PABRIK DIAMMONIUM PHOSPHATE DARI NH3 DAN H3PO4 DENGAN PROSES DORR OLIVER AMMONIATION.

(1)

DENGAN PROSES DORR OLIVER AMMONIATION

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

CATUR ANUGRAH RAMADHAN

053101 0045

(2)

PABRIK DIAMMONIUM PHOSPHATE

DARI NH3 DAN H3PO4

DENGAN PROSES DORR OLIVER AMMONIATION

Oleh :

CATUR ANUGRAH RAMADHAN

053101 0045

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

Dosen Pembimbing,

(3)

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Diammonium Phosphate Dari

NH3 Dan H3PO4 Dengan Proses Dorr Oliver Ammoniation”, dimana Tugas

Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk

menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Program Studi Teknik Kimia,

Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Diammonium Phosphate Dari NH3

Dan H3PO4 Dengan Proses Dorr Oliver Ammoniation” 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

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Jawa

Timur.

(4)

“Veteran” Jawa Timur.

5. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

6. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

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 Program Studi Teknik Kimia.

Surabaya , Februari 2012

(5)

berproduksi dengan kapasitas 50.000 ton diammonium phosphate/tahun dalam

bentuk padat. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari

dan 330 hari kerja dalam setahun.

Kegunaan terbesar dari Diammonium phosphate mempunyai sebagai

bahan baku industri pupuk diammonium phosphate (DAP) yang berfungsi sebagai

sumber makanan bagi tumbuhan. Diammonium phosphate juga dapat difungsikan

sebagai pengatur pH tanah pada saat proses pertumbuhan tanaman, mengingat

sifat ammonia pada DAP yang reaktif terhadap alkali. Secara singkat, uraian

proses dari pabrik diammonium phosphate sebagai berikut :

Pertama-tama H3PO4 diammoniasi pada reaktor menghasilkan DAP cair.

DAP kemudian dikeringkan dan digranulasi menjadi granular DAP. Pupuk DAP

kemudian disaring dengan double-deck screen untuk menghasilkan produk pupuk

DAP dengan ukuran –4 +16 mesh.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 186 orang

Sistem Operasi : Kontinyu

(6)

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 26.696.619.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 16.495.126.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 43.191.745.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 157.600.181.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 16.888.453.000

- Steam = 744.000 lb/hari

- Air pendingin = 255 M3/hari

- Listrik = 12.960 kWh/hari

- Bahan Bakar = 5.448 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 187.667.252.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 218.732.696.000

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

* Internal Rate of Return : 22,17%

* Rate On Investment : 21,85%

* Pay Out Periode : 4,1 Tahun

(7)

Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7

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

(8)

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

(9)

KATA PENGANTAR ……….……….………. ii

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

BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

(10)

I.1. Latar Belakang

Diammonium phosphate (DAP) atau disebut juga dengan diammonium

hydrogen phosphate adalah suatu senyawa kimia anorganik yang merupakan salah

satu garam dari ammonium phosphate. Diammonium Phosphate diproduksi

dengan mereaksikan ammonia dengan phosphoric acid.

Diammonium phosphate mempunyai kegunaan utama sebagai bahan baku

industri pupuk diammonium phosphate (DAP) yang berfungsi sebagai sumber

makanan bagi tumbuhan. Diammonium phosphate juga dapat difungsikan sebagai

pengatur pH tanah pada saat proses pertumbuhan tanaman, mengingat sifat

ammonia pada DAP yang reaktif terhadap alkali.

Diammonium phosphate dapat digunakan sebagai penahan api, dimana

diammonium phosphate mempunyai sifat retarder (memperlambat) pemanasan,

sehingga mengurangi suhu pembakaran suatu bahan dan mengurangi kehilangan

massa pada saar terjadi pembakaran.

Industri diammonium phosphate di Indonesia mempunyai perkembangan

yang stabil, hal ini dapat dilihat dengan berkembangnya industri pertanian

terutama kebutuhan pupuk pada industri pertanian di Indonesia. Pendirian pabrik

diammonium phosphate di Indonesia mempunyai peluang investasi yang

(11)

I.2. Manfaat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat

mengurangi impor diammonium phosphate, sehingga Indonesia tidak mengimpor

diammonium phosphate. 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 diammonium phosphate di

Indonesia dipenuhi oleh beberapa negara pengimpor. Sampai saat ini Indonesia

masih membutuhkan diammonium phosphate dari negara-negara penghasil

diammonium phosphate.

I.3. Aspek Ekonomi

Diammonium phosphate sangat penting dalam industri pertanian, industri

pemadam kebakaran, baik sebagai bahan aditif maupun bahan utama. Data

kebutuhan dari Departemen Perindustrian dan Perdagangan 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 impor Diammonium Phosphate Tahun Kebutuhan

(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

(13)

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk Bahan Baku :

I.4.A. Ammonia (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : hydrogen nitrite, nitrosil

Rumus Molekul : NH3 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 17

Warna : tidak berwarna

Bau : berbau tajam (khas ammonia)

Bentuk : gas

Specific Gravity : 0,817

Melting Point : -77,7 C

Boiling Point : -33,4 C

Solubility, Cold Water : 89,9 kg/100 kg H2O (H2O = 0C)

Solubility, Hot Water : 7,4 kg/100 kg H2O (H2O = 96C)

Komposisi ammonia (anhydrous) : (priborlab.ru)

Komponen % Berat

NH3 99,996%

H2O 0,004%

(14)

I.4.B. Phosphoric Acid (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed) Nama Lain : Phosphoric acid

Rumus Molekul : H3PO4 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : tidak berwarna

Bau : berbau phosphor

Bentuk : liquida pekat

Specific gravity : 98

Melting point : 42,35C (1 atm)

Boiling point : terdekomposisi diatas 213C

Solubility, cold water : sangat larut

Solubility, hot water : sangat larut

Komposisi phosphoric acid : (PT. Petrokimia Gresik)

