PABRIK HCl DARI GARAM NONELECTROLYSIS.

(1)

PABRIK HCl DARI GARAM NONELECTROLYSIS

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

YULIAN SYAH

093101 0054

J URUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” J AWA TIMUR

(2)

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik HCl Dari Garam

Nonelectrolysis”, 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 HCl Dari Garam Nonelectrolysis” 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,

3. Bapak Ir. Sukamto N.E.P., MS

Selaku dosen pembimbing.

(3)

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

7. 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.

Surabaya , Maret 2013

(4)

kapasitas 40.000 ton HCl per tahun dalam bentuk liquid. Pabrik beroperasi secara

kontinyu selama 330 hari dalam setahun.

Industri hydrochloric acid di Indonesia mempunyai perkembangan yang

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

kebutuhan katalis pada industri kimia proses contohnya industri petrokimia yang

menghasilkan produk alkyl benzene, ethyl benzene, alkyl aryl ketone serta ethyl

chloride. Secara singkat, uraian proses dari pabrik HCl sebagai berikut :

Pertama-tama garam non-electrolysis direaksikan dengan asam sulfat

membentuk natrium sulfat dan gas HCl. Gas HCl kemudian didinginkan dan

diserap pada absorber. Larutan HCl hasil penyerapan kemudian diencerkan

sampai dengan kadar komersial 32% dan siap dikemas sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 182 orang

Sistem Operasi : Continuous

(5)

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 14.456.659.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 34.702.990.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 49.159.649.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 96.945.383.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 6.294.098.000

- Air pendingin = 99 M3/hari

- Listrik = 4.728 kWh/hari

- Bahan Bakar = 2.040 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 138.811.958.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 169.639.832.000

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

* Internal Rate of Return : 19,96%

* Rate On Investment : 22,64%

* Pay Out Periode : 4,4 Tahun

(6)

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

(7)

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9

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

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

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

(8)

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

(9)

(10)

(11)

I.1. Latar Belakang

Hydrochloric acid atau disebut juga dengan aluminium trichloride atau

trichloro alumane adalah suatu senyawa kimia an-organik yang dikenal sebagai

salah satu jenis katalis yang banyak digunakan pada industri kimia sintetis,

khususnya untuk reaksi Friedel-Crafts, contohnya pada pembuatan anthraquinone

dari benzene dan phosgene. Secara ilmiah hydrochloric acid tidak terdapat di

alam, melainkan dibuat secara sintetis. (wikipedia.org)

Dengan semakin berkembangnya corak hidup manusia maka penggunaan

metode reaksi Friedel-Crafts juga semakin meningkat, hal ini mengakibatkan

kebutuhan hydrochloric acid di dunia juga semakin meningkat, mengingat

hydrochloric acid merupakan katalis yang sering digunakan pada reaksi

Friedel-Crafts tersebut.

Pembuatan hydrochloric acid dengan cara chlorinasi bahan mengandung

aluminium telah diteliti dan telah digunakan lebih dari 50 tahun. Pada tahun 1913

sampai 1938 Thomas telah mendaftarkan 56 paten dengan beberapa aspek proses

pembuatan. Pada tahun 1920 sampai 1960 Gulf Oil Company memproduksi

hydrochloric acid dari kalsinasi bauxite dan coke. Bahan baku dikalsinasi pada

suhu 825°C dan kemudian diumpankan ke dalam reaktor, dimana chlorine dan

(12)

Industri hydrochloric acid di Indonesia mempunyai perkembangan yang

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

kebutuhan katalis pada industri kimia proses contohnya industri petrokimia yang

menghasilkan produk alkyl benzene, ethyl benzene, alkyl aryl ketone serta ethyl

chloride. Hydrochloric acid juga digunakan pada industri farmasi, industri tekstil,

industri kimia organik, industri pengolahan karet, dan industri minyak pelumas

(chemicalland21). Maka pendirian pabrik hydrochloric acid di Indonesia

mempunyai peluang investasi yang menjanjikan dan mempunyai profitabilitas

yang cukup tinggi.

I.2. Manfaat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat

mengurangi impor hydrochloric acid, sehingga Indonesia tidak mengimpor

hydrochloric acid. 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 hydrochloric acid di Indonesia dipenuhi oleh beberapa

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

(13)

I.3. Aspek Ekonomi

Hydrochloric acid mempunyai kegunaan yang luas pada bidang industri

dan merupakan katalis utama pada beberapa industri kimia proses. Penggunaan

katalis yang efektif dan efisien telah menjadi tren dengan makin maraknya

penggunaan katalis an-organik. Harga hydrochloric acid juga cukup tinggi di

pasaran jika dibandingkan dengan jenis katalis lainnya lainnya hal ini

menunjukkan produksi hydrochloric acid memiliki prospek yang menguntungkan

dan mampu bersaing dengan produk katalis lainnya.

