses

Spesifikasi :

Volume : 370 cuft = 11 m3 Diameter : 5 ft

Tinggi : 15 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)

Jumlah : 2 buah

inlet

(38)

Spesifikasi :

Volume : 29190 cuft = 824 M3 Diameter : 33 ft

Tinggi : 33 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah : 4 buah

6. POMPA - 1 ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-120 ke R-210

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan tekanan yang rendah.

Masuk

(39)

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 69,30 gpm

Total DynamicHead : 29,64 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

7. REAKTOR ( R - 210 )

Perhitungan dan penjelasan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama

8. SEPARATOR ( H - 211 )

Fungsi : Memisahkan gas dan liquid

Type : Vertical drum separator

Dasar Pemilihan : sesuai dengan bahan dan waktu pemisahan yang cepat

Spesifikasi :

(40)

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-211 ke V-220

Spesifikasi :

Kapasitas : 72,40 gpm

Power : 2,5 hp = 1,9 kW

Jumlah : 1 buah

10. EVAPORATOR ( V - 220 )

Fungsi : Memekatkan larutan calcium chloride

Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria )

(41)

Spesifikasi :

Bagian Shell :

Diameter evaporator = 10,9 ft

Tinggi shell = 21,8 ft

Tebal shell = ¼ in

Tebal tutup = ¼ in

Tube Calandria :

Ukuran = 4 in sch. 40 standard IPS

OD = 4,500 in

ID = 4,026 in

Panjang Tube = 12 ft

Jumlah Tube = 1056 buah

Bahan konstruksi = Carbon steel SA – 203 Grade C ( 2 ½ Ni )

Jumlah evaporator = 1 buah

11. BAROMETRIC CONDENSER ( E - 221 )

Fungsi : mengkondensasi uap dan menjaga tekanan evaporator

Type : Multi jet spray

(42)

Bahan konstruksi : Carbon steel

Volumetrik uap : 3103,3 cuft/mnt

Diameter pipa : 12 in ( asumsi aliran turbulent )

Panjang total pipa : 33,5 ft

Tekanan : 2,9366 psia

Air pendingin : 1020 kg/jam

Jumlah alat : 1 buah

12. STEAM JET EJECTOR ( G - 222 )

Fungsi : memvacuumkan evaporator

Type : Single stage steam-jet ejector

Dasar Pemilihan : sesuai untuk penjagaan tekanan vacuum

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel

Inlet (suction) : 0,84 in

Outlet (discharge) : 0,63 in

Panjang : 7,56 in

Kapasitas design : 4,97 lb/jam

Kebutuhan Steam : 1107 lb/jam (503 kg/jam)

(43)

13. HOT WELL ( F - 223 )

Fungsi : Menampung condensate selama 1 jam

Dasar Pemilihan : sesuai dengan bahan

- Suhu = 45C (suhu barometric condenser)

- Waktu penyimpanan = 1 jam proses

Hotwell berbentuk persegi panjang terbuat dari beton.

Spesifikasi :

Kapasitas : 2 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 1,6 m

Lebar = 1,6 m

Tinggi = 0,8 m

Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

14. POMPA - 3 ( L - 224 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari V-220 ke S-230

(44)

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

15. PAN CRYSTALLIZER ( S - 230 )

Fungsi : Kristalisasi calcium chloride dengan pendinginan

Type : Silinder tegak , tutup atas flat, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

* Suhu operasi = 60oC (wikipedia.org) * Waktu tinggal = 1 jam proses

Spesifikasi :

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 6 ft

Tinggi Shell : 12 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

(45)

Tinggi Tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in

Tinggi Tutup bawah : 0,70 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller.

Diameter impeler : 2,000 ft

Panjang blade : 0,500 ft

Lebar blade : 0,400 ft

Power motor : 19 hp

Sistem Pendingin

Diameter jaket : 6,05 ft

Tinggi jaket : 10,2 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Tebal Jaket : 3/16 in

Jumlah crystallizer : 2 buah (1 buah stand-by running)

16. CENTRIFUGE ( H - 240 )

Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat

Type : Disk-Bowls Centrifuge (automatic continuous discharge cake)

(46)

Kapasitas maksimum : 50 gpm

Diameter Bowl : 13 in

Speed : 7500 rpm

Maximum Centrifugal Force : 10400 lbf/ft2

Power Motor : 6 Hp

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah (automatic continuous discharge cake)

17. SCREW CONVEYOR ( J - 241 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-240 ke B-250

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 282 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 14 in

Kecepatan putaran : 16 rpm

Power : 3 hp

Jumlah : 1 buah

INLET

OUTLET Tampak

Depan

(47)

18. POMPA - 4 ( L - 242 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-240 ke S-230

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

19. ROTARY DRYER ( B - 250 )

Fungsi : Mengeringkan kristal calcium chloride.