Komponen % Berat

H3PO4 85,00%

H2O 15,00%

(15)

Produk :

I.4.C. Diammonium phosphate (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed) Nama Lain : diammonium hydrogen phosphate

Rumus Molekul : (NH4)2HPO4 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 132

Warna : putih

Bau : berbau fosfor

Bentuk : kristal

Specific gravity : 1,619

Melting point : 155,0C

Boiling point : diatas 155,0C terdekomposisi

Solubility, Cold Water : 57,5 kg/100 kg H2O (H2O = 10C)

Solubility, Hot Water : 106,7 kg/100 kg H2O (H2O=100C)

Spesifikasi komersial diammonium phosphate : (chemicalland21.com) Kadar diammonium phosphate = minimal 98%

Kadar asam dalam produk = maksimum 0,05%

Kadar air dalam produk = maksimum 1,5%

(16)

II.1. Macam Proses

Secara umum ada tiga cara pembuatan diammonium phosphate yaitu :

Proses Blunger (Dorr-Oliver), TVA-Ammoniator, dan Nissan Spray-Tower.

II.1.1. Proses Blunger (Dorr-Oliver)

Proses Blunger (Dorr-Oliver) merupakan proses yang diaplikasikan pada

pembuatan pupuk triple suprphosphate dengan bahan baku phosphate rock dan

phosphoric acid. Pada pembuatan diammonium phosphate dengan proses

(17)

Pertama-tama bahan baku phosporic acid direaksikan dengan ammonia

sehingga terbentuk diammonium phosphate pada reaktor.

Reaksi yang terjadi : (V.Sauchelli : 141)

H3PO4(l) + 2 NH3(g) (NH4)2HPO4(s)

Pada pembuatan diammonium phosphate dengan proses ini, ammonia digunakan

secara 2 tahap dengan pembagian 75%-80% pada tahap pertama dan sisanya pada

tahap kedua. Karena panas reaksi, maka terjadi proses penguapan air, dan

sebagian ammonia juga menguap. Uap ammonia kemudian direcovery pada

scrubber dengan menggunakan larutan penyerap atau air proses, sehingga

penggunaan ammonia dapat mencapai 99%. (V.Sauchelli : 152)

Produk reaksi kemudian diumpankan pada blunger yang berfungsi sebagai

pencampur dan bereaksinya sisa phosphoric acid dengan penambahan ammonia.

Produk diammonium phosphate dari blunger, kemudian dikeringkan pada dryer

dan disaring pada screen. (V.Sauchelli : 151)

(18)

Pada proses ini, bahan baku phosphoric acid dan ammonia direaksikan

pada sebuah ammoniator yang berupa granulator dan didesain oleh peneliti pada

TVA Tennesse Valley Authority, dimana bahan baku sebelum direaksikan

diumpankan pada pre-neutralizer yang berfungsi untuk mencegah kehilangan gas

ammonia dengan cara menyerap dengan phosphoric acid dari kolom scrubber.

(V.Sauchelli : 152)

H3PO4(l) + 2 NH3(g) (NH4)2HPO4(s)

Produk reaksi kemudian didinginkan pada cooler atau dikeringkan pada dryer dan

kemudian disaring pada screen. Pada proses ini dengan penambahan scrubber dan

neutralizer, mampu menekan kehilangan ammonia dan mempunyai efisiensi

mencapai 90% dalam ammoniator. (V.Sauchelli : 153)

(19)

Pada proses ini, bahan baku yang digunakan meliputi phosphoric acid,

sulfuric acid, dan ammonia. Proses ini merupakan proses alternatif yang

dikemukakan oleh Nissan Chemical Industries Limited dari Jepang dan mampu

memproduksi diammonium phosphate dengan grade komersial yang rendah.

(V.Sauchelli : 154)

Pada proses ini, phosphoric acid dicampur dengan sulfuric acid dan

diumpankan pada absorber dan scrubber yang berfungsi untuk menyerap dan

mereaksikan sebagian gas ammonia yang lolos dari spray tower. (V.Sauchelli :

154)

H3PO4(l) + 2 NH3(g) (NH4)2HPO4(s)

H2SO4(l) + 2 NH3(g) (NH4)2SO4(s)

Reaksi utama terjadi pada spray tower dengan merode penyerapan gas

ammonia oleh campuran phosphoric acid dan sulfuric acid. Produk reaksi berupa

diammonium phosphate kemudian dikeringkan dan didinginkan pada conveyor

untuk kemudian ditampung sebagai produk akhir dengan grade yang rendah.

(20)

II.2. Seleksi Proses

Macam Proses

Parameter Blunger

(Dorr-Oliver)

TVA Ammoniator

Nissan Spray-Tower Bahan Baku Phosphoric acid

Ammonia

Phosphoric acid Ammonia

Phosphoric acid Sulfuric acid Ammonia Suhu Reaksi

(V.Sauchelli : 144) 75

o

C 75oC 75oC

Suhu Dryer

(V.Sauchelli : 145) 90

o

C 90oC 90oC

Waktu proses kontinyu kontinyu kontinyu Instalasi Peralatan Kompleks Sederhana Sederhana Efisiensi proses 99% 90% dibawah 90%

Dari ketiga cara pembuatan diammonium phosphate yang telah dijelaskan

di atas, maka proses yang paling efektif adalah pembuatan diammonium

phosphate dengan proses Blunger atau proses Dorr-Oliver. Keuntungan dari

proses ini adalah :

1. Bahan baku bisa langsung digunakan tanpa harus melalui proses

pengolahan pendahuluan.