Hydrochloric acid sangat penting dalam industri kimia proses baik

dibidang farmasi, minyak pelumas, maupun tekstil. Data kebutuhan dari

Departemen Perindustrian dan Perdagangan tahun 2005-2009 terlihat pada tabel

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

linier dan penentuan prediksi kapasitas produksi dapat direncanakan.

Tabel I.1. Data Kebutuhan Hydr ochloric acid di Indonesia

Tahun Kebutuhan

(ton/th)

2007 12.778

2008 18.220

2009 21.650

2010 24.350

2011 28.335

(14)

Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian

pabrik hydrochloric acid di Indonesia. Hal ini membantu industri-industri kimia

di dalam negeri dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk

komoditi ekspor yang dapat meningkatkan devisa negara.

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk

Bahan Baku :

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

Nama Lain : Sodium Chloride

Rumus Molekul : NaCl

Rumus Bangun : Na – Cl

Berat Molekul : 58,5

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : kristal

Specific Gravity : 2,163

Melting Point : 800,4°C

Boiling Point : 1413°C

Solubility, Cold Water : 35,7 kg/ 100 kg H2O (H2O=0°C)

(15)

Komposisi Sodium Chloride : (PT. Garam)

Komponen % Berat

NaCl 95,45%

CaSO4 0,31%

MgSO4 0,36%

H2O 3,88%

100,00%

I.4.B. Asam Sulfat (Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate

Rumus Molekul : H2SO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : tidak berwarna

Bau : tajam, khas

Bentuk : liquid pekat

Specific Gravity : 1,834

Melting Point ; °C : 10,49

Boiling Point ; °C : terdekomposisi diatas 340°C

Solubility, cold water : larut sedikit

Komposisi sulfuric acid 60oBe : (PT.Petrokimia Gresik)

Komponen % Berat

H2SO4 77,67%

H2O 22,33%

(16)

Pr oduk :

I.4.C. Natrium Sulfat (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Disodium monosulfate

Rumus Molekul : Na2SO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 142

Warna : tidak berwarna , putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : solid

Specific gravity : 2,698

Melting point : 888°C (1 atm)

Boiling point : 1100°C terdekomposisi (1 atm)

Solubility, Cold Water : 19,4 kg/100 kgH2O (H2O=20°C)

Solubility, Hot Water : 45,3 kg/100 kgH2O (H2O=60°C)

Komposisi Sodium Sulfate :

(17)

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

Nama Lain : Spirit of Salt

Rumus Molekul : HCl

Rumus Bangun : H – Cl

Berat Molekul : 36,5

Warna : tidak berwarna , kekuningan

Bau : berbau tajam

Bentuk : Larutan

Specific gravity : 1,268

Melting point : -111°C (1 atm)

Boiling point : -85°C (1 atm)

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

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

Komposisi Hydr ochloric acid :

(18)

II.1. Tinjauan Proses

Pada dasarnya pembuatan hydrochloric acid dapat dilakukan dengan tiga

cara yang berbeda berdasarkan jenis bahan baku yang digunakan. Secara garis

besar pembuatan hydrochloric acid dapat dibedakan menajadi :

1. Hydr ochloric Acid Dari Garam Dengan Pr oses Mannheim Fur nace

2. Hydr ochloric Acid Dari Chlor ine Dan Hydr ogen

Dengan Proses Combustion

3. Hydr ochloric Acid Dari Garam Dengan Pr oses Hargr eaves

II.1.A. Hydr ochloric Acid Dari Garam Dengan Pr oses Mannheim Fur nace

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah garam dan sulfuric

acid. Pertama-tama garam dan sulfuric acid sedikit berlebih dengan kadar 60°Be

diumpankan ke furnace yang dilengkapi dengan pengaduk jenis rake atau disebut

(19)

Reaksi yang terjadi : (Keyes : 426)

NaCl + H2SO4 → HCl + NaHSO4

NaCl + NaHSO4→ HCl + Na2SO4

Produk atas furnace berupa gas hydrogen chloride kemudian diumpankan

ke silica S-bend cooler untuk proses pendinginan, sedangkan produk bawah

berupa endapan garam sodium sulfate.

Gas hydrogen chloride dari furnace didinginkan pada silica S-bend cooler

sampai suhu 38°C. Gas kemudian dilewatkan ke coke tower untuk menghilangkan

sulfuric acid yang terkandung dalam gas. Gas hydrogen chloride kemudian

diserap dengan air proses melalui absorber, sehingga didapat larutan hydrochloric

acid 30%. Gas hydrogen chloride yang tidak terserap kemudian diolah pada

scrubber sebelum dibuang ke udara bebas. Yields pada proses ini didapat 98%.