Dasar pemilihan : sesuai untuk pengeringan padatan

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm

* Suhu operasi = berdasarkan titik didih air

[image:47.612.116.529.574.744.2]

(48)

Kapasitas : 13645,7550 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Diameter : 2,7 m

Panjang : 14 m

Tebal isolasi : 4 in

Tinggi bahan : 1,328 ft

Sudut rotary : 1

Time of passes : 15 menit

Jumlah flight : 56 buah

Power : 129 hp

Jumlah : 1 buah

20. CYCLONE ( H - 251 )

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara

Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Bc

Hc Gas

in

De Sc

Lc

Dc

Zc Gas Out

Bc = 1/4 Dc De = 1/2 Dc Hc = 1/2 Dc Lc = 2 Dc Sc = 1/8 Dc Zc = 2 Dc Jc = 1/4 Dc

Tampak Atas

(49)

Spesifikasi :

Kapasitas : 6188,947 cuft/dt

Diameter partikel : 0,000007ft

Tebal Tutup atas : 3/16 in

Tebal Tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

21. BLOWER ( G - 252 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke B-250

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 2959 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas

Effisiensi motor : 80%

Power : 58 hp

Masuk

Keluar

Masuk

(50)

Fungsi : Memanaskan udara dari 30C menjadi 120C

Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

- Suhu = 120C (suhu dryer=100C)

- Waktu proses= continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 1024

Passes = 2

Shell : ID = 39,0 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel

Heat Exchanger Area , A = 3216,2 ft2 = 299 m2

(51)

23. COOLING CONVEYOR ( E - 260 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 32C

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 104 cuft/jam

Panjang : 70 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 16 rpm

Tebal jaket standar : 2 in

Power : 4 hp

Jumlah : 1 buah

INLET

OUTLET Tampak

Depan

Tampak Samping

(52)

Fungsi : memindahkan bahan dari E-260 ke silo F-310

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 39 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (6,4 / 14) x 225 ft/mnt = 103 ft/menit

Putaran Head Shaft = (6,4 / 14) x 43 rpm = 20 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 4 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

(53)

25. SILO CALCIUM CHLORIDE ( F - 310 )

Fungsi : Menampung calcite halus

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Spesifikasi :

Volume : 10920 cuft = 310 m3 Diameter : 17 ft

Tinggi : 51 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) inlet

(54)

REAKTOR ( R - 210 )

Fungsi : Mereaksikan calcite dengan HCl 25% membentuk CaCl2.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk , jaket pendingin.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 3 atm (US. Patent:4,299,809)

* Suhu operasi = 40oC (US. Patent:4,299,809)

* Waktu tinggal = 1 jam proses

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang tercampur, dan kapasitas

produksi, maka tangki proses dapat dibedakan jenisnya yaitu : tangki berpengaduk

(mixed flow) dan tangki pipa alir (plug flow). Pada reaktor ini bahan baku daging

ikan merupakan fase solid, sedangkan heptane dan alkohol merupakan liquid,

maka dipilih jenis tangki berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan

(55)

Perencanaan Dimensi Reaktor :

Kondisi feed :

1. Feed calcite dari bin F-113 :

Komposisi bahan :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat

 (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

CaCO3 5641,6168 0,9964 2,711

Fe2O3 1,1324 0,0002 5,120

MgO 18,1184 0,0032 3,650

H2O 1,1324 0,0002 1,000

5662,0000 1,0000

 campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1  



= . . . . lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

= 1 0,0002 3,650 0,0032 5,120 0,0002 2,711 0,9964 1   

= 2,7126 gr/cc

= 2,7126 gr/cc x 62,43 = 169,4 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

Rate massa = 5662,0000 kg/jam = 12482,4452 lb/jam ( 1 kg = 2,2046 lb)

komponen berat fraksi 1  



= 169,4 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 169,4 12482,4452

(56)

