PABRIK SODIUM THIOSULFAT DENGAN PROSES ABSORBSI (REAKSI SULFUR DIOKSIDE).

(1)

PABRIK SODIUM THIOSULFAT

DENGAN PROSES ABSORBSI (REAKSI SULFUR

DIOKSIDE)

PRA RENCANA

Oleh :

SASTRA WIJAYA

NPM. 0731010037

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

(2)

PABRIK SODIUM THIOSULFAT

DENGAN PROSES ABSORBSI (REAKSI SULFUR

DIOKSIDE)

PRA RENCANA

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

SASTRA WIJAYA

NPM. 0731010037

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”JAWA TIMUR

(3)

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK SODIUM THIOSULFATE DENGAN PROSES

ABSORBSI (REAKSI SULFUR DIOXIDE)

Oleh :

SASTRA WIJAYA

NPM. 0731010037

Telah dipertahankan dan diterima dihadapan Tim Penguji Pada Tanggal 10 Juni 2011

Dosen Pembimbing :

Ir. Retno Dewati ,MT NIP. 19600112 198703 2 001 Tim Penguji :

Ir. Siswanto ,MS NIP. 19580613 198603 1 001

Ir. Nana Dyah S, Mkes NIP. 19600422 198703 2 001

Ir. Kindriari Nurma W, MT NIP. 19600228 198803 2 001

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknologi Industri

(4)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Sodium Thiosulfate Dengan Proses Absorbsi (Reaksi Sulfur Dioxide)”, 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 Sodium Thiosulfate Dengan Proses Absorbsi (Reaksi Sulfur Dioxide)” 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 Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur, dan selaku dosen pembimbing.

3. Dosen Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur. 4. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN

(5)

5. Kedua orang tua 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 jurusan Teknik Kimia.

(6)

INTISARI

Perencanaan pabrik sodium thiosulfate ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 25.000 ton sodium thiosulfate pentahydrate/tahun dalam bentuk padat. Pabrik beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Perkembangan industri sodium thiosulfate cukup menjanjikan, dimana dikemukakan bahwa penggunaan sodium thiosulfate cukup efektif dalam proses pencucian mineral emas. Secara singkat, uraian proses dari pabrik sodium thiosulfate pentahydrate sebagai berikut :

Pertama-tama larutan soda ash diabsorbsi dengan gas sulfur dioxide membentuk sodium bisulfite. Sodium bisulfite kemudian direaksikan dengan soda ash dan sulfur membentuk sodium thiosulfate. Larutan sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator untuk kemudian dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pentahydrate. Kristal kemudian difiltrasi, dikeringkan dan dihaluskan sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 192 orang

Sistem Operasi : Continuous

(7)

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 1.158.862.666.762.50 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 19.723.822.896.00 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 1.178.586.489.658.50 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 107.263.334.702.30

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 12.487.211.688.75

- Steam = 116.396 lb/hari

- Air pendingin = 177 M3/hari

- Listrik = 5.908 kWh/hari

- Bahan Bakar = 4.707 lt/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 399.961.203.161.68 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 870.001.197.120.00 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 20 %

* Internal Rate of Return : 31,7 %

* Rate On Equity : 41,6 %

* Pay Out Periode : 3,2 Tahun

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 8 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-72 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

(9)

DAFTAR GAMBAR

(10)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……….……….………. i

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

(11)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Sodium Thiosulfate atau lebih umum dikenal dengan sodium hyposulfite merupakan Kristal hidrat dengan 5 molekul air yang terikat sehingga dapat disebut Sodium Thiosulphate Pentahydrate. Sodium Thiosulfate mempunyai kegunaan yang sangat luas. Pada awalnya ditemukan oleh John Herschel, kegunaannya pada bidang fotografi yang berfungsi sebagai bahan pembantu pemrosesan cetak foto maupun cetak biru.

Kemudian pada tahun – tahun selanjutnya kegunaan Sodium Thiosulfate semakin meluas dan memiliki prospek yang sangat bagus. Dimana bahan ini cukup efektif digunakan dalam proses pencucian mineral emas. Pencucian mineral atau hasil tambang emas dengan menggunakan larutan Sodium Thiosulfate dapat mempercepat pemisahan kandungan emas murni dari ore slurry –nya. Selain itu saat ini material ini banyak digunakan di bidang kedokteran mulai dari sebagai bahan penawar racun hingga kemoterapi.

I.2 Manfaat

(12)

PENDAHULUAN I - 2

lapangan pekerjaan bagi rakyat Indonesia, disamping itu juga untuk mendorong pertumbuhan industri – industri kimia yang diharapkan nantinya dapat memperbaiki kondisi ekonomi bangsa ini. Dari data BPS , sampai saat ini kebutuhan sodium thiosulfate yang cukup besar oleh bangsa Indonesia ini hanya disupply oleh negara – negara asing produsen sodium thiosulfate.

I.3 Aspek Ekonomi

Seperti yang kita ketahui, sodium thiosulfate sangat penting bagi kegiatan perekonomian di masa seperti ini baik mulai dalam dunia fotografi hingga kedokteran. Dengan metode regresi linier dapat ditentukan kebutuhan produksi pada tahun 2012 adalah :

Data impor Natrium Thiosulfat dari biro statistik sebagai berikut:

TAHUN KAPASITAS

2005 31.131.538

2006 9.641.0.50

2007 12.654.570

2008 15.748.861

2009 14.339.897

Hasil perhitungan :

Data (n)

Tahun (x)

Kebutuhan (ton/th) (y)

xy x2

1 2005 31.131.538 62.418.733.690 4.020.025

2 2006 9.641.0.50 19.339.946.300 4.024.036

3 2007 12.654.570 25.397.721.990 4.028.049

4 2008 14.339.897 31.623.712.888 4.032.064

5 2009 15.748.861 28.808.853.073 4.036.081

(13)

PENDAHULUAN I - 3

Digunakan persamaan regresi linier y = a + b (x - ) (Peters : 760)

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

b = (n : jumlah data. x: tahun )

sehingga : a = (83.515.916/5) = 16.703.183

b =

–

= 6.775.024

(10.035/5) = 2007 y = a + b (x - )

= 16.703.183+ 6.775.024 ( 2012 – 2007 ) = 50.578.303 ≈ 51.000 ton/tahun

Untuk kapasitas pabrik terpasang digunakan 50% kebutuhan Indonesia : Kapasitas pabrik terpasang = 50% x 51.000 = 25.500 ≈ 25.000

Kapasitas produk harian = 25.000 ton/thn / 330 hari/thn

(14)