II.1.B. Hydr ochloric Acid Dari Chlorine Dan Hydr ogen

(20)

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah gas chlorine dan gas

hydrogen. Pertama-tama gas chlorine dibakar dengan gas hydrogen yang sedikit

berlebih untuk menghasilkan hydrogen chloride. Gas hydrogen chloride yang

terbentuk kemudian didinginkan pada silica S-bend cooler.

H2 + Cl2 → 2 HCl

Gas hydrogen chloride didinginkan dan diserap dengan air proses pada

silica S-bend cooler, sehingga menghasilkan larutan hydrochloric acid 22°Be

(36%). Gas hydrogen chloride yang tidak terserap kemudian diserap dengan air

proses pada kolom absorber sehingga didapat larutan hydrochloric acid 18°Be

(28%). Gas hydrogen chloride yang tidak terserap kemudian diolah pada scrubber

sebelum dibuang ke udara bebas. Yields pada proses ini didapat 90-99%.

II.1.C. Hydr ochloric Acid Dari Garam Dengan Pr oses Har gr eaves

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah garam dari danau Salt

Lake di Louisiana, Amerika Serikat. Pertama-tama campuran gas sulfur dioxide

dan udara serta air dilewatkan pada briket garam pada beberapa reaktor vertikal.

NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O → 2 Na2SO4 + 4 HCl

Reaksi berjalan pada suhu 427°C (800°F) sampai 538°C (1000°F), dimana

produk bawah reaktor berupa garam sodium sulfat sedangkan produk atas berupa

gas hydrogen chloride kemudian didinginkan dan diserap seperti pada proses

(21)

II.2. Seleksi Proses Dan Uraian Pr oses

II.2.A. Seleksi Proses

Dari uraian proses yang telah diketengahkan, maka dapat ditabelkan

perbedaan dan persamaan dari proses tersebut diatas, adapun tabel tersebut

sebagai berikut :

Pembatas

Nama Proses

Mannheim Combustion Hargreaves

Bahan Baku Garam dan

Furnace Burner Chamber

Vertical Kiln Series

Suhu Reaksi 843oC 900oC 427-538oC

Peralatan 5 Unit 4 Unit 7 Unit

Yields 98% 90% - 99% 90% - 99%

sumber : Keyes , halaman 426-429

Dari tabel diatas, dipilih proses pembuatan hydrochloric acid dari garam dengan

proses Mannheim, dengan faktor – faktor :

1. Bahan baku lebih mudah didapat.

2. Reaktor lebih sederhana, sehingga investasi lebih ekonomis.

3. Instalasi peralatan lebih sederhana, sehingga investasi lebih ekonomis.

(22)

II.2.B. Ur aian Proses

Pembuatan hydrochloric acid dari garam dapat dibagi menjadi tiga unit

utama :

A. Unit Pengendalian Bahan Baku (Kode Unit : 100)

B. Unit Proses (Kode Unit : 200)

C. Unit Pengendalian Produk (Kode Unit : 300)

Secara singkat uraian prosesnya sebagai berikut :

Pertama-tama bahan baku garam non electrolysis dari supplier ditampung

di silo F-110 dengan bantuan bucket elevator J-111 untuk kemudian diumpankan

ke dalam Mannheim furnace Q-210 untuk direaksikan dengan asam sulfat yang

dipompa dari tangki F-120.

Pada Mannheim furnace terjadi reaksi antara garam non electrolysis

dengan asam sulfat membentuk natrium sulfat dan HCl dengan suhu operasi

840°C. Reaksi yang terjadi :

Reaksi 1. NaCl (s) + H2SO4(l) → NaHSO4 (l) + HCl (g)

Reaksi 2. NaHSO4 (l) + NaCl (s)→ Na2SO4 (s) + HCl (g)

Produk bawah furnace berupa slag natrium sulfat kemudian dialirkan dengan

screw conveyor J-213 menuju ke stockpile F-310 sebagai produk samping.

Produk atas berupa campuran uap HCl , asam sulfat dan air kemudian

dihembuskan dengan blower G-212 menuju ke silica tower D-220 untuk proses

pendinginan sampai dengan suhu 350°C. Campuran uap kemudian dilewatkan ke

(23)

Pada coke tower (D-320) terjadi reaksi dekomposisi H2SO4 pada suhu

175°C dan secara reversible terjadi kondensasi H2SO4 dengan kadar 70%

(Berkowitz; hal. 213).

Reaksi yang terjadi :

Reaksi 1. H2SO4 (g) → SO3 (g) + H2O (g) (Berkowitz; hal. 213)

Reaksi 2. SO3 (g) + H2O (g) → H2SO4 (l) (Berkowitz; hal. 213)

Produk bawah coke tower D-230 berupa larutan asam sulfat 70% kemudian

ditampung pada tangki F-320 sebagai produk samping, sedangkan uap HCl dan

uap air kemudian dilewatkan ke kolom absorber D-240 untuk proses penyerapan.