2. Efisiensi proses yang diperoleh lebih tinggi dari proses lainnya.

3. Dengan efisiensi tinggi, maka penggunaan bahan baku dapat ditekan.

(21)

II.3. Uraian Proses

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 Kode Unit : 200

3. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan diammonium phosphate dengan proses

Dorr-Oliver adalah sebagai berikut :

Pertama-tama bahan baku phosphoric acid dari tangki F-110 dipanaskan

pada heater E-122 sampai suhu 75C dan kemudian diumpankan pada reaktor A

R-210. Bahan baku gas ammonia dari tangki F-120 dipanaskan pada heater E-111

sampai suhu 75C dan kemudian diumpankan pada reaktor-A R-210A melalui

sparger.

Pada reaktor-A R-210A terjadi reaksi ammoniasi phosphoric acid menjadi

diammonium phosphate.

H3PO4(l) + 2 NH3(g) (NH4)2HPO4(s) Konversi = 75% (V.Sauchelli : 151)

Ammonia sisa reaksi kemudian dihisap dengan blower G-214 dan kemudian

diserap dengan air proses pada scrubber D-215 sebelum dibuang ke udara bebas

dan ke pengolahan limbah cair. Produk bawah berupa campuran diammonium

(22)

R-Pada reaktor-B R-210B terjadi reaksi ammoniasi phosphoric acid menjadi

dan ke pengolahan limbah cair. Produk bawah berupa campuran diammonium

phosphate dan phosphoric acid sisa reaksi, kemudian diumpankan ke reaktor-C

R-210C untuk reaksi ammoniasi lebih lanjut.

Pada reaktor-C R-210C terjadi reaksi ammoniasi phosphoric acid menjadi

dan ke pengolahan limbah cair. Produk bawah berupa diammonium phosphate

basah kemudian diumpankan ke blunger M-220 untuk dicampur dengan

diammonium phosphate kasar dari recycle hammer mill C-252, dan kemudian

dikeringkan pada rotary dryer B-230.

Pada rotary dryer B-230 diammonium phosphate dikeringkan dengan

(23)

udara bebas yang dihembuskan oleh blower G-232 dan dipanaskan dengan heater

E-233. Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan pada cyclone

H-231, dimana udara panas diserap dengan air proses pada scrubber D-235 sebelum

dibuang ke udara bebas dan ke pengolahan limbah cair, sedangkan padatan

terpisah diumpankan bersamaan dengan produk dryer ke cooling conveyor E-240

untuk didinginkan sampai suhu kamar.

Diammonium phosphate kemudian diumpankan dengan bucket elevator

J-241 menuju ke screen 4 mesh untuk disaring. Produk oversize (tidak lolos ayak)

pada hammer mill C-252 dan kemudian direcycle menuju ke blunger M-220

dengan belt conveyor J-254, sedangkan produk undersize (lolos ayak) disaring

pada screen 16 mesh. Produk undersize (lolos ayak) screen 16 mesh kemudian

direcycle menuju ke blunger M-220 dengan belt conveyor J-254, sedangkan

produk oversize (tidak lolos ayak) diumpankan dengan belt conveyor J-253 untuk

(24)

Kapasitas produksi = 50.000 ton / tahun

Waktu operasi = 24 jam proses per hari ; 330 hari kerja per tahun Satuan massa = kilogram/jam

1. REAKTOR - A ( R - 210 A )

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

* Phosphoric acid dr F-120 * Campuran liquid ke R-210B

H3PO4 4641,8500 (NH4)2HPO4 4689,2158

H2O 819,1500 H3PO4 1160,4625

5461,0000 H2O 822,0974

* Ammonia dr F-110 6671,7757

NH3 1209,0361 * Campuran uap ke D-215

H2O 6,0756 NH3 1,2078

1215,1117 H2O 3,1282

4,3360

(25)

2. REAKTOR - B ( R - 210 B )

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

* Campuran liquid dr R-210A * Campuran liquid ke R-210C (NH4)2HPO4 4689,2158 (NH4)2HPO4 5939,6733

H3PO4 1160,4625 H3PO4 232,0925

H2O 822,0974 H2O 822,8833

6671,7757 6994,6491

* Ammonia dr F-110 * Campuran uap ke D-215

NH3 322,4096 NH3 0,3221

H2O 1,6201 H2O 0,8342

324,0297 1,1563

6995,8054 6995,8054

3. REAKTOR - C ( R - 210 C )

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

* Campuran liquid dr R-210B * DAP ke M-220

(NH4)2HPO4 5939,6733 (NH4)2HPO4 6252,1314

H3PO4 232,0925 H3PO4 0,1160

H2O 822,8833 H2O 823,0796

6994,6491 7075,3270

NH3 80,5621 NH3 0,0805

H2O 0,4048 H2O 0,2085

80,9669 0,2890

(26)

4. TANGKI AMMONIA ( F - 110 )

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

* Ammonia dr F-110 * Ammonia ke R-210A

NH3 1612,0078 NH3 1209,0361

H2O 8,1005 H2O 6,0756

1620,1083 1215,1117

* Ammonia ke R-210B

NH3 322,4096

H2O 1,6201

324,0297 * Ammonia ke R-210C

NH3 80,5621

H2O 0,4048

80,9669

1620,1083 1620,1083

5. SCRUBBER-1 ( D - 215 )

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

* Campuran gas dr R-210A * Limbah gas

NH3 1,2078 NH3 0,0002

H2O 3,1282 * Limbah cair

4,3360 NH3 1,6102

* Campuran gas dr R-210B H2O 6,7513

NH3 0,3221 8,3615

H2O 0,8342

1,1563 * Campuran gas dr R-210C

NH3 0,0805

H2O 0,2085

0,2890 * Air proses dr utilitas

H2O 2,5804

(27)