PENDAHULUAN I - 4

I.4 Sifat – sifat Bahan

Bahan Baku :

1.4.1 SIFAT SULFUR (S)

Berwarna kuning dan berbentuk powder

Densitas : 2,07 g/cm3

Densitas (liquid) : 1,819 g/cm3

Indeks bias : 2.9

s.g : 2,046 gr/cc

m.p : 120oC

b.p : 444,6 oC

berat molekul : 32,06 kg/kmol

Heat of Fusion : 1,727 kJ/mol

Heat of Vaporization : 45 kJ/mol

Spesific Heat : 22,75 J/mol.K

Struktur Kristal : orthorhombic

Solubility (cold water) : tidak larut Solubility (hot water ) : tidak larut

Komposisi Sulfur (Tjakra Tunggal) :

Komponen % Berat

S 99,9

H2O 0,1

(15)

PENDAHULUAN I - 5

1.4.2 SIFAT SULFUR DIOKSIDA (SO2)

Berbentuk gas

Nama lain : Sulfurous Anhydride

Berat Molekul : 64

s,g gas pada 0oC dan 1 atm : 2,2636

s,g liquid : 1,434 gr/cc

m.p : -75,5 oC

b.p :-10o C

temperature kritis : 157,12o C

tekanan kritis : 77,65 atm

panas latent : 149 Btu/lb

Viscosity : 0,28 cp

Berat mokul : 64,06 kg/kmol

Solubility (cold water) : 22,8 kg/ 100 kg H2O (T = 0oC)

Solubility (hot water ) : 4,55 kg/ 100 kg H2O (T = 100oC)

Komposisi Liquid Sulfur Dioxide : (Lajchem)

SO2 99,90

O2 0,10

(16)

PENDAHULUAN I - 6

1.4.3 SIFAT SODA ASH ( )

Nama lain : Sodium Carbonate

Rumus Molekul : Na2CO3 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 106

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : ukuran 100 mesh

Densitas : 2,54 g/cm3

Indeks bias : 1,535

s,g : 2,533 gr/cc

m,p : 851o C

Kelarutan dalam 100 gr air (0oC) : 7,1 gr Kelarutan dalam 100 gr air (50oC) : 48,5 gr

Berat mokule : 106,0 gr

Komposisi Soda Ash : (SREE Int, Indonesia)

Na2CO3 99,70

H2O 0,20

Impuritis 0,10

(17)

PENDAHULUAN I - 7

Produk

1.4.4 SIFAT NATRIUM THIOSULFAT (Na2S2O3.5H2O)

Nama lain : Sodium hyposulfite

Rumus Molekul : Na2S2O3.5H2O (komponen utama)

Rumus Bangun :

Spesifik grafity : 1,685

Berat jenis : 1,75 gr/cc

Panas pelarutan dalam air (25oC) :-11,3 kkal/gmol Panas jenis (21oC) : 42,6 kal/gr

Titik leleh : 48oC

Berat molekul : 248,19 kg/mol

Kelarutan dalam 100 gr air (0oC) : 74,7 gr Kelarutan dalam 100 gr air (60oC) : 301,8 gr

Komposisi Sodium Thiosulfate Pentahydrate :

Nama Bentuk

Kadar Minimum

Sodium Thiosulphate Technical

Fine Cryst alline 98 %

(18)

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Macam Proses Pembuatan

Secara umum ada dua cara untuk mendapatkan sodium thiosulfate yaitu melalui proses absorbsi dan proses digesting. Secara ringkas macam pembuatan sodium thiosulfate adalah :

II.1.1 Proses Absorbsi (Reaksi Sulfur dioxide)

(19)

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 2

Reaksi :

Na2CO3 + H2O +2 SO2 2 NaHSO3 + CO2

Larutan sodium bisulfate hasil penyerapan kemudian diumpankan ke iron pot untuk proses netralisasi sodium bisulfate menjadi sodium thiosulfate dengan penambahan soda ash dan sulfur. Reaksi yang terjadi adalah :

2 NaHSO3 + Na2CO3 + 2S 2 Na2S2O3 + CO2 + H2O

Larutan Sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator, kemudian larutan sodium thiosulfate dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pentahydrate pada crystallizer. Kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada centrifuge, dimana mother liquor direcycle kembali ke evaporator, sedangkan Kristal sodium thiosulfate diambil sebagai produk akhir. Yields sodium thiosulfate mencapai 95%.

II.1.2 Proses Digesting

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah soda ash, sulfur dioxide dan sulfur. Pertama – tama soda ash ditambah dengan air proses untuk kemudian dihembuskan gas sulfur dioxide pada bagian bawah gassing tank. Reaksi yang terjadi :

(20)

Larutan sodium sulfite kemudian diumpankan pada digestor untuk proses digesting atau pemasakan dengan pemanasan, dimana pada digestor ditambahkan sulfur sehingga terbentuk sodium thiosulfate. Reaksi yang terjadi :

Na2SO3(s) + S(s) Na2S2O3(aq)

(21)

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 4

II.2.2 Seleksi Proses

Parameter Macam Proses

Absorbsi Digesting

Bahan baku Soda Ash Soda Ash

Bahan pembantu SO2, S SO2, S

Alat utama Iron Pot Digestor

Crystallizer Atmospheric Vaccum

Installasi peralatan Sederhana Kompleks

Yields Porduk 95% 47,2 %

Dari uraian cara pembuatan Sodium thiosulfate yang telah dijelaskan di atas, maka proses yang paling efisien adalah pembuatan sodium thiosulfate dengan proses absorbs. Keuntungan dari proses ini adalah :

1. Bahan baku tersedia di Indonesia dengan cadangan melimpah 2. Alat utama lebih sederhana dibandingkan dengan proses lainnya 3. Alat crystallizer lebih ekonomis Karena beroperasi pada tekanan 1 atm 4. Yields dan kemurnian produk yang diperoleh lebih tinggi

5. Investasi lebih ekonomis, dengan menggunakan instalasi sederhana

II.2.3 Uraian Proses

Pada pra rencan pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 unit pabrik dengan pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

(22)

Adapun uraian proses pembuatan sodium thiosulfate dengan proses absorbs adalah sebagai berikut :

Pertama – tama soda ash dari supplier SREE International Indonesia ditampung apda silo F-110 dengan bucket elevator J-111. Soda ash kemudian diumpankan ke mixer M-140 untuk proses pelarutan dengan penambahan air proses dari utilitas. Larutan soda ash kemudian diumpankan ke kolom absorber D-150 untuk proses penyerapan. Pada kolom absorber terjadi proses penyerapan soda ash dengan gas SO2 dari tangki F-120.