Pada kolom absorber D-240 terjadi proses penyerapan uap HCl dengan air

proses membentuk larutan HCl 45,2% (Perry 7ed; T.2-1). Larutan HCl 45,2%

kemudian diumpankan ke tangki pengencer M-250 untuk proses pengenceran,

sedangkan uap HCl yang tidak terserap, kemudian dilewatkan ke kolom scrubber

D-241 untuk proses pengolahan limbah gas (dengan penambahan air proses dari

utilitas untuk menyerap uap HCl yang tidak terserap pada kolom absorber D-240).

Pada tangki pengencer M-250, larutan HCl 45,2% diencerkan menjadi

larutan HCl 32% dengan penambahan air proses dari utilitas. Produk akhir berupa

larutan HCl 32% kemudian ditampung pada tangki F-330 sebagai produk akhir

(24)

Kapasitas produksi = 40.000 ton/th

Waktu operasi = 24 jam proses per hari ; 330 hari kerja per tahun

Satuan massa = kilogram/jam

1. MANNHEIM FURNACE ( Q - 210 )

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

* Garam dr F-110 * Campuran gas ke D-220

NaCl 2672,6000 HCl 1634,1693

CaSO4 8,6800 H2SO4 219,3816

MgSO4 10,0800 H2O 802,4305

H2O 108,6400 2655,9814

2800,0000 * Na2SO4 ke F-310

* H2SO4 60oBe dr F-120 Na2SO4 3178,7950

H2SO4 2413,1979 NaCl 53,4520

H2O 693,7905 CaSO4 8,6800

3106,9884 MgSO4 10,0800

3251,0070

(25)

2. COKE TOWER ( D - 230 )

* Campuran gas dr Q-210 * Campuran gas ke D-240

HCl 1634,1693 HCl 1634,1693

H2SO4 219,3816 H2O 708,4098

H2O 802,4305 2342,5791

2655,9814 * H2SO4 70% dr F-320

H2SO4 219,3816

H2O 94,0207

313,4023

2655,9814 2655,9814

3. KOLOM ABSORBER ( D - 240 )

* Campuran gas dr D-230 * Campuran gas ke D-241

HCl 1634,1693 HCl 16,3417

H2O 708,4098 H2O 14,1682

2342,5791 30,5099

* Air proses dr utilitas * Larutan HCl ke M-250

H2O 1393,9149 HCl 1617,8276

H2O 2088,1565

3705,9841

(26)

4. KOLOM SCRUBBER ( D - 241 )

* Campuran gas dr D-240 * Limbah gas

HCl 16,3417 HCl 0,1634

H2O 14,1682 H2O 0,1417

30,5099 0,3051

* Air proses dr utilitas * Limbah cair

H2O 30,2048 HCl 16,1783

H2O 44,2313

60,4096

60,7147 60,7147

5. TANGKI PENGENCER ( M - 250 )

* Larutan HCl dr D-240 * Larutan HCl 32% ke F-330

HCl 1617,8276 HCl 1617,8276

H2O 2088,1565 H2O 3437,8837

3705,9841 5055,7113

* Air proses dr utilitas

H2O 1349,7272

(27)

Satuan panas = kilokalori/jam

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

* Garam dr F-110 * Campuran gas ke D-220

NaCl 2753,0082 HCl 266105,2228

CaSO4 8,5818 H2SO4 118869,6600

MgSO4 11,2140 H2O 762613,4822

H2O 242,7518 1147588,3650

3015,5558 * Na2SO4 ke F-310

* H2SO4 60oBe dr F-120 Na2SO4 598419,8788

H2SO4 7141,1050 NaCl 10243,0492

H2O 1550,2397 CaSO4 1796,4782

8691,3447 MgSO4 1827,8820

612287,2882

* Q supply 3848064,391 * ∆H Reaksi 2099895,6387

(28)

2. SILICA TOWER ( D - 220 )

HCl 266105,2228 HCl 103121,0961

H2SO4 118869,6600 H2SO4 55248,6480

H2O 762613,4822 H2O 557564,7224

1147588,3650 715934,4665

* Q serap 431653,8985

1147588,3650 1147588,3650

3. COKE TOWER ( D - 230 )

HCl 103121,0961 HCl 47100,8290

H2SO4 55248,6480 H2O 432396,0252

H2O 557564,7224 479496,8542

715934,4665 * H2SO4 70% dr F-320

H2SO4 1687,9044

H2O 546,6810

2234,5854

* ∆H Reaksi 275258,7308 * Q serap 509461,7577

(29)