6. BLUNGER ( M - 220 )

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

* DAP dr R-210C * DAP ke B-230

(NH4)2HPO4 6252,1314 (NH4)2HPO4 6927,4944

H3PO4 0,1160 H3PO4 0,1285

H2O 823,0796 H2O 829,8343

7075,3270 7757,4572

* DAP dr C-252

(NH4)2HPO4 346,3399

H3PO4 0,0065

H2O 3,4639

349,8103 * DAP dr H-251

(NH4)2HPO4 329,0231

H3PO4 0,0060

H2O 3,2908

332,3199

7757,4572 7757,4572

7. ROTARY DRYER ( B - 230 )

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

* DAP dr M-220 * DAP ke E-240

(NH4)2HPO4 6927,4944 (NH4)2HPO4 6858,2195

H3PO4 0,1285 H3PO4 0,1272

H2O 829,8343 H2O 69,2750

7757,4572 6927,6217

* Campuran ke H-231

(NH4)2HPO4 69,2749

H3PO4 0,0013

(28)

8. CYCLONE ( H - 231 )

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

* Campuran dr B-230 * DAP ke E-240

(NH4)2HPO4 69,2749 (NH4)2HPO4 68,5822

H3PO4 0,0013 H3PO4 0,0012

H2O 760,5593 68,5834

829,8355 * Limbah gas ke D-235

(NH4)2HPO4 0,6927

H3PO4 0,0001

H2O 760,5593

761,2521

829,8355 829,8355

9. SCRUBBER-2 ( D - 235 )

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

* Campuran dr H-231 * Limbah gas

(NH4)2HPO4 0,6927 H2O 759,3649

H3PO4 0,0001 * Limbah cair

H2O 760,5593 (NH4)2HPO4 0,6927

761,2521 H3PO4 0,0001

* Air proses dr utilitas H2O 2,3888

H2O 1,1944 3,0816

(29)

10. COOLING CONVEYOR ( E - 240 )

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

* DAP dr B-230 * DAP ke H-250

(NH4)2HPO4 6858,2195 (NH4)2HPO4 6926,8017

H3PO4 0,1272 H3PO4 0,1284

H2O 69,2750 H2O 69,2750

6927,6217 6996,2051

* DAP dr H-231

(NH4)2HPO4 68,5822

H3PO4 0,0012

68,5834

6996,2051 6996,2051

11. SCREEN 4 MESH ( H - 250 )

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

* DAP dr E-240 * DAP undersize ke H-251

(NH4)2HPO4 6926,8017 (NH4)2HPO4 6580,4616

H3PO4 0,1284 H3PO4 0,1220

H2O 69,2750 H2O 65,8113

6996,2051 6646,3949

* DAP recycle ke M-220

(NH4)2HPO4 346,3401

H3PO4 0,0064

H2O 3,4637

349,8102

(30)

12. SCREEN 16 MESH ( H - 251 )

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

* DAP dr E-240 * Produk DAP ke F-310

(NH4)2HPO4 6580,4616 (NH4)2HPO4 6251,4385

H3PO4 0,1220 H3PO4 0,1159

H2O 65,8113 H2O 62,5207

6646,3949 6314,0751

* DAP recycle ke M-220

(NH4)2HPO4 329,0231

H3PO4 0,0061

H2O 3,2906

332,3198

(31)

Kapasitas produksi = 50.000 ton/th

Satuan panas = kilokalori/jam

1. HEATER-1 ( E - 111 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Ammonia dr F-110 * Ammonia ke R-210A

NH3 4074,5873 NH3 31064,4174

H2O 18,8727 H2O 141,9372

4093,4600 31206,3546

* Ammonia ke R-210B

NH3 8283,8534

H2O 37,8808

8321,7342 * Ammonia ke R-210C

NH3 2069,9478

H2O 9,4597

2079,4075 * Q steam 39488,4593 * Q loss 1974,4230

(32)

2. HEATER-2 ( E - 122 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Phosphoric acid dr F-120 * Phosphoric acid ke R-210A

H3PO4 13736,1110 H3PO4 137361,1100

H2O 1830,3479 H2O 18394,9504

15566,4589 155756,0604

* Q steam 147568,0016 * Q loss 7378,4001

163134,4605 163134,4605

3. REAKTOR - A ( R - 210 A )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Phosphoric acid dr F-120 * Campuran liquid ke R-210B

H3PO4 137361,1100 (NH4)2HPO4 91652,9520

H2O 18394,9504 H3PO4 34340,3500

155756,0604 H2O 18461,1196

* Ammonia dr F-110 144454,4216

NH3 31064,4174 * Campuran uap ke D-215

H2O 141,9372 NH3 31,0558

31206,3546 H2O 1761,8853

1792,9411 * Q steam 1765290,3308H Reaksi 1717740,8666

* Q loss 88264,5165

(33)

4. REAKTOR - B ( R - 210 B )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran liquid dr R-210A * Campuran liquid ke R-210C

(NH4)2HPO4 91652,9520 (NH4)2HPO4 116093,8080

H3PO4 34340,3500 H3PO4 6868,0700

H2O 18461,1196 H2O 18478,7836

144454,4216 141440,6616

NH3 8283,8534 NH3 8,2990

H2O 37,8808 H2O 470,3768

8321,7342 478,6758

* Q steam 470745,1914H Reaksi 458064,7502

* Q loss 23537,2596

623521,3472 623521,3472

5. REAKTOR - C ( R - 210 C )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran liquid dr R-210B * DAP ke M-220

(NH4)2HPO4 116093,8080 (NH4)2HPO4 122200,9260

H3PO4 6868,0700 H3PO4 3,4800

H2O 18478,7836 H2O 18483,1895

141440,6616 140687,5955

NH3 2069,9478 NH3 2,0966

H2O 9,4597 H2O 117,5942

2079,4075 119,6908

* Q steam 117627,6114H Reaksi 114459,0136

(34)