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 714)

Na2CO3 + H2O +2 SO2 2 NaHSO3 + CO2

Produk atas kolom absorber berupa limbah gas dibuang ke pengolahan limbah, sedangkan produk bawah berupa larutan sodium bisulfate diumpankan menuju ke Reaktor R-210 untuk direaksikan dengan penambahan soda ash dan sulfur sehingga membentuk sodium thiosulfate.

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 714)

2 NaHSO3 + Na2CO3 + 2S 2 Na2S2O3 + CO2 + H2O

(23)

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 6

Larutan sodium thiosulfate kemudian dipekatkan pada evaporator V-220 secara vacuum. Larutan sodium thiosulfate dipekatkan sampai dengan kadar 53,87% sehingga menjadi larutan sodium thiosulfate jenuh.

Larutan sodium thiosulfate jenuh kemudian dikristalisasi menjadi sodium thiosulfate pada crystallizer S-230. Kristal dan mother liquor kemudian dipisahkan pada centrifuge H-310, dimana mother liquor yang terpisah akan direcycle kembali menuju evaporator yang terlebih dahulu ditampung di tangki penampung sementara F-212, sedangkan Kristal basah diumpankan pada rotary dryer B-320 dengan screw conveyor J-313.

Pada rotary dryer B-320, Kristal dikeringkan dengan udara yang berasal dari udara bebas yang dihembuskan oleh Blower G-322 melewati Heater E-323. Udara panas dan padatan terikut kemudian dipisahkan pad cyclone H-321, dimana udara panas dibuang ke pengolahan limbah gas, sedangkan padatan terikut diumpankan secara bersamaan dengan produk bawah rotary dryer menuju ke cooling conveyor E-330 untuk didinginkan sampai suhu kamar.

(24)

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

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

1. MIXER (M-140)

Komponen Masuk (kg/J) Komponen Keluar (kg/J)

*Soda Ash dari F-110 : *Soda Ash ke D-150

Na2CO3 758,4263 Na2CO3 758,4263

NaCl 1,5214 NaCl 1,5214

H2O 0,7607 H2O 2957,8284

760,7085

*Air Proses dari Utilitas :

H2O 2957,0677

(25)

NERACA MASSA III - 2

2. KOLOM ABSORBER (D-150)

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

*Soda Ash dari F-110 : *Produk Liquid ke R-210 :

Na2CO3 758,4263 NaHSO3 1413,8212

NaCl 1,5214 Na2CO3 37,9213

H2O 2957,8284 NaCl 1,5214

3717,7762 H2O 2835,4785

*Gas SO2 dr F-120 : 4288,7424

SO2 878,7442 Gas :

O2 0,8796 SO2 8,7004

879,6239 CO2 299,0776

O2 0,8796

308,6576

(26)

3. REAKTOR (R-210)

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

*Campuran dari D-150 : *Larutan Na2S2O3 ke F-212 :

Na2CO3 37,9213 Na2S2O3 2040,5246

NaCl 1,5214 Na2CO3 6,4656

H2O 2835,4785 NaHSO3 70,6911

NaHSO3 1413,8212 NaCl 2,8314

4288,7424 H2O 2952,7796

*Soda Ash dari F-110 : 5073,2922

Na2CO3 653,0240356 *Gas ke WTP :

NaCl 1,3100 CO2 284,1237

H2O 0,6550

654,9890

*Sulfur dari F-130 :

S 413,2708

H2O 0,4137

413,6845

(27)

4. TANGKI PENAMPUNG SEMENTARA (F-212)

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

*Larutan dr R-210 : *Larutan Na2S2O3 ke V-220 :

Na2S2O3 2013,3856 Na2S2O3 2040,5246

NaHSO3 3,5346 NaHSO3 70,6911

H2O 2067,5489 H2O 2952,7796

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4656

NaCl 2,8314 NaCl 2,8314

4093,7660

*Mother Liquor dr H-310 :

Na2S2O3 27,1390

NaHSO3 67,1565

H2O 885,2307

979,5262

(28)

5. EVAPORATOR (V-220)

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam)

*Larutan Na2S2O3 dari F-212 : * Campuran Liquid ke S-230 :

Na2S2O3 2040,5246 Na2S2O3 2040,5246

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4656

NaHSO3 70,6911 NaHSO3 70,6911

NaCl 2,8314 NaCl 2,8314

H2O 2952,7796 H2O 1667,0953

3787,6079

*Uap Air Ke E-221 :

H2O 1285,6843

5073,2922 5073,2922

6. CRYSTALLIZER (S-230)

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

*Larutan Na2S2O3 dr V-220 : *Kristal Basah ke H-310 :

Na2S2O3 2040,5246 Na2S2O3 . 5H2O 3141,0203

Na2CO3 6,4656 Na2S2O3 28,5673

NaHSO3 70,6911 Na2CO3 6,4656

NaCl 2,8314 NaHSO3 70,6911

H2O 1667,0953 NaCl 2,8314

H2O 538,0322

(29)

7. CENTRIFUGE (H-310)

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

*Kristal basah dr S-230 : *Kristal Basah ke B-320 :

Na2S2O3.5H2O 3141,0203 Na2S2O3.5H2O 3141,0203

Na2S2O3 28,5673 Na2S2O3 1,4284

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4656

NaHSO3 70,6911 NaHSO3 3,5346

NaCl 2,8314 NaCl 2,8314

H2O 538,0322 H2O 46,5911

3787,6079 3201,8713

*Mother Liquor ke F-212 :

H2O dari Air

Proses 393,7897 Na2S2O3 27,1390

NaHSO3 67,1565

H2O 885,2307

979,5262

(30)

8. ROTARY DRYER (B-320)

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

*Kristal basah dari H-310 : *Kristal ke E-330 :

Na2S2O3.5H2O 3141,0203 Na2S2O.5H2O 3109,6101

Na2S2O3 1,4284 Na2S2O3 1,4141

Na2CO3 6,4656 Na2CO3 6,4009

NaHSO3 3,5346 NaHSO3 3,4992

NaCl 2,8314 NaCl 2,8031

H2O 46,5911 H2O 1,6009

3125,3284

*Campuran ke H-321 :

Na2S2O3.5H2O 31,4102

Na2S2O3 0,0143

Na2CO3 0,0647

NaHSO3 0,0353

NaCl 0,0283

H2O 44,9902

76,5430

(31)

9. CYCLONE (H-321)

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

*Campuran dari B-320 : *Kristal ke E-330 :