* Campuran gas dr D-230 * Campuran gas ke D-241

HCl 47100,8290 HCl 250,1948

H2O 432396,0252 H2O 8179,7716

479496,8542 8429,9664

* Air proses dr utilitas * Larutan HCl ke M-250

H2O 3114,6288 HCl 4010,8878

H2O 12141,4705

16152,3583

* ∆H Solution 792958,149 * Q serap 1250987,3073

1275569,6320 1275569,6320

* Campuran gas dr D-240 * Limbah gas

HCl 250,1948 HCl 1,4113

H2O 8179,7716 H2O 79,7526

8429,9664 81,1639

* Air proses dr utilitas * Limbah cair

H2O 67,4932 HCl 21,6020

H2O 138,3951

159,9971

(30)

* Larutan HCl dr D-240 * Larutan HCl 32% ke F-330

HCl 4008,2284 HCl 1540,7057

H2O 1139909,6068 H2O 1863893,1728

1143917,8352 1865433,8785

* Air proses dr utilitas

H2O 3015,8927

(31)

Satuan panas = kilokalori/jam

1. SILO GARAM NONELECTROLYSIS ( F - 110 )

Fungsi : Menampung garam nonelectrolysis dari supplier

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 5040 cuft = 143 m3

Diameter : 13 ft

Tinggi : 39 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : 3/8 in

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

Jumlah : 2 buah

inlet

(32)

2. BUCKET ELEVATOR ( J - 111 )

Fungsi : memindahkan bahan dari supplier 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 = 44 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (2,8 / 14) x 225 ft/mnt = 45 ft/menit

Putaran Head Shaft = (2,8 / 14) x 43 rpm = 9 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 4 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

(33)

3. TANGKI H2SO4 60oBe ( F - 120 )

Fungsi : menampung larutan asam sulfat 60°Be 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)

Spesifikasi :

Volume : 7455 cuft = 211 M3

Diameter : 21 ft

Tinggi : 21 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

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

Jumlah : 2 buah

4. POMPA – 1 ( L - 121 )

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

Type : Centrifugal Pump

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

Masuk

(34)

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 8,90 gpm

Total DynamicHead : 25,42 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

Fungsi : Untuk mereaksikan NaCl dan H2SO4 membentuk HCl dan Na2SO4 Type : ROTARY HEARTH FURNACE (Furnace Broker Inc.)

Dasar Pemilihan : Penanganan otomatis dan sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Serial number = CC-10315-1

Temperature = maksimum 1093°C (2000°F)

Control Voltage = 120 Volts

Outside Diameter = 130 in

Inside Diameter = 120 in

Panjang = 192 in

Tinggi = 11 in

Refraktori = batu tahan api , Diameter = 10 in

Kaloric Load = 1,6 juta Btu/jam

(35)

Accecories = Electric Gear Driven Motor

Bahan = Heavy Gauge Steel with external bracing angles (welded)

Jumlah = 1 buah

6. BLOWER – 1 ( G - 211 )

Fungsi : memindahkan udara dari udara bebas ke Q-210

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 3589 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 70 hp

Jumlah : 2 buah - multistage

7. BLOWER – 2 ( G - 212 )

Fungsi : memindahkan gas dari Q-210 ke alat selanjutnya

Type : Centrifugal Blower

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi. Masuk

Keluar

Masuk

Keluar

Masuk

Keluar

Masuk

(36)

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 1952 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 82 hp

Jumlah : 2 buah - multistage

8. SCREW CONVEYOR ( J - 213 )

Fungsi : memindahkan bahan dari Q-210 ke F-310

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 44 cuft/jam

Panjang : 50 ft

Diameter : 9 in Kecepatan putaran : 10 rpm Power : 2 hp Jumlah : 1 buah

9. SILICA TOWER ( D - 220 )

Fungsi : menyerap panas campuran gas dengan media silica

Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish

dilengkapi dengan : packing silica dan sparger

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk proses penyerapan

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

* Sistem kerja = kontinyu INLET

OUTLET Tampak

Depan

(37)

Outlet Gas

Inlet GasA Silica

Packed

Spesifikasi : Dimensi tangki :

Diameter : 11 ft

Tinggi : 55 ft

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

Digunakan packing silica

Packing disusun secara acak (randomize) Kebutuhan silica : 80550 kg

Spar ger : Type : Standard Perforated Pipe

Bahan konstruksi : commercial steel

Spar ger Bagian Bawah :

Diameter lubang : 3,21 mm

Jumlah cabang : 20 buah

Lubang tiap cabang : 263 buah

(38)

Outlet Gas

Outlet Liquid Inlet GasA

Coke Packed

10. COKE TOWER ( D - 230 )

Fungsi : Mengkondensasi uap asam sulfat dengan media coke

dilengkapi dengan : packing coke dan sparger

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan bahan) * Suhu operasi = suhu bahan

* Sistem kerja = kontinyu

Diameter : 9 ft

Tinggi : 45 ft

Digunakan packing coke

Packing disusun secara acak (randomize)

(39)

Spar ger Bagian Bawah :

Diameter lubang : 3,30 mm

Jumlah kolom : 1 buah

11. POMPA – 2 ( L - 231 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari D-230 ke F-320

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

Fungsi : menyerap gas HCl dengan air proses dari utilitas

(40)