Komposisi bahan :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat

 (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1] HCl 4157,1495 0,2500 1,268

H2O 12471,4485 0,7500 1,000

16628,5980 1,0000

Rate massa = 16628,598 kg/jam = 36659,4072 lb/jam ( 1 kg = 2,2046 lb)

komponen berat fraksi

1

 



= 66 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

rate volumetrik=

densitas massa rate

=

cuft / lb

jam / lb 66

36659,4072

= 556 cuft/jam

Total rate volumetrik = 74 + 556 = 630 cuft/jam

 campuran = 75,3 lb/cuft (produk bawah)

Waktu tinggal = 1 jam (Keyes)

Direncanakan digunakan 1 tangki untuk proses tiap batch, sehingga volume tangki

adalah = 630 cuft/jam x 1 jam = 630 cuft

Asumsi volume bahan (liquid) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume

ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki.

(57)

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya

Diambil dimension ratio H

D = 2 (Ulrich ; T.4-27 : 248)

Dengan mengabaikan volume dished head.

Volume tangki =  4 . D

2 . H

788 =

4 _{. D}2

. 2 D

D = 8 ft = 96 in = 2,44 m (Dmaksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18)

H = 16 ft = 192 in

Penentuan tebal shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min = C

P 6 , 0 fE

ri P



 [Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254] dengan : t min = tebal shell minimum; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D )

C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P operasi = 3 atm = 3 x 14,7 psi = 44,1 psi

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan.

(58)

Untuk D = 96 in, didapat rc = 96 in (Brownell & Young, T-5.7)

digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.

Tebal standard torispherical dished (atas) :

th =

P 1 , 0 fE rc P 885 , 0

  + C [Brownell & Young; pers.13.12]

dengan : th = tebal dished minimum ; in P = tekanan tangki ; psi

rc = crown radius ; in [B&Y,T-5.7]

C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P design = 49 psi

th =



36000 0,8

 

0,1 49



96 49 885 , 0  

   + 0,125 = 0,270 in , digunakan t = 3/8 in

h = rc -

4 D rc

2 2 _

(59)

Tutup bawah, conis :

Tebal conical =





C

0,6P -fE cos 2 D . P 

 [Brownell,hal.118; ASME Code]

dengan  = ½ sudut conis = 30/2 = 15

tc =



 







8

1 49 6 , 0 8 , 0 36000 15 cos 2 12 8 49

o    

    0,210 in = ¼ in

Tinggi conical :

h =





2 m D tg 

[Hesse, pers.4-17]

Keterangan :  = ½ sudut conis ; 15

D = diameter tangki ; ft

m = flat spot center ; 12 in = 1 ft

maka h =





2 1 D 15

tg o  = 2 7 268 , 0 

= 0,9 ft





(60)

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari ( Perry 6ed ; p.19-9 ) :

Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 8 = 2,667 ft

Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,2 x 2,667 = 0,534 ft

Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 2,667 = 0,667 ft

Penentuan putaran pengaduk :

V =  x Da x N (Joshi; hal.389)

Dengan : V = peripheral speed ; m/menit

Untuk pengaduk jenis turbin :

peripheral speed = 200 – 250 m/menit (Joshi; hal.389)

Da = diameter pengaduk ; m

N = putaran pengaduk ; rpm

Diambil putaran pengaduk , N = 80 rpm = 1,4 rps

Da = 2,667 ft = 0,814 m

V =  x 0,814 x 80 = 204,4768 m/mnt (memenuhi range 200 – 250 m/mnt)

Da E

J H

(61)

Penentuan Jumlah Pengaduk :

Jumlah Impeller =

gki tan Diameter sg liquid tinggi  (Joshi; hal.389)

sg bahan =

) O H ( reference bahan 2

  = lb/cuft

cuft / lb 43 , 62 3 , 75 = 1,206

Jumlah Impeller =

8

1,206 16

% 80  

 2 buah

Jarak pengaduk = 1,5 Da = 1,5 x 2,667 ft = 4,001 ft

Bilangan Reynolds ; NRe :

Putaran pengaduk , N = 80 rpm = 1,4 rps

 campuran = 75,3 lb/cuft

 bahan = reference

reference sg

bahan sg



 = 0,00085

0,996 1,206



= 0,00103 lb/ft dt (berdasarkan sg bahan)