Na2S2O3.5H2O 31,4102 Na2S2O3.5H2O 31,0961

Na2S2O3 0,0143 Na2S2O3 0,0141

Na2CO3 0,0647 Na2CO3 0,0640

NaHSO3 0,0353 NaHSO3 0,0350

NaCl 0,0283 NaCl 0,0280

H2O 44,9902 31,2373

*Campuran ke Pengolahan air limbah :

Na2S2O3.5H2O 0,3141

Na2S2O3 0,0001

Na2CO3 0,0006

NaHSO3 0,0004

NaCl 0,0003

H2O 44,9902

45,3057

(32)

10.COOLING CONVEYOR (E-330)

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

*Kristal dari B-320 : *Kristal ke C-340 :

Na2S2O3.5H2O 3109,6101 Na2S2O3.5H2O 3140,7062

Na2S2O3 1,4141 Na2S2O3 1,4282

Na2CO3 6,4009 Na2CO3 6,4649

NaHSO3 3,4992 NaHSO3 3,5342

NaCl 2,8031 NaCl 2,8311

H2O 1,6009 H2O 1,6009

3125,3284 3156,5657

*Kristal dari H-321 :

Na2S2O3.5H2O 31,0961

Na2S2O3 0,0141

Na2CO3 0,0640

NaHSO3 0,0350

NaCl 0,0280

31,2373

(33)

11.BALL MILL (C-340)

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

*Kristal dari E-330 : *Kristal ke H-341:

Na2S2O3.5H2O 3140,7062 Na2S2O3.5H2O 3234,9274

Na2S2O3 1,4282 Na2S2O3 1,4711

Na2CO3 6,4649 Na2CO3 6,6589

NaHSO3 3,5342 NaHSO3 3,6402

NaCl 2,8311 NaCl 2,9160

H2O 1,6009 H2O 1,6490

3156,5657

*Recycle :

Na2S2O3.5H2O 94,22118742

Na2S2O3 0,042846731

Na2CO3 0,193948139

NaHSO3 0,106025984

NaCl 0,084933354

H2O 0,04802807

94,6969697

(34)

12.SCREEN (H-341)

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

Kristal dari C-340 : Kristal ke F-350 :

Na2S2O3.5H2O 3234,9274 Na2S2O3.5H2O 3140,7062

Na2S2O3 1,4711 Na2S2O3 1,4282

Na2CO3 6,6589 Na2CO3 6,4649

NaHSO3 3,6402 NaHSO3 3,5342

NaCl 2,9160 NaCl 2,8311

H2O 1,6490 H2O 1,6009

3251,2626 3156,5657

Recycle ke C-340 :

Na2S2O3.5H2O 94,2212

Na2S2O3 0,0428

Na2CO3 0,1939

NaHSO3 0,1060

NaCl 0,0849

H2O 0,0480

94,6970

(35)

BAB IV

NERACA PANAS

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

Satuan panas = kilo kalori

4.1 HEATER – 1 (E-142)

Komponen masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H Larutan dari M-140 : *H larutan ke D-150 :

Na2CO3 1033,8925 Na2CO3 3623,4684

H2O 6890,2805 H2O 24165,7431

NaCl 1,5686 NaCl 5,5095

7925,7417 27794,7210

*Q supply 37506,4858 *Q loss 993,4490

(36)

NERACA PANAS IV - 2

4.2 ABSORBER ( D – 150 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H Larutan dari E-142: *H Larutan keluar k R -210 :

Na2CO3 3623,4684 NaHSO3 7687,6526

H2O 24165,7431 Na2CO3 155,0839

NaCl 5,5090 H2O 19827,2204

27794,7205 NaCl 4,7141

27674,6710

*H Gas dari F – 102 :

SO2 886,4679 * H gas keluar :

O2 2,0199 SO2 18,8468

888,4878 CO2 1133,5572

O2 5,1596

1157,5635

*∆H Reaksi 149,0262673

(37)

4.3 REAKTOR ( R – 210 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

*H Larutan dari D-150: *H Larutan Keluar ke V-220 :

NaHSO3 7687,6526 Na2S2O3 15775,3214

Na2CO3 155,0839 Na2CO3 61,6975

H2O 19827,2204 NaHSO3 896,8928

NaCl 4,7141 NaCl 20,5416

27674,6710 H2O 48234,4465

64988,8998

*H Soda Ash dr F -110 :

Na2CO3 890,2073 *H Gas Keluar :

H2O 1,5258 CO2 2491,6345

NaCl 1,3506

893,0837

*∆H Reaksi 348,1884

*H Sulfur dr F-130 :

S 358,6519 *Q loss 2047,4396

H2O 0,9637

359,6156

*Q steam 38553,1640

(38)

4.4 EVAPORATOR ( V – 220 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

*H larutan dari R-210 : *H larutan ke S-230 :

Na2S2O3 15775,3214 Na2S2O3 20282,5561

Na2CO3 61,6975 Na2CO3 79,3254

NaHSO3 896,8928 NaHSO3 1153,1479

NaCl 26,0324 NaCl 29,0627

H2O 48234,4465 H2O 35034,4137

64994,3906 56578,5058

*Q Steam 823079,8823 *ΔH uap 831495,7671

TOTAL 888074,2729 888074,2729

4.5 CRYSTALLIZER ( S – 230 )

Panas Masuk (kkal/jam) Panas Keluar (kkal/jam)

*H larutan masuk dari V-220 : *H kristal keluar ke H-310 : Na2S2O3 20282,5561 Na2S2O3.5H2O 7642,3052

Na2CO3 79,3254 Na2S2O3 44,1709

NaHSO3 1153,1479 Na2CO3 12,3395

NaCl 29,0627 NaHSO3 179,3786

H2O 35034,4137 NaCl 4,5176

56578,5058 H2O 7882,7117

15765,4235

*H kristalisasi 143893,1449

*Q pendingin 184706,2272

(39)

4.6 HEATER – 2 (E-313)

Komponen masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H Larutan masuk dari M-140 : *H Larutan keluar ke D-150 :

Na2CO3 41,9624 Na2CO3 209,8118

H2O 170,4096 H2O 852,0482

NaCl 2887,3414 NaCl 14460,4814

3099,7134 15522,3413

*Qsupply 13043,7593 *Q loss 621,1314

(40)

4.7 ROTARY DRYER ( B – 320 )

Komponen Masuk (kkal) Komponen Keluar (kkal)

*H kristal dari H-310 : *H Kristal ke E-330 :

Na2S2O3.5H2O 7642,3052 Na2S2O3.5H2O 21616,8060

Na2S2O3 2,2085 Na2S2O3 6,2470

Na2CO3 12,3395 Na2CO3 34,9032

NaHSO3 8,9689 NaHSO3 25,3693

NaCl 4,0884 NaCl 11,5904

H2O 151,9653 H2O 14,9305

7821,8759 21709,8464

*H Udara panas masuk dari E-323: H Campuran ke H-321 :