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

* Suhu operasi = suhu bahan * Sistem kerja = kontinyu

Diameter : 8 ft

Tinggi : 40 ft

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standar : (Van Winkle : 607)

Ukuran packing : 1 in

Tebal packing : 1/8 in

Free gas space : 73%

Jumlah packing : 173610 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Outlet Gas Inlet Liquid

(41)

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,39 mm

Bagian bawah : Diameter lubang : 3,34 mm

Jumlah kolom : 1 buah

Fungsi : menyerap gas HCl dengan air proses dari utilitas

dilengkapi dengan : packing raschig ring dan sparger

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan bahan) * Suhu operasi = suhu bahan

* Sistem kerja = kontinyu

Outlet Gas

Inlet Liquid

(42)

Diameter : 2 ft

Tinggi : 10 ft

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standar : (Van Winkle : 607)

Ukuran packing : 1 in

Tebal packing : 1/8 in

Free gas space : 73%

Jumlah packing : 2700 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,60 mm

Bagian bawah : Diameter lubang : 3,79 mm

(43)

14. POMPA – 3 ( L - 242 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari D-240 ke M-250

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

Perhitungan dan penjelasan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama

16. POMPA – 4 ( L - 251 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari M-250 ke F-330

(44)

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

17. STOCKPILE Na2SO4 ( F - 310 )

Fungsi : Menampung produk samping natrium sulfat

Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Fungsi : Mendinginkan dan menyempurnakan proses agglomerasi. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

* Suhu operasi = 30oC (suhu kamar) * Waktu penyimpanan = 7 hari

Stock pile (gudang) berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Spesifikasi :

Bentuk : empat persegi panjang Ukuran : Panjang = 8,2 m

Lebar = 8,2 m

Tinggi = 4,1 m

Bahan konstuksi : Beton

(45)

18. TANGKI H2SO4 70% ( F - 320 )

Fungsi : menampung produk samping larutan asam sulfat 70%

Spesifikasi :

Diameter : 10 ft

Tinggi : 10 ft

Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 2 buah

Masuk

(46)

19. TANGKI HCl 32% ( F - 330 )

Fungsi : menampung produk utama larutan HCl 32%

Spesifikasi :

Volume : 17535 cuft = 497 M3

Diameter : 28 ft

Tinggi : 28 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 2 buah

Masuk

(47)

TANGKI PENGENCER ( M - 250 )

Fungsi : Mengencerkan larutan HCl samapai dengan kadar 32%.

Type : Silinder tegak , tutup atas dan tutup bawah dished dilengkapi pengaduk.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 30oC (suhu kamar) * Waktu tinggal = 60 menit (1 jam proses)

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang tercampur, dan kapasitas

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

(mixed flow) dan tangki pipa alir (plug flow). Pada tangki pengencer ini bahan

baku merupakan fase liquid, maka dipilih jenis tangki berpengaduk (mixed flow)

untuk memudahkan dan mempercepat proses pengenceran.

(48)

Kondisi feed :

1. Feed larutan HCl dar i kolom absrober D-240 : Komposisi bahan :

Komponen Berat (kg) Fr aksi berat ρ (gr/cc) [Per ry 7ed;T.2-1]

HCl 1617,8276 0,4365 _1,256

H2O 2088,1565 0,5635 1,000

3705,9841 1,0000

Rate massa = 3705,9841 kg/jam = 8170,2125 lb/jam

ρ campuran =

∑

_ρfraksi_komponenberat 1

Rate massa = 1349,7272 kg/jam = 2975,6086 lb/jam

(49)

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Tangki pengencer

2. Perencanaan Sistem Pengaduk

1. PERENCANAAN DIMENSI TANGKI PENGENCER

Total rate volumetrik = 168 cuft/jam

ρ campuran = 66,8 lb/cuft (produk bawah)

Waktu tinggal = 60 menit (1 jam proses)

Direncanakan digunakan 1 tangki, sehingga volume tangki

= 168 cuft/jam x (60/60) jam = 168 cuft

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

ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki.

Volume tangki = 168 / 80% = 210 cuft

Menentukan ukur an tangki dan ketebalannya

Diambil dimension ratio H

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

Volume tangki = Volume shell + Volume dished + Volume conical

Volume tangki = ¼ π . D2 . H + 0,000346 D3 + 0,000263 D3

210 = ¼ π . D2 . 2 D + 0,000346 D3 + 0,000263 D3

D = 5 ft = 60 in = 1,53 m (Dmaksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18)

(50)

Penentuan tebal shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min = C

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

(51)

Dimensi tutup atas dan tutup bawah, standar d dished :

Untuk D = 60 in, didapat rc = 60 in (Brownell & Young, T-5.7)

digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.