6. SCRUBBER-1 ( D - 215 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran gas dr R-210A * Limbah gas

NH3 31,0558 NH3 0,0060

H2O 1761,8853 * Limbah cair

1792,9411 NH3 22,1747

* Campuran gas dr R-210B H2O 81,6631

NH3 8,2990 103,8378

H2O 470,3768

478,6758 * Campuran gas dr R-210C

NH3 2,0966

H2O 117,5942

119,6908 * Air proses dr utilitas

H2O 5,7676 * Q serap 2293,2315

2397,0753 2397,0753

7. BLUNGER ( M - 220 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * DAP dr R-210C * DAP ke B-230

(NH4)2HPO4 122200,9260 (NH4)2HPO4 78532,7180

H3PO4 3,4800 H3PO4 2,3548

H2O 18483,1895 H2O 10782,3358

140687,5955 89317,4086

* DAP dr C-252

(NH4)2HPO4 947,7166

H3PO4 0,0406

H2O 10,8416

958,5988 * DAP dr H-251

(NH4)2HPO4 900,3271

H3PO4 0,0406

H2O 10,3010

910,6687 * Q serap 53239,4544

(35)

8. ROTARY DRYER ( B - 230 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * DAP dr M-220 * DAP ke E-240

(NH4)2HPO4 78532,7180 (NH4)2HPO4 174261,4302

H3PO4 2,3548 H3PO4 4,9010

H2O 10782,3358 H2O 2025,8788

89317,4086 176292,2100

* Campuran ke H-231

* Udara panas 3903110,403 (NH4)2HPO4 1760,5146

H3PO4 0,3770

H2O 433691,2515

Udara 3380683,4585

3816135,6016

3992427,8116 3992427,8116

9. HEATER ( E - 233 )

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

Udara bebas

Udara panas

Udara 259140,6386 Udara 3903110,4030 * Q steam 3835757,6467 * Q loss 191787,8823

(36)

10. SCRUBBER-2 ( D - 235 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran dr H-231 * Limbah gas

(NH4)2HPO4 17,7762 H2O 412407,8778

H3PO4 0,3770 Udara 362855,0788

H2O 433691,2515 775262,9566

Udara 3380683,4585 * Limbah cair

3814392,8632 (NH4)2HPO4 9,5718

H3PO4 0,2030

* Air proses dr utilitas H2O 37,5107

H2O 2,6707 47,2855

* Q serap 3039085,2918

3814395,5339 3814395,5339

11. COOLING CONVEYOR ( E - 240 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * DAP dr B-230 * DAP ke H-250

(NH4)2HPO4 174261,4302 (NH4)2HPO4 18954,2590

H3PO4 4,9010 H3PO4 0,5684

H2O 2025,8788 H2O 216,7588

176292,2100 19171,5862

* DAP dr H-231

(NH4)2HPO4 1742,7384

H3PO4 0,3770 * Q serap 158863,7392

1743,1154

(37)

Kapasitas produksi = 50.000 ton/th

Satuan panas = kilokalori/jam

1. TANGKI AMMONIA ( F - 110 )

Fungsi : menampung gas ammonia dalam bentuk liquid Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 4,4 atm (50 psig) (Kirk Othmer : 288) - Suhu = 30C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 10710 cuft = 304 M3 Tekanan : 4,4 atm gauge

Diameter : 17 ft Panjang : 51 ft Tebal shell : 1 in Tebal tutup : 5/8 in

Masuk

(38)

2. HEATER - 1 ( E - 111 )

Fungsi : Memanaskan ammonia dari 30C menjadi 75C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 75C (berdasarkan suhu reaktor)

- Waktu proses= continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 52

Passes = 2

Shell : ID = 10,0 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel Heat Exchanger Area , A = 163,3 ft2 = 16 m2 Jumlah exchanger = 1 buah

3. TANGKI PHOSPHORIC ACID ( F - 120 )

Fungsi : menampung larutan phosphoric acid dari supplier Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

(39)

Spesifikasi :

Volume : 6248 cuft = 177 M3 Diameter : 20 ft

Tinggi : 20 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

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

4. 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.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel Rate Volumetrik : 14,80 gpm

Total DynamicHead : 30,70 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Masuk

(40)

5. HEATER - 2 ( E - 122 )

Fungsi : Memanaskan phosphoric acid dari 30C menjadi 75C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 75C (berdasarkan suhu reaktor)

Spesifikasi :

Passes = 2

Passes = 1

6. REAKTOR - A ( R - 210A )

(41)

7. REAKTOR - B ( R - 210B )

Fungsi : Ammoniasi phosphoric acid menjadi diammonium phosphate. Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk , jaket pemanas.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 75oC (V.Sauchelli : 141) * Waktu tinggal = 1 jam (V.Sauchelli : 141)

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 9 ft Tinggi Shell : 18 ft Tebal Shell : 3/16 in Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 1,30 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 1,10 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Sistem Pengaduk Turbin 6-flat blade

Diameter impeler : 3,000 ft Panjang blade : 0,750 ft Lebar blade : 0,600 ft Power motor : 38 hp Sistem Pemanas

(42)

Jaket spacing : ¼ in Tebal Jaket : 3/16 in Sistem Sparger :

Type : Standard Perforated Pipe Bahan konstruksi : commercial steel

Diameter lubang : 3,96 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 175 buah

Jumlah reaktor : 1 buah

8. REAKTOR - C ( R - 210C )

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 6 ft Tinggi Shell : 12 ft Tebal Shell : 3/16 in Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 0,81 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in

(43)

Tinggi Tutup bawah : 0,70 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Sistem Pengaduk Turbin 6-flat blade

Diameter impeler : 2,000 ft Panjang blade : 0,500 ft Lebar blade : 0,400 ft Power motor : 20 hp Sistem Pemanas

Diameter jaket : 6,06 ft Tinggi jaket : 10 ft Jaket spacing : 3/16 in Tebal Jaket : 3/16 in Sistem Sparger :

Jumlah reaktor : 1 buah

9. POMPA - 2 ( L - 211 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari R-210A ke R-210B Type : Centrifugal Pump

(44)