Udara panas masuk 52148,4190 Na2S2O3.5H2O 1003,1511

H2O uap 1064,2534 Na2S2O3 0,3877

53212,672 Na2CO3 3,3568

NaHSO3 2,4275

NaCl 0,2325

H2O 15015,7725

udara panas keluar 21070,0129

H2O uap 342,6018

37437,9430

Q loss 1886,7587

(41)

4.8 HEATER – 3 ( E – 323)

Komponen masuk (kkal/jam) Komponen keluar (kkal/jam)

*H udara bebas dari G-322 : *H Udara panas ke B-320 :

Udara 5423,9172 Udara 53212,6723

*Qsupply 50303,9527 *Q loss 2515,1976

55727,8699 55727,8699

4.9 COOLING CONVEYOR ( E – 330 )

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

*H kristal dari B-320 : *H kristal ke H-341 :

Na2S2O3.5H2O 21616,8060 Na2S2O3.5H2O 5458,2435

Na2S2O3 6,2470 Na2S2O3 1,5774

Na2CO3 34,9032 Na2CO3 8,8131

NaHSO3 25,3693 NaHSO3 6,4057

NaCl 11,5904 NaCl 0,3521

H2O 14,9305 H2O 3,7294

21709,8464 5481,6880

*H Kristal dari H-321 : *Q pendingin 16474,3415 Na2S2O3.5H2O 245,2967

Na2S2O3 0,0709

Na2CO3 0,3961

NaHSO3 0,2879

NaCl 0,0159

` 246,1831

(42)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

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

Satuan massa = kilogram

Satuan panas = kilo kalori

Suhu reference = 25 oC

1. SILO SODA ASH (F-110)

Fungsi : menampung bahan baku soda ash

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung bahan padat

Kondisi Operasi : P : 1 atm (atmospheric pressure)

T : suhu kamar

Waktu penyimpanan : 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 1993 cuft = 56,5 m3

Diameter : 9,5 ft

Tinggi : 28,4 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

inlet

(43)

SPESIFIKASI ALAT V - 2

Tebal tutup bawah : ¼ in

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

Jumlah : 2 buah

2. BUCKET ELEVATOR – 1 (J-111)

Fungsi : memindahkan soda ash dari ke silo F-110

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 : 43,3 ft

Ukuran Feed (maximum) : ¾ in

Bucket Speed : (1,4 / 14) x 225 ft/mnt = 20 ft/menit

Putaran Head Shaft : (1,4 / 14) x 43 rpm = 4 rpm

Lebar Belt : 7 in

Power total : 3 hp

(44)

Jumlah : 1 buah

3. BELT CONVEYOR – 1 (J-112)

Fungsi : memindahkan bahan dari F-110 ke R-210

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,6 / 32) x 100 ft/mnt = 1,9 ft/min

Panjang : 40 ft

Sudut elevasi : 11,3 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

Masuk

Keluar

(45)

SPESIFIKASI ALAT V - 4

4. TANGKI GAS SULFUR DIOXIDE (F-120)

Fungsi : menampung liquid SO2

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar pemilihan : sesuai dengan bahan bertipe gas liquid

Kondisi Operasi : P : 3,83 atm = 388 kpa

T : 32,2 oC

Spesifikasi :

Fungsi : menampung gas sulfur dioxide dalam bentuk liquid

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 9287,1178 cuft = 263 m3

Tekanan : 3,83 atm

Diameter : 16 ft

Panjang : 48 ft

Tebal shell : 0,5 in

Tebal tutup : 0,5 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 276)

Jumlah : 2 buah

Masuk

(46)

SPESIFIKASI ALAT V - 5

5. SILO SULFUR (F-130)

Fungsi : menampung bahan baku sulfur untuk reaktor

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung bahan padat

Kondisi Operasi : P : 1 atm (atmospheric pressure)

T : suhu kamar

Spesifikasi :

Volume : 1441 cuft = 40,8 m3

Diameter : 8,5 ft

Tinggi : 25,5 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

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

(47)

6. BUCKET ELEVATOR – 2 (J-131)

Fungsi : memindahkan sulfur ke R-210

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 40,4 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (0,4 / 14) x 225 ft/mnt = 7 ft/menit

Putaran Head Shaft = (0,4 / 14) x 43 rpm = 2 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 3 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

(48)

7. MIXER (M-140)

Fungsi : Mencampur soda ash dengan air.

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

Pengaduk

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

* Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)

* Waktu operasi = 1 jam

Spesifikasi :

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 4 ft

Tinggi Shell : 8 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in

Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in

Tinggi Tutup : 0,4 ft

Sistem Pengaduk

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

Diameter impeler : 1,334 ft

Panjang blade : 0,334 ft

Lebar blade : 0,267 ft

Power motor : 6 hp

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

(49)

SPESIFIKASI ALAT V - 8

8. POMPA – 1 (L-141)

Fungsi : Memindahkan bahan dari M-140 ke D-150

Type : Centrifugal Pump

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

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 114,955 cuft/jam

Diameter pipa : 1 ½ in

Effisiensi pompa : 20 %

Effisiensi motor : 70%

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

9. HEATER – 1 (E-142)

Fungsi : memanaskan larutan soda ash sebelum masuk ke absorber

Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger

Dasar Pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas

(50)

SPESIFIKASI ALAT V - 9

Spesifikasi :

Fungsi : memanaskan bahan dari suhu 32oC ke suhu 40oC

Type : 1-2 shell and tube exchanger (fixed tube)

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 square

Jumlah tube = 76 buah

Passes = 2

Shell Side : ID = 12 in

: Passes = 1

Bahan konstruksi shell : carbon steel

Heat exchanger Area : 238,7008 ft = 72,7560 m

Jumlah Exchanger : 1 buah

10.KOLOM ABSORBER (D-150)

Fungsi : Menyerap larutan soda ash dengan gas SO2.

Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish dilengkapi

dengan : packing raschig ring dan sparger

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk penyerapan pada 1 atmospheric

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

- Suhu = 40°C (suhu kamar)

(51)

SPESIFIKASI ALAT V - 10

Spesifikasi :

Dimensi tangki :

Volume : 102,29 cuft = 3 M3

Diameter : 3,2 ft

Tinggi : 16 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)

Jumlah : 2 buah (1 buah standby)

Spesifikasi packing :

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standard : (Van Winkle :

607)

Packing disusun secara acak (randomize)

Ukuran packing : 1 in

Tebal packing : 1/8 in

Free gas space : 73%

Jumlah packing : 138 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Sparger : Type : Standard Perforated Pipe

Bahan konstruksi : commercial steel

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,30 mm

Jumlah cabang : 20 buah

Lubang tiap cabang : 56 buah

Bagian Bawah :

Diameter lubang : 4,4 mm

Jumlah cabang : 20 buah

Lubang tiap cabang : 55 buah

(52)

11.POMPA – 2 (L-151)

Fungsi : Memindahkan bahan dari D-150 ke R-210

Spesifikasi :

Diameter pipa : 1 ½ in

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

12.REAKTOR (R-210)

Perhitungan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama

13.TANGKI PENAMPUNG SEMENTARA (F-211)

Fungsi : menampung larutan sodium thiosulfate selama 24 jam

(53)

SPESIFIKASI ALAT V - 12

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

- Kapasitas penyimpanan = 24 jam proses

Spesifikasi :

Volume : 4473.88 cuft = 127 M3

Diameter : 17 ft

Tinggi : 17 ft

Jumlah : 1 buah

14.POMPA – 3 (L-212)

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-212 ke V-220

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

(54)

SPESIFIKASI ALAT V - 13

Spesifikasi :

Diameter pipa : 2 inch

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

15.EVAPORATOR (V-220)

Fungsi : Memekatkan larutan sodium thiosulfate

Type : St andard Vert ical Tube Evaporat or ( calandria )

Dasar Pemilihan : sesuai unt uk kadar pemekat an yang rendah (<70%)

Spesifikasi :

Bagian Shell

Diameter evaporator : 6,4436 ft

Diameter center wall : 9,67 ft

Tinggi shell : 12,89 ft

Tebal tutup : 3/16 in

Tube calandria

Ukuran : ¾ in OD, 16 BWG, 1 in Z pitch

Panjang Tube : 5 ft

(55)

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA – 240

Jumlah Evaporator : 2 buah (1 standby running)

16.BAROMETRIC CONDENSOR (E-221)

Fungsi : mengkondensasi uap dan menjaga tekanan evaporator

Type : Multi jet spray

Dasar pemilihan : sesuai dengan kondisi tekanan yang vacuum

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel

Volumetrik uap : 472.408 cuft/mnt

Diameter pipa : 12 in ( asumsi aliran turbulent )

Panjang total pipa : 33,4 ft

Tekanan : 1,8341 psia

Air pendingin : 171 kg/jam

(56)

17.POMPA – 4 (L-222)

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

Spesifikasi :

Diameter pipa : 2 inch

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

18.CRYSTALLIZER (S-230)

Fungsi : Krist alisasi larut an sodium t hiosulfat e

menjadi krist al sodium t hiosulfat e pent ahydrat e

Type : Sw enson-Walker Cryst allizer

(57)

SPESIFIKASI ALAT V - 16

Spesifikasi :

Kapasitas : 103.857716 cuft

Diameter : 3,68 ft

Panjang : 12,26 ft

Luas Cooling Area : 139.3026 ft2/ft3

Power : 2 hp

Jumlah : 2 buah (1 buah standby running)

19.CENTRIFUGE (H-310)

Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat

Type : Disk-Bow ls Cent rifuge (aut omat ic cont inuous discharge cake)

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Kapasitas rekomendasi : 5 - 50 gpm

Diameter Bowl : 13 in

Speed : 7500 rpm

(58)

20.POMPA – 5 (L-311)

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-310 ke F-212

Spesifikasi :

Diameter pipa : ½ inch

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

21.HEATER – 2 (E-312)

Fungsi : memanaskan mother liquor sebelum masuk ke F-312

(59)

SPESIFIKASI ALAT V - 18

Spesifikasi

Panjang = 8,7 ft

Pitch = 1 square

Passes = 2

Shell Side ID = 10 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell : carbon steel

Heat exchanger Area : 88,8061 = 27,0681 m

Jumlah Exchanger : 1 buah

22.SCREW CONVEYOR (J-313)

Fungsi : memindahkan bahan dari H-310 ke B-320

Type : Plain spout s or chut es

Dasar pemilihan : Umum digunakan unt uk padat an dengan sist em t ert ut up

Spesifikasi :

Kapasitas : 79,75 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 9 in

Kecepatan putaran : 12 rpm

Power : 1 hp

(60)

23.ROTARY DRYER (B-320)

Fungsi : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas

Dasar pemilihan : sesuai untuk pengeringan padatan

- Suhu = 45°C (berdasarkan titik leleh kristal)

Spesifikasi :

Kapasitas : 3201,8713 kg/jam

Diameter : 1,1 m

Panjang : 5 m

Tebal isolasi : 4 in

Tinggi bahan : 0,6 ft

Sudut rotary : 19°

Time of passes : 4,8 menit

Jumlah flight : 12 buah

Power : 15 hp

(61)

24.CYCLONE (H-321)

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara

Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Spesifikasi :

Kapasitas : 166,878 cuft/dt

Diameter partikel : 0,000025 ft

Tebal Tutup atas : 3/16 in

Tebal Tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

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

[image:61.595.100.429.108.632.2]

Perry 6ed ; Figure. 20-106

Tampak Atas

(62)

25.BLOWER (G-322)

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke E-323

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 2167.146.96 5 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas

Power : 18 hp

Jumlah : 1 buah

26.HEATER – 3 (E-323)

Fungsi : memanaskan udara dari 32oC menjadi 82,22oC

(63)

SPESIFIKASI ALAT V - 22

Spesifikasi :

Panjang = 5,5 ft

Pitch = 1 square

Passes = 2

Shell Side ID = 10 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = carbon steel

Heat exchanger Area = 56,1418 = 17,11202 m

Jumlah Exchanger = 1 buah

27.COOLING CONVEYOR (E-330)

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 32°C

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 66,15 cuft/jam

Panjang : 70 ft

Diameter : 9 in

Kecepatan putaran : 12 rpm

INLET

OUTLET Tampak

Depan

(64)

28.BUCKET ELEVATOR – 3 (J-331)

Fungsi : memindahkan kristal dari E-330 ke C-340

Spesifikasi :

Lebar Belt : 7 in

Power total : 4 hp

Alat pembantu : Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah : 1 buah

(65)

SPESIFIKASI ALAT V - 24

29.BALL MILL (C-340)

Fungsi : Menghaluskan kristal sampai 200 mesh

Type : Ball M ill Grinding Syst em, Air-Lift Type

Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi = Suhu kamar

Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Fungsi : Menghaluskan padatan sampai 10 mesh

Type : Marcy Ball Mill

Sieve number : No. 8

Kapasitas maksimum : 80 ton/hari

Ukuran ball mill : 4 ft x 3 ft

Mill Speed : 30 rpm

Power : 20 hp

Bola Baja : - Ball charge : 2,73 ton

- Ukuran bola baja : 5” , 3 ½ “ , 2 ½ “

- Jumlah bola 5” : 177 buah

- Jumlah bola 3½“ : 516 buah

- Jumlah bola 2½“ : 1416 buah

(66)

SPESIFIKASI ALAT V - 25

30.SCREEN (H-341)

Fungsi : M emisahkan krist al ukuran 200 mesh.