Tebal standard tor ispherical dished (atas) :

th =

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.

faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316

(52)

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 5 = 1,667 ft

Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,20 x 1,667 = 0,334 ft

Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 1,667 = 0,417 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 = 130 rpm = 2,2 rps

Da = 1,667 ft = 0,509 m

V = π x 0,509 x 130 = 207,7738 m/mnt (memenuhi range 200 – 250 m/mnt)

Karena peripheral speed memenuhi range, maka asumsi putaran pengaduk

memenuhi syarat.

Da E

J H

(53)

(54)

Power pengaduk :

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

P = 3

( ) ( )

N 3 D 5

K3 = faktor mixer (turbin) = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T.5.1,hal.192]

g = konstanta gravitasi ; 32,2 ft/dt2 x lbm/lbf

Perhitungan losses pengaduk :

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

Gland losses 10 % = 10 % x 6,6 ≈ 0,66 hp (minimum=0,5)

Power input dengan gland losses = 6,6 + 0,66 = 7,26 hp

Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 7,26 ≈ 1,45 hp

Power input dengan transmission system losses = 7,26 + 1,45 = 8,71 hp

(55)

Spesifikasi :

Fungsi : Mengencerkan larutan HCl samapai dengan kadar 32%.

Type : Silinder tegak , tutup atas dan tutup bawah dished

dilengkapi pengaduk.

Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 5 ft

Tinggi Shell : 10 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in

Tinggi Tutup atas & bawah : 0,68 ft

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

Sistem Pengaduk Turbin 6-flat blade

Diameter impeler : 1,667 ft

Panjang blade : 0,417 ft

Lebar blade : 0,334 ft

Power motor : 9 hp

(56)

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJ A

VII.1. Instr umentasi

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.

(57)

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 pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat

(58)

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

(59)

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

6. Temperature Control ( T C )

(60)

Tabel VII.1. Instr umentasi pada pabr ik

NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI

1. SILO GARAM NONELECTROLYSIS ( F - 110 ) ( WC )

2. TANGKI H2SO4 60oBe ( F - 120 ) ( LI )

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

4. MANNHEIM FURNACE ( Q - 210 ) ( TC )

5. BLOWER - 1 ( G - 211 ) ( FC )

6. BLOWER - 2 ( G - 212 ) ( FC )

7. SILICA TOWER ( D - 220 ) ( TC )

8. COKE TOWER ( D - 230 ) ( TC ; LC )

9. POMPA - 2 ( L - 231 ) ( LC )

10. KOLOM ABSORBER ( D - 240 ) ( FC ; LC )

11. KOLOM SCRUBBER ( D - 241 ) ( FC ; LC )

12. POMPA - 3 ( L - 242 ) ( LC )

13. TANGKI PENGENCER ( M - 250 ) ( FC ; LC )

14. POMPA - 4 ( L - 251 ) ( LC )

15. TANGKI H2SO4 70% ( F - 320 ) ( LI )

(61)

VII.2. Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang

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

- Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang

disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan

maupun oleh peralatan itu sendiri.

- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam

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

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

maupun tipe proses yang dikerjakan.

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

1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimia.

3. Bahaya terhadap zat-zat kimia.

Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat

beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya

(62)

VII.2.1. Bahaya Kebakaran

A. Penyebab kebakaran.

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

- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.

B. Pencegahan.

- Menempatkan unit utilitas dan unit pembangkitan cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.

- Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.

- Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

- Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran

C. Alat pencegah kebakaran.

- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

- Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

(63)

Tabel VII.2. J enis dan J umlah Fir e-Extinguisher.

VII.2.2. Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan

maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk

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

mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh

maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena

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

A. Vessel.

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan

kerusakan fatal, cara pencegahannya :

- Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan

korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik

(64)

pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang

biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan

lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai

dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering).

- Memperhatikan teknik pengelasan.

- Memakai level gauge yang otomatis.

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

memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan

tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger.

Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena

kebocoran-kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

- Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah

terjadinya thermal expansion.

- Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.

- Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara

sendiri-sendiri.

- Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut.

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

terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi

(65)

C. Peralatan yang bergerak.

Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati-hati, maka

akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat

dilakukan dengan :

- Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.

- Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh

kebebasan ruang gerak.

D. Perpipaan.

Selain ditinjau dari segi ekonomisnya , perpipaan juga harus ditinjau

dari segi keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang

teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari,

seperti terbentur, tersandung dan sebagainya. Sambungan yang kurang

baik dapat menimbulkan juga hal-hal yang tidak diinginkan seperti

kebocoran-kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk

menghindari hal-hal tersebut, maka dapat dilakukan cara :

- Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besarhendaknya pada

elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan

kesulitan apabila terjadi kebocoran.

- Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai

bahan konstruksi dari steel.

- Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan

(66)

perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing

atau pondasi yang bergerak.