NRe =

  

 Da2 N

 728001

Karena NRe > 10000 , maka digunakan baffle. [Perry 6ed ; hal 19-8]

Untuk NRe > 10000 diperlukan 4 buah baffle , sudut 900 (Perry, 6ed , hal. 19-8 )

Lebar baffle, J = J/Dt = 1/12

(62)

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan persamaan 5.5 Ludwig,

halaman190 dengan persamaan :

P = 3

   

N 3 D 5

g K

 



 [Ludwig,Vol-1,pers.5.5,hal.190]

dengan : P = power ; hp

K3 = faktor mixer (turbin) = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T.5.1,hal.192] g = konstanta gravitasi ; 32,2 ft/dt2 x lbm/lbf

 = densitas ; lb/cuft

N = kecepatan putaran impeller ; rps

D = diameter impeller ; ft

P = 75,3

  

1,4 3 2,667



5 2

, 32

3 , 6

 

 = 5488,9 lb.ft/dt = 10 hp(1 lb.ft/dt=1/550 hp)

Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 10 hp = 20 hp

Perhitungan losses pengaduk :

Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10 %(Joshi:399)

Gland losses 10 % = 10 % x 20,0  2,0 hp (minimum=0,5)

Power input dengan gland losses = 20,0 + 2,0 = 22,0 hp

Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 22,0  4,4 hp

Power input dengan transmission system losses = 22,0 + 4,4 = 26,4 hp

(63)

PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN

Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern , hal 719 )

Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 40C

Q = 149443,2110 kkal/jam = 593029 Btu/jam

Suhu masuk rata-rata = 30C = 86F

Suhu kenaikan reaksi = 40C = 104F

T = 104 – 86 = 18F

Kebutuhan media = 6305 kg/jam = 13901 lb/jam (air pendingin)

Densitas media = 62,43 lb/cuft (densitas air pendingin)

Rate volumetrik =

cuft / lb

jam / lb bahan

bahan rate

 = 223 cuft/jam = 0,07 cuft/dt

Asumsi kecepatan aliran = 10 ft/dt [Kern, T.12, hal. 845]

Luas penampang =

dt / ft

dt / cuft aliran tan kecepa

volumetrik rate

= 0,07 / 10 = 0,01 ft2

Luas penampang = /4 (D22 - D12)

dengan : D2 = diameter dalam jaket

D1 = diameter luar bejana = Di bejana + (2 x tebal)

= 8 + 2 ( 1/4 in  0,03 ft ) = 8,06 ft

(64)

UD = 80 (Kern, Tabel 8)

A = t U

Q

D  =

18 80 593029

 = 412 ft2

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 



Dm



0,785d2(Hesse : pers. 4-19)

m = 12 in = 1 ft (Hesse : 85)

h : tinggi conical = 0,9 ft

d : Indise Diameter Jaket = 8,07 ft

D : Outside Diameter Jaket = OD + (2 x tebal jaket) = 8,112 ft

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 



Dm



0,785d2= 90,1 ft2

Ajaket = A shell + A conis

412 = ( . (8,07) . h ) + 90,1

hjaket = 14,2 ft

(65)

Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan calcite dengan HCl 25% membentuk CaCl2.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk , jaket pendingin.

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 8 ft

Tinggi Shell : 16 ft

Tebal Shell : ¼ in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/8 in

Tinggi Tutup atas : 1,08 ft

Tebal tutup bawah (conis) : ¼ in

Tinggi Tutup bawah : 0,90 ft

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)

Sistem Pengaduk Turbin 6-flat blade

Diameter impeler : 2,667 ft

Panjang blade : 0,667 ft

Lebar blade : 0,534 ft

Power motor : 27 hp

Sistem Pendingin

Diameter jaket : 8,07 ft

Tinggi jaket : 14,2 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Tebal Jaket : 3/16 in

(66)

VII.1. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi

sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan

alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses

produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. dimana

dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat

tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang

dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan

selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat

instrumentasi maka :

1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang

telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah

ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat

segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.

(67)

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :

1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur,

tekanan, dan radiasi.

2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan laju, seperti pada

kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.

3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisika dan kimia,

seperti densitas, kandungan air.

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah :

- Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi.

- Akurasi hasil pengukuran.

- Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang

berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis

pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau

otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan

pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat

(68)

- Melakukan pengukuran.

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan.

- Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

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

1. Sensing / Primary Element / Sensor.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada

variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element

merubah energi yang dirasakan dari media yang sedang dikontrol

menjadi sinyal yang bisa dibaca (misalnya dengan tekanan fluida).

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing

element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data

analog menjadi digital), digambarkan dan dibaca oleh error

detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan

perubahan-perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing

element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi

untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data

(69)

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap

yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya

harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan

apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan

digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal

yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus

diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel

manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk

menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk

mengoreksi harga variabel manipulasi.

Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya :

1. Flow Control ( F C )

Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat.

2. Flow Ratio Control ( F R C )

Mengontrol ratio aliran yang bercabang.

3. Level Control ( L C )

Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki

4. Weight Control ( W C )

Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari tangki

(70)

NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI

1. BIN CALCITE ( F - 113 ) ( WC )

2. TANGKI HCl 25% ( F - 120 ) ( LI )

3. POMPA - 1 ( L - 121 ) ( FC )

4. REAKTOR ( R - 210 ) ( TC , LC )

5. SEPARATOR ( H - 211 ) ( LC )

6. POMPA - 2 ( L - 212 ) ( LC )

7. EVAPORATOR ( V - 220 ) ( TC , PC, LC )

8. BAROMETRIC CONDENSER ( E - 221 ) ( TC )

9. STEAM JET EJECTOR ( G - 222 ) ( PC )

10. POMPA - 3 ( L - 224 ) ( LC )

11. PAN CRYSTALLIZER ( S - 230 ) ( TC , LC )

12. POMPA - 4 ( L - 242 ) ( FC )

13. HEATER ( E - 253 ) ( TC )

14. COOLING CONVEYOR ( E - 260 ) ( TC )

[image:70.595.112.479.139.442.2]

(71)

VII.2. Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang

harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :

- Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang

disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan

maupun oleh peralatan itu sendiri.

- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam

waktu yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik

banyak sekali jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah

maupun tipe proses yang dikerjakan.

Secara umum bahaya-bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori , yaitu :

1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimia.

3. Bahaya terhadap zat-zat kimia.

Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat

beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya

(72)

A. Penyebab kebakaran.

- Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop

dan lain-lain.

- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik

seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.

B. Pencegahan.

- Menempatkan unit utilitas dan unit pembangkitan cukup jauh dari lokasi

proses yang dikerjakan.

- Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan

tertutup.

- Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh

dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

- Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja

dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran

C. Alat pencegah kebakaran.

- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

- Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila

terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat

dilihat pada tabel VII.1.

- Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida.

- Untuk bahan baku yang mengandung racun, maka perlu digunakan

kantong-kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah-daerah

(73)

[image:73.595.117.518.140.359.2]

Tabel VII.2. Jenis dan Jumlah Fire-Extinguisher.

NO. TEMPAT JENIS BERAT

SERBUK

JARAK

SEMPROT JUMLAH

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Pos Keamanan Kantor Daerah Proses Gudang Bengkel Unit Pembangkitan Laboratorium YA-10L YA-20L YA-20L YA-10L YA-10L YA-20L YA-20L 3.5 Kg 6.0 Kg 8.0 Kg 4.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8 m 8 m 7 m 8 m 7 m 7 m 7 m 3 2 4 2 2 2 2

VII.2.2. Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan

maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk

kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain

mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh

maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena

mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahan dapat digunakan sebagai berikut :

A. Vessel.

(74)

biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan

lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai

dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering).

- Memperhatikan teknik pengelasan.

- Memakai level gauge yang otomatis.

- Penyediaan man-hole dan hand-hole ( bila memungkinkan ) yang

memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan

tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger.

Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena

kebocoran-kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

- Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah

terjadinya thermal expansion.

- Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.

- Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara

sendiri-sendiri.

- Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut.

Disamping itu juga rate aliran harus benar-benar dijaga agar tidak

terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi

(75)

C. Peralatan yang bergerak.

Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati-hati, maka

akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat

dilakukan dengan :

- Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.

- Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh

kebebasan ruang gerak.