Type : Elect rical Vibrat ing Screen (Perry 7ed ; fig.19-18)

Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi = 30°C (Suhu kamar)

Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Fungsi : Memisahkan kristal ukuran 100 mesh.

Type : Electrical Vibrating Screen (Perry 7ed ; fig.19-18)

Kapasitas : 2,6 ton/jam

Speed : 50 vibration/dt ; P = 3 Hp (Peter’s 4ed : 567)

Ty Equivalent design : 100 mesh

Sieve No. : No. 10

Sieve design : standard 1,68 mm

Sieve opening : 1,68 mm

Ukuran kawat : 0,810 mm

Effisiensi : 99,84 %

(67)

31.BUCKET ELEVATOR – 4 (J-342)

Fungsi : memindahkan kristal dari H-341 ke j-343

Type : Cont inuous Discharge Bucket Elevat or

Dasar pemilihan : unt uk memindahkan bahan dengan ket inggian t ert ent u

Spesifikasi :

Lebar Belt : 7 in

Power total : 4 hp

Alat pembantu : Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah : 1 buah

(68)

SPESIFIKASI ALAT V - 27

32.BELT CONVEYOR – 2 (J-343)

Fungsi : memindahkan bahan dari J-342 ke C-340

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari J-272 ke C-270

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,1 / 32) x 100 ft/mnt = 1 ft/min

Panjang : 21 ft

Sudut elevasi : 16,7 o

Power : 3 Hp

Jumlah : 1 buah

Masuk

Keluar

(69)

SPESIFIKASI ALAT V - 28

33.SILO SODIUM THIOSULFATE (F-360)

Fungsi : Menampung produk sodium thiosulfate pentahydrate

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung produk sodium thiosulfate pentahydrate

Volume : 6664,62 cuft = 189 m3

Diameter : 14,1 ft

Tinggi : 42,4 ft

Tebal tutup bawah : 3/8 in

Jumlah : 2 buah

inlet

(70)

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR ( R - 210 )

Fungsi : Mereaksikan sodium bisulfite dengan soda ash dan sulfur

membentuk sodium thiosulfate.

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

dilengkapi pengaduk dan jaket pemanas.

Kondisi Operasi :

Tekanan operasi : 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi : 60oC (Keyes)

Waktu operasi : 1 jam (Keyes)

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, dan kapasitas

produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk

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

merupakan fase cair sedangkan produk merupakan padatan terlarut, maka dipilih

jenis reaktor tangki berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan

(71)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 2

Pertama-tama larutan sodium bisulfite diumpankan pada bagian atas reaktor

kemudian ditambahkan soda ash dan sulfur. Pada saat terjadi pencampuran, reaksi

yang terjadi bersifat endothermis, sehingga membutuhkan supply panas dari steam

untuk mempertahankan suhu sistem menjadi 60°C. Setelah 1 jam proses, maka

produk reaksi dikeluarkan pada bagian bawah reaktor yang sudah diatur otomatis.

Perhitungan :

1. Feed larutan sodium bisulfite dari kolom absorber D-150 :

Bahan Masuk :

Komponen Berat (kg/jam) Fraksi Berat ρ (gr/cc)

Na2CO3 37,9213 0,00884 2,533

NaCl 1,5214 0,00035 2,163

H2O 2835,4785 0,66114 1

NaHSO3 1413,8212 0,32966 1,48

4288,7424 1

ρ campuran =

∑

_ρfraksi_komponenberat 1

(Himmelblau , 249)

ρ campuran

=

= 1,13 gr/cc

= 1,13 gr/cc x 62,43 = 70,3 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

Rate massa = 4288,7424 kg/jam = 9455,0585 lb/jam

rate volumetrik=

densitas massa rate

=

cuft lb

jam lb

/ / 70,3

9455.05850

(72)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 3

2. Feed soda ash dari tangki F-110 :

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

Na2CO3 653,0240 0,9970 2,533

NaCl 1,310 0,0020 2,163

H2O 0,6550 0,0010 1,000

654,9890 1,0000

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1 × ρ

∑

= 157,9 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 157,9 1444,0036

= 9,145 cuft/jam

3. Feed sulfur dari tangki F-130 :

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

S 413,2708 0,9990 2,046

H2O 0,4137 0,0010 1,000

413,6845 1,0000

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1 × ρ

∑

= 127,6 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft lb jam lb / / 127,6

912,018179 _{= 7,1475 cuft/jam}

(73)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 4

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Reaktor

2. Perencanaan Sistem Pengaduk

3. Perencanaan Sistem Pemanas

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR

Total rate volumetrik = 150,71 cuft/jam

ρ campuran = 75 lb/cuft (produk bawah)

Waktu operasi = 1 jam

Direncanakan digunakan 1 tangki untuk proses continuous per jam, sehingga

Volume tangki = 150,71 cuft/jam x 1 jam = 150,71 cuft

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

kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki,

Volume tangki = 150,71 / 80% = 188,389 cuft

a) Menghitung Dimensi Reaktor

Diambil dimension ratio H

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

Dengan mengabaikan volume dished head,

Volume tangki = π 4. D

2 . H

188,389 = 4 π

. D2 . 2 D

(74)

b) Mencari ketinggian cairan dalam Reaktor

Volume head = 0,000049 D3

Volume cairan di shell = 0,00030449 cuft

Volume cairan di shell = 150,7112 - 0,00030449 = 150,7108999 ft

Tinggi cairan (ZL) = 4,9719 ft

c) Menentukan tebal dinding reactor

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 = 0,85

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel SA 240

karena cairan dalam reactor mengandung sulphur yang

bersifat korosif maka f = 15600 psi [Perry 7ed,T,28-11]

Tekanan Operasi = 1 atm

= 14,7 psi = 2116,8 lbf/ft2

P hidrostatis = ρ(g/gc)ZL = 0,1652 psi

P pada reactor = 14,7 + 0,1652 = 14,8652 psi

Ri = ½ D = 3,1070 ft = 0,947 m = 37,2845 in

(75)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 6

tmin =

tmin = 0,1668 in = 0,4237 cm

maka digunakan tebal = 0,25 in ( Brownell, halaman 90 )

d) Menentukan tebal head

OD head = 74,979 in

Dipakai OD standar = 75 in

Dari Brownell & Young table 5,7 untuk OD 75 in

t = 4,375 in

icr = 4,75 in

r = 75 in

maka :

W = 1,7368 (Brownell 7,76)

Sehingga :

t head = C

P fE

rW

P ₊

− ×

2 , 0 .