- Pemberian warna pada masing-masing pipa yang bersangkutan akan

dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.

E. Listr ik.

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi

listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha

pencegahannya dapat dilakukan :

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

cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

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

- Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator

tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

- Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun

kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

- Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.

- Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman.

(67)

F. Isolasi.

Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan

dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh

karena itu dilakukan :

- Pemakaian isolasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti

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

mengganggu konsentrasi pekerjaan.

- Pemasangan isolasi pada kabel instrumen, kawat listrik dan

perpipaan yang berada pada daerah yang panas , hal ini dimaksudkan

untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan Pabr ik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik

adalah :

- Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan

jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar

(mercu suar).

(68)

VII.2.3. Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para

pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh

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

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

diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat

mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya.

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

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

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

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

memperhatikan hal-hal seperti:

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

merokok.

2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai

sepatu yang alasnya mengandung logam.

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang

yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi

pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan

barang-barang dari atas.

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

disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung

(69)

BAB VIII

UTILITAS

Dalam sebuah pabrik, utilitas merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan

mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas

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

1. Unit Pengolahan Air

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

dan air sanitasi.

2. Unit Pembangkitan Tenaga Listrik

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

bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya.

3. Unit Bahan Bakar

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

generator , dan sebagainya.

4. Unit Pengolahan Limbah

Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair,

(70)

VIII.1. Sistem Pengolahan Air

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

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

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

secara langsung maupun tidak langsung.

Didalam pabrik ini , dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem

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

kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolah air buangan

pabrik sebelum dibuang ke badan penerima air.

Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan

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

mengalami proses pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat befungsi

dengan optimum , aman dan efisien.

Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem

pemakaian, masing-masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai

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

1. Sebagai air sanitasi

2. Sebagai air pendingin

(71)

VIII.2. Unit Penyediaan Air

Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi

persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing-masing keperluan di dalam

pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.

Air sungai sebelum masuk ke dalam bak penampung, dilakukan

penyaringan lebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran yang

bersifat makro dengan jalan memasang sekat-sekat kayu agar kotoran tersebut

terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung (reservoir). Dari

tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan (dalam unit water treatment).

Untuk menghemat pemakaian air, maka diadakan sirkulasi.

Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air Sanitasi 2. Air pendingin 3. Air proses

VIII.2.1. Air Sanitasi

Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi dan sebagainya.

Berdasarkan S.K. Gubernur Jatim No.45/2002 , baku mutu air baku harian :

Parameter Satuan S.K. Guber nur

Suhu oC Suhu air normal (25-30oC)

Kekeruhan Skala NTU

Warna Unit Pt-Co

SS Ppm

pH 6 - 8,5

Alkalinitas ppm CaCO3

CO2 bebas ppm CO2

DO ppm O2 > = 4

Nitrit ppm NO2 Nihil

(72)

Tembaga ppm Cu 1

Kebutuhan air sanitasi untuk pabr ik ini adalah untuk :

- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 liter/hari per orang = 15 liter/hari per orang x 182 orang ≈ 4 m3/hari

Untuk kelancaran dan efisiensi kerja dari air pendingin, maka perlu diperhatikan persyaratan untuk air pendingin dan air umpan boiler : (Lamb : 302)

Karekteristik Kadar maximum (ppm)

Air Boiler Air Pendingin

Silica 0,7 50

Dissolved Solid 200 1000

Suspended Solid 0,5 5000

Hardness 0,07 850

(73)

Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan

didinginkan kembali dalam cooling tower, sehingga perlu sirkulasi air pendingin,

maka disediakan pengganti sebanyak 20% kebutuhan. Kebutuhan air pendingin :

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

1 SILICA TOWER ( D - 220 ) 686 1513

2 COKE TOWER ( D - 230 ) 3396 7487

9000

Kebutuhan air pendingin total = 9000 lb/jam

Make-up water diambil 20% kebutuhan total = 20% x 9000 = 1800 lb/jam

COOLING TOWER (P – 283)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.

Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas = 9000 lb/jam = 99 m3/hari = 990000 lt/hari = 69 lt/mnt

T air masuk pada cooling tower = T1 = 45°C (average) T air keluar cooling tower = T2 = 30°C (fixed) Perbedaan suhu = 45°C – 30°C = 15°C

Berdasarkan perbedaan suhu (15°C) dan flow rate (69 lt/mnt), dari tabel spesifikasi Liang Chi Industry Co.Ltd., dipilih cooling tower model LBC-40 Spesifikasi :

Nama : Liang Chi Cooling tower

Tipe : LBC-40

Maksimum Flow Rate : 520 lt/mnt

Fan motor : 2,0 hp

Fan diameter : 0,97 m

Diameter : 1,76 m

Tinggi : 1,93 m

Electrical Supply : 380V / 50 Hz – 3 phase

(74)

VIII.2.3. Air Proses

Air proses untuk Absorber