D. Perpipaan.

Selain ditinjau dari segi ekonomisnya , perpipaan juga harus ditinjau

dari segi keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang

teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari,

seperti terbentur, tersandung dan sebagainya. Sambungan yang kurang

baik dapat menimbulkan juga hal-hal yang tidak diinginkan seperti

kebocoran-kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk

menghindari hal-hal tersebut, maka dapat dilakukan cara :

- Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besarhendaknya pada

elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan

kesulitan apabila terjadi kebocoran.

(76)

atau pondasi yang bergerak.

- Pemberian warna pada masing-masing pipa yang bersangkutan akan

dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.

E. Listrik.

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi

listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha

pencegahannya dapat dilakukan :

- Alat-alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan

cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

- Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat disamping starter.

- Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator

tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

- Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun

kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

- Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.

- Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman.

(77)

F. Isolasi.

Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan

dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh

karena itu dilakukan :

- Pemakaian isolasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti

reaktor, exchanger, kolom distilasi dan lain-lain. Sehingga tidak

mengganggu konsentrasi pekerjaan.

- Pemasangan isolasi pada kabel instrumen, kawat listrik dan

perpipaan yang berada pada daerah yang panas , hal ini dimaksudkan

untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan Pabrik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik

adalah :

- Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan

jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar

(mercu suar).

(78)

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para

pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh

bahan kimia seperti bahan-bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak

berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering

diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat

mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya.

Cara lainnya adalah memberikan tanda-tanda atau gambar-gambar pada

daerah yang berbahaya atau pada alat-alat yang berbahaya, sehingga semua orang

yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal-hal tersebut diatas,

usaha-usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah

memperhatikan hal-hal seperti:

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

merokok.

2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai

sepatu yang alasnya mengandung logam.

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang

yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi

pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan

barang-barang dari atas.

4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus

disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung

(79)

Dalam sebuah pabrik, utilitas merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan

mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas

untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :

1. Unit Pengolahan Air

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air

sanitasi dan air pengisi boiler.

2. Unit Pembangkitan Steam

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan steam pada proses

evaporasi, pemanasan dan supply pembangkitan tenaga listrik.

3. Unit Pembangkitan Tenaga Listrik

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat-alat ,

bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya.

4. Unit Bahan Bakar

Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan bahan bakar bagi alat-alat,

generator , boiler, dan sebagainya.

(80)

Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan

tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan

karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik

secara langsung maupun tidak langsung.

Didalam pabrik ini , dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem

pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia

kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolah air buangan

pabrik sebelum dibuang ke badan penerima air.

Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan

sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus

mengalami proses pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat befungsi

dengan optimum , aman dan efisien.

Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem

pemakaian, masing-masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai

dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :

1. Sebagai air pengisi boiler (air umpan boiler)

2. Sebagai air sanitasi

(81)

VIII.1. Unit Penyediaan Steam

Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam,

yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.

Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh (saturated steam) pada

tekanan 4,5 atm pada suhu = 148C dengan hv = 653,1 kkal/kg  1178,9 Btu/lb

Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi produk adalah :

No. Nama Alat Kode Alat Steam (kg/jam) Steam (lb/jam)

1 REAKTOR ( R - 210 ) 6305 13901

2 EVAPORATOR ( V - 220 ) 7821 17243

3 STEAM JET EJECTOR ( G - 222 ) 503 1109

4 HEATER ( E - 253 ) 2070 4564

36817

Total Kebutuhan steam = 36817 lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka

direncanakan steam yang dihasilkan 20 % dari kebutuhan steam total :

= 1,2 x kebutuhan normal (36817 lb/jam) = 44181 lb/jam

Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar :

ms (hv - hf)

mf =  x 100 (Severn W.H : 142) eb . F

(82)

Heating Value = 137273 Btu/gal

 = 0,86 gr/cc = 54 lb/cuft = 7,2 lb/gal maka Heating Value bahan bakar =

2 , 7 137273

= 19066 Btu/lb

ms (hv - hf)

mf =  x 100 (Severn, W.H : 142) eb . F

44181 (1178,9 – 970,3)

mf =  x 100 = 526 lb/jam (92).(19066 )

Kapasitas boiler :

ms (hv - hf)

Q =  (Severn, W.H : 171)

1000

(44181) (1178,9 – 970,3)

=  = 9217 kBtu/jam. 1000

Penentuan boiler horse power :

Untuk penentuan Boiler Horse Power , digunakan persamaan : <