Spesifikasi :

Kapasitas : 19,20 gpm Total DynamicHead : 17,97 ft.lbf/lbm

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

10. POMPA - 3 ( L - 212 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari R-210B ke R-210C Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

11. POMPA - 4 ( L - 213 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari R-210C ke M-220 Type : Centrifugal Pump

(45)

Spesifikasi :

12. BLOWER - 1 ( G - 214 )

Fungsi : memindahkan limbah gas dari reaktor ke scrubber D-215 Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 6 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 0,5 hp Jumlah : 1 buah

Masuk

Keluar

Masuk

(46)

13. SCRUBBER - 1 ( D - 215 )

Fungsi : menyerap limbah gas dengan air proses dari utilitas Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish

dilengkapi dengan sparger

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk proses penyerapan Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

* Suhu operasi = 30oC (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu

Spesifikasi : Dimensi tangki :

Tinggi : 5 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

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

Outlet Gas

Inlet Liquid

Outlet Liquid Inlet GasA

(47)

Spesifikasi packing :

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standar : Packing disusun secara acak (randomize)

Ukuran packing : 1 in Tebal packing : 1/8 in Free gas space : 73% Jumlah packing : 540 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Sparger : Type : Standard Perforated Pipe Bahan konstruksi : commercial steel

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,60 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 18 buah Sparger Bagian Atas :

Diameter lubang : 3,95 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 21 buah Jumlah kolom : 1 buah

14. BLUNGER ( M - 220 )

Fungsi : Mencampur DAP basah dengan DAP kering Tipe : Stationary shell Ribbon with Three-shaft Ribbon

(48)

Spesifikasi :

Sistem kerja : Continous Mixing Kapasitas : 900 cuft/jam Total hp : 27 ½ hp Speed : 280 ft/min Rate pencampuran : 180 cuft/jam Jumlah : 1 buah

15. ROTARY DRYER ( B - 230 )

Fungsi : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas Dasar pemilihan : sesuai untuk pengeringan padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 90C (berdasarkan titik leleh DPA)

- Waktu proses= Waktu melewati (time of passes)

Spesifikasi :

Kapasitas : 7757,4572 kg/jam Isolasi : Batu isolasi Diameter : 2,0 m

Panjang : 10 m Tebal isolasi : 4 in Tebal shell : 3/16 in Tinggi bahan : 0,984 ft Sudut rotary : 1

(49)

Power : 55 hp Jumlah : 1 buah

16. CYCLONE ( H - 231 )

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Spesifikasi :

Kapasitas : 4308,372 cuft/dt Diameter partikel : 0,000030ft Tebal shell : 3/16 in Tebal Tutup atas : 3/16 in Tebal Tutup bawah : 3/16 in Jumlah : 1 buah

17. BLOWER - 2 ( G - 232 )

Fungsi : memindahkan limbah gas dari dryer ke scrubber D-235 Bc

Hc Gas

in

De Sc

Lc

Dc

Zc

Jc

Dust Out 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

Perry 6ed ; Figure. 20-106

Tampak Atas

(50)

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 6341 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 124 hp

Jumlah : 2 buah (multi-stage)

18. HEATER - 3 ( E - 233 )

Fungsi : Memanaskan udara dari 30C menjadi 100C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 100C (berdasarkan suhu dryer)

Spesifikasi :

Passes = 2

Masuk

Keluar

Masuk

(51)

Passes = 1

19. BLOWER - 3 ( G - 234 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke B-230 Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 6318 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 123 hp

Jumlah : 2 buah (multi-stage)

20. SCRUBBER - 2 ( D - 235 )

Fungsi : menyerap limbah gas dengan air proses dari utilitas Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish

dilengkapi dengan sparger

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk proses penyerapan Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

Masuk

Keluar

Masuk

(52)

Spesifikasi : Dimensi tangki :

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

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standar : Packing disusun secara acak (randomize)

Ukuran packing : 1 in Tebal packing : 1/8 in Free gas space : 73%

Jumlah packing : 73305 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Inlet Liquid

Outlet Liquid Inlet GasA

(53)

Sparger : Type : Standard Perforated Pipe Bahan konstruksi : commercial steel

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,60 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 100 buah Sparger Bagian Atas :

Diameter lubang : 3,42 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 134 buah Jumlah kolom : 1 buah

21. COOLING CONVEYOR ( E - 240 )

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 32C Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 154 cuft/jam Panjang : 70 ft

Diameter : 12 in Kecepatan putaran : 14 rpm Tebal jaket standar : 2 in Power : 4,5 hp Jumlah : 1 buah

INLET

OUTLET Tampak

Depan

(54)

22. BUCKET ELEVATOR ( J - 241 )

Fungsi : memindahkan bahan dari E-240 ke screen H-250 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 = 65 ft Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (7,0 / 14) x 225 ft/mnt = 113 ft/menit Putaran Head Shaft = (7,0 / 14) x 43 rpm = 22 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 4 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

23. SCREEN 4 MESH ( H - 250 )

Fungsi : Menyaring produk DAP dari dryer. Type : Vibrating Screen

(55)

Spesifikasi :

Kapasitas : 7,0 ton/jam Speed : 50 vibration/dt

Power : 3 Hp (Peter’s 4ed;p.567) Ty Equivalent design : 4 mesh

Sieve No. : 4

Sieve design : standard 4,76 micron Sieve opening : 4,76 mm

Ukuran kawat : 1,54 mm Effisiensi : 99,73 % Jumlah : 1 buah

24. SCREEN 16 MESH ( H - 251 )

Fungsi : Menyaring produk DAP dari screen 4 mesh. Type : Vibrating Screen

(56)

Spesifikasi :