2 [Brownell 7,77]

keterangan :

P = tekanan perancangan

R = jari – jari tangki

(76)

C = corrosion allowance

W = lebar head

Tebal head = 0,1970 in

Diambil tebal standar = 0,25 in = 0,0208 ft

e) Menentukan tinggi head

Untuk tebal head ¼ in dipilih standard straight flange 1,5 – 2,5

Dipilih sf = 1,5

Dari persamaan di figure 5,8 Brownell & Young

BC = r – icr

= 69,25 in

AB = (ID/2) – icr

= 32,53 in

AC = (BC2 – AB2)0,5

= 61,13 in

B = r – AC

= 12,87 in

(77)

Tutup bawah, conis :

Tebal conical =

(

)

C

0,6P -fE cos 2 D . P +

α [Brownell,hal,118; ASME Code]

dengan α = ½ sudut conis = 30°/2 = 15°

tc =

(

) (

)

(

)

8

1 5 6 , 0 8 , 0 36000 15 cos 2 12 6,2 86 , 14 + × − × × × ×

o ≈ 0,176 in = 3/16 in

Tinggi conical :

h =

(

)

2 m D tgα× −

[Hesse, pers,4-17]

Keterangan : α = 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 2 , 5 268 ,

0 × _{= 0,7 ft}

(78)

PERENCANAAN ALAT UTAMA VI - 9

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 6,2141 = 2,0714 ft

Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,2 x 2,0714 = 0,4143 ft

Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 2,0714 = 0,52 ft

Penentuan putaran pengaduk :

V = π 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 = 120 rpm = 2 rps

Da = 2,0714 ft = 0,6314 m

V = π x 0,6314 x 120 = 237,898 m/mnt (memenuhi range 200 – 250 m/mnt)

Karena kecepatan peripheral memenuhi range , maka pemilihan kecepatan putaran

pengaduk 120 rpm memenuhi syarat,

Penentuan Jumlah Pengaduk :

Jumlah Impeller =

gki tan Diameter

sg liquid tinggi ×

(Joshi; hal,389)

Da E

J H

(79)

sg bahan =

) O H ( reference bahan 2 ρ ρ = cuft / lb cuft / lb 43 , 62

75 _{= 1,201}

Jumlah Impeller =

5 1,201 43 , 12 %

80 × × _≈

2 buah

Jarak pengaduk = 1,5 Da = 1,5 x 2,0714 ft = 3,11 ft

Bilangan Reynolds ; NRe :

Putaran pengaduk , N = 120 rpm = 2 rps

ρ campuran = 75 lb/cuft

µ bahan = reference

reference sg

bahan

sg _×_µ

= 0,00085

0,996

1,201_×

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

NRe =

µ × ×

ρ Da2 N

≈ 624835,91

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

Lebar baffle, J = 1/12 x Dt = 1/12 x 6,2 = 0,517 ft

Power pengaduk :

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan persamaan 5,5 Ludwig,

halaman190 dengan persamaan :

P = 3

( ) ( )

N 3 D 5

g K

× ×

ρ

× [Ludwig,Vol-1,pers,5,5,hal,190]

dengan : P = power ; hp

(80)

N = kecepatan putaran impeller ; rps

D = diameter impeller ; ft

P =

( ) (

3

)

5

2,0714 2,2

0 , 75 2 , 32

3 ,

6 _× _× _× _{= 2426,0 lb,ft/dt = 3,9 hp (1 lb,ft/dt=1/550 hp)}

Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 3,9 hp = 7,8 hp

Perhitungan losses pengaduk :

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

Gland losses 10 % = 10 % x 7,8 ≈ 0,78 hp (minimum=0,5)

Power input dengan gland losses = 7,8 + 0,78 = 8,58 hp

Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 8,14 ≈ 1,63 hp

Power input dengan transmission system losses = 8,14 + 1,63 = 9,77 hp

Digunakan power motor = 10 hp

3. PERENCANAAN SISTEM PEMANAS

Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern , hal 719 )

Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 40°C

Q = 220202,7301 kkal/jam = 873821 Btu/jam

Suhu masuk rata-rata = 35°C = 95°F

Suhu kenaikan reaksi = 60°C = 140°F

∆T = 140 – 95 = 45°F

Kebutuhan media = 78 kg/jam = 171,5182 lb/jam

(81)

Rate volumetrik =

cuft / lb jam / lb bahan bahan rate

ρ = 1715,182 cuft/jam = 2,85 cuft/dt

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

Luas penampang =

dt / ft dt / cuft aliran tan kecepa volumetrik rate

= 2,85 / 10 = 0,285 ft2

Luas penampang = π/4 (D22 - D12)

dengan : D1 = diameter dalam jaket

D2 = diameter luar bejana = Di bejana + (2 x tebal)

= 6,2 + 2 ( 3/16 in ≈ 0,02 ft ) = 6,24 ft

Luas penampang = π/4 (D22 - D12)

0,21 = π/4 (D22 – 6,24 2)

D2 = 6,27 ft

Spasi =

2 D

D₂ − ₁

= 2

,24 6 6,27−

= 0,015 ft = 0,18 in ≈ 3/16 in

Perhitungan Tinggi Jaket :

UD = 120 (Kern, Tabel 8)

A =

t U

Q

D×∆ =

45 120 162389.305

× = 30 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 = 0,5 ft

d : Indise Diameter Jaket = 6,24 ft

(82)

30 = (π . (6,27) . h ) + 8,1493

hjaket = 2 ft

(83)

Spesifikasi :

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 6,2 ft

Tinggi Shell : 14,318 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in

Tinggi Tutup atas : 1,218 ft

Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in

Tinggi Tutup bawah : 0,7 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 : 1,667 ft

Panjang blade : 0,417 ft

Lebar blade : 0,334 ft

Power motor : 10 hp

Sistem Pemanas

Diameter jaket : 5,07 ft

Tinggi jaket : 8 ft

Jaket spacing : 3/16 in

(84)

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

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.

(85)

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 2

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, maka pada perencanaan

(86)

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 3

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan.

- Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.