Kapasitas : 7,0 ton/jam Speed : 50 vibration/dt

Power : 3 Hp (Peter’s 4ed;p.567) Ty Equivalent design : 16 mesh

Sieve No. : 16

Sieve design : standard 1,00 micron Sieve opening : 1,00 mm

Ukuran kawat : 0,580 mm Effisiensi : 99,73 % Jumlah : 1 buah

25. HAMMER MILL ( C - 252 )

Fungsi : Menghaluskan bahan sampai dengan 100 mesh Type : Reversible Hammer Mill

Dasar pemilihan : dipilih karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 40 ton/jam Sieve number : No. 100

Model : 505

(57)

Power : 100 hp Bahan : Heavy Duty Steel Jumlah : 1 buah

26. BELT CONVEYOR - 1 ( J - 253 )

Fungsi : memindahkan produk DAP dari H-251 ke F-310 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 : (6,4 / 32) x 100 ft/mnt = 20 ft/min Panjang : 51 ft

Sudut elevasi : 11,3 o Power : 4 Hp Jumlah : 1 buah

27. BELT CONVEYOR - 2 ( J - 254 )

Fungsi : memindahkan DAP dari H-251 dan C-252 ke M-220 Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Masuk

Keluar



Masuk

Keluar

(58)

Belt - width : 14 in - trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,7 / 32) x 100 ft/mnt = 2,2 ft/min Panjang : 151 ft

Sudut elevasi : 5,7 o Power : 8 Hp Jumlah : 1 buah

28. SILO DIAMMONIUM PHOSPHATE ( F - 310 ) Fungsi : Menampung produk diammonium phosphate

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

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

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 7298 cuft = 207 m3 Diameter : 15 ft

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

inlet

(59)

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR - A ( R - 210A )

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

phsophoric acid merupakan fase liquid, sedangkan ammonia merupakan gas, maka dipilih jenis tangki berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan

(60)

Kondisi feed :

1. Feed ammonia dari tangki F-110 :

Komposisi bahan :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat B M

NH3 1209,0361 0,9950 17,000

H2O 6,0756 0,0050 18,000

1215,1117 1,0000

Rate massa = 1215,1117 kg/jam = 2678,8353 lb/jam  gas =

359 BM 1 P T 492 

 = ... lb/cuft [Himmelblau:249] Tekanan, P = 1,5 atm

Suhu, T = 75C = 627Rankine  gas =

359 17 1 5 , 1 627 492 

  1,056 lb/cuft [Himmelblau:249]

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 1,056 2678,8353

= 2537 cuft/jam

2. Feed phosphoric acid dari tangki F-120 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat  (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

H3PO4 4641,8500 0,8500 1,834

H2O 819,1500 0,1500 1,000

5461,0000 1,0000  campuran =



_fraksi_komponenberat 1 = 1 15 , 0 834 , 1 85 , 0 1 

= 1,63 gr/cc

= 1,63 gr/cc x 62,43 = 101,8 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft) Rate massa = 5461,0000 kg/jam = 12039,3206 lb/jam

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 101,8 12039,3206

= 119 cuft/jam

(61)

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Reaktor

2. Perencanaan Sistem Pengaduk

3. Perencanaan Sistem Pemanas

4. Perencanaan Sparger

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR

Total rate volumetrik = 2656 cuft/jam  campuran = 95,7 lb/cuft (produk bawah) Waktu tinggal = 1 jam (V.Sauchelli : 141)

Direncanakan digunakan 1 tangki, sehingga volume tangki = 2656 (cuft/jam) x 1 (jam) = 2656 cuft

Asumsi volume bahan (larutan) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki.

Volume tangki = 2656 / 80% = 3320 cuft

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

3320 =

4

_{. D}2

(62)

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 = P hydrostatis =  H

P hydrostatis =





144 26 % 80 7 ,

95  

= 13,8 psi

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

P design = 1,1 x 13,8 = 16 psi

r = ½ D = ½ x 156 in = 78 in

t min =



 



0,125

16 6 , 0 8 , 0 36000

78 16

  

(63)

Dimensi tutup atas, standard dished :

Untuk D = 156 in, didapat rc = 144 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]

th =



36000 0,8

 

0,1 16



144 16 885 , 0

 

   + 0,125 = 0,196 in , digunakan t = ¼ in

C a

t r

ID sf

b icr

OA

(64)

Tutup bawah, conis :

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 16 6 , 0 8 , 0 36000 15 cos 2 12 13 16

o    

    0,170 in = 3/16 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 ) 1 13 ( 268 ,

(65)

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

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 13 = 4,334 ft Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,20 x 4,334 = 0,867 ft Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 4,334 = 1,084 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 = 50 rpm = 0,9 rps

Da = 4,334 ft = 1,322 m

V =  x 1,322 x 50 = 207,554 m/mnt (memenuhi range 200 – 250 m/mnt) Karena peripheral speed memenuhi range, maka asumsi putaran pengaduk

Da E

J H

(66)

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 7 , 95 = 1,533

Jumlah Impeller =

13 1,533 26 % 80  

 2 buah

Jarak pengaduk = 1,5 Da = 1,5 x 4,334 ft = 6,501 ft

Bilangan Reynolds ; NRe :

Putaran pengaduk , N = 50 rpm = 0,9 rps  bahan = reference

reference sg

bahan sg



 = 0,00085 0,996

1,533



= 0,00132 lb/ft dt (berdasarkan sg bahan)

NRe =

  

 Da2 N

 1225628

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

(67)

Power pengaduk :

Untuk NRe > 10000 perhitungan digunakan persamaan 5.5 Ludwig, halaman190 :

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 = 95,7

  

0,9 3 4,334



5 2

, 32

3 , 6

 

 = 21002,7 lb.ft/dt = 38,2 hp(1 lb.ft/dt=1/550 hp)

Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 38,2 hp = 76,4 hp Perhitungan losses pengaduk :

Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10 %(Joshi:399) Gland losses 10 % = 10 % x 76,4  7,64 hp (minimum=0,5) Power input dengan gland losses = 76,4 + 7,64 = 84,04 hp

Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 84,04  16,81 hp

(68)

3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS

Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern , hal 719 ) Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 75C

Q = 1765290,3308 kkal/jam = 7005121 Btu/jam Suhu masuk rata-rata = 75C = 167F

Suhu kenaikan reaksi = 100C = 212F T = 212 – 167 = 45F

Kebutuhan media = 2703 kg/jam = 5960 lb/jam Densitas media = 0,1 lb/cuft (densitas air)

Rate volumetrik =

cuft / lb

jam / lb bahan

bahan rate

 = 59600 cuft/jam = 16,56 cuft/dt Asumsi kecepatan aliran = 10 ft/dt [Kern, T.12, hal. 845]

Luas penampang =

dt / ft

dt / cuft aliran tan kecepa

volumetrik rate

= 16,56 / 10 = 1,66 ft2 Luas penampang = /4 (D22 - D12)

dengan : D2 = diameter dalam jaket

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

= 13 + 2 ( 3/16 in  0,02 ft ) = 13,04 ft Luas penampang = /4 (D22 - D12)

1,66 = /4 (D22 – 13,04 2)

D2 = 13,13 ft

Spasi = 2

D D₂ ₁

=

2 ,04 13 13,13

(69)

Perhitungan Tinggi Jaket :

UD = 150 (Kern, Tabel 8)

A = t U

Q

D 

=

45 150 7005121

 = 1038 ft

2

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 



Dm



0,785d2(Hesse : pers. 4-16)

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

h : tinggi conical = 1,6 ft d : Indise Diameter Jaket = 13,13 ft

D : Outside Diameter Jaket = OD + (2 x tebal jaket) = 13,172 ft A conis = 0,785 (D x m) 4h2



Dm



0,785d2= 231 ft2

Ajaket = A shell + A conis

1038 = ( . (13,13) . h ) + 231 hjaket = 20 ft

(70)

4. PERENCANAAN SPARGER

Total rate gas = 1215,1117 kg/jam = 2678,8353 lb/jam  campuran = 1,056 lb/cuft

Rate volumetrik =

cuft / lb jam / lb densitas massa

= 2536,8 cuft/jam = 42,3 cuft/mnt

Berdasarkan Peter 4ed , fig. 14-2 , halaman 498 ,dengan asumsi aliran turbulen didapat : ID optimum = 3,4 in , maka digunakan pipa ukuran = 3 ½ in sch. 40 Dari Foust , App. C-6a , didapatkan :

OD = 4,000 in

ID = 3,548 in = 0,296 ft A = ¼  Dp2 = 0,0687 ft2 Kecepatan aliran , V =

60 1 ft

cuft/menit

2  = 10,3 ft/dt

dengan :  = 0,0169 cp = 0,00001137 lb/ft.dt (berdasarkan sg bahan) NRe =

 

V D

= 282920 > 2100

dengan NRe > 2100 untuk menentukan diameter sparger digunakan persamaan

6.3 dari Treybal halaman 141 : dp = 0,0233 x NRe–0,5

dengan : dp = diameter sparger ; ft d = diameter pipa (ID) ; ft

dp = 0,0233 x (NRe)–0,5 = 0,012 ft = 3,66 mm (1 ft = 304,8 mm)

[ukuran diameter (minimum) = 1,6 mm = 0,01 ft]

Untuk pemasangan sejajar atau segaris pada pipa, jarak interface ( C ) dianjurkan minimal menggunakan jarak 3 dp. maka C = 3 x 0,012 ft = 0,036 ft Panjang pipa direncanakan 0,75 Diameter shell = 0,75 x 13 ft = 9,8 ft Posisi sparger direncanakan disusun bercabang 20.

maka banyaknya lubang =

C

Cabang Pipa

Panjang 

 5445 lubang

Jumlah lubang tiap cabang =

cabang ang lub Jumlah

(71)

Spesifikasi :

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 13 ft Tinggi Shell : 26 ft Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : ¼ in Tinggi Tutup atas : 1,92 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 1,60 ft

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

Sistem Pengaduk Turbin 6-flat blade

Diameter impeler : 4,334 ft Panjang blade : 1,084 ft Lebar blade : 0,867 ft Power motor : 101 hp

Sistem Pemanas

Diameter jaket : 13,13 ft Tinggi jaket : 20 ft Jaket spacing : ½ in Tebal Jaket : 3/16 in

Sistem Sparger :

(72)

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.

(73)

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

tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan

investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini,

(74)

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :

- 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

(75)

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

5. Pressure Control ( P C )

Mengontrol tekanan pada suatu aliran / alat

(76)

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik

NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI

1. TANGKI AMMONIA ( F - 110 ) ( PI ; FC )

2. HEATER - 1 ( E - 111 ) ( TC )

3. TANGKI PHOSPHORIC ACID ( F - 120 ) ( LI )

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

5. HEATER - 2 ( E - 122 ) ( TC )

6. REAKTOR - A ( R - 210A ) ( TC ; LC ) 7. REAKTOR - B ( R - 210B ) ( TC ; LC ) 8. REAKTOR - C ( R - 210C ) ( TC ; LC )

9. POMPA - 2 ( L - 211 ) ( LC )

10. POMPA - 3 ( L - 212 ) ( LC )

11. POMPA - 4 ( L - 213 ) ( LC )

12. BLOWER - 1 ( G - 214 ) ( FC )

13. SCRUBBER - 1 ( D - 215 ) ( FC )

14. BLOWER - 2 ( G - 232 ) ( FC )

15. HEATER - 3 ( E - 233 ) ( TC )

16. BLOWER - 3 ( G - 234 ) ( FC )

17. SCRUBBER - 2 ( D - 235 ) ( FC )

(77)

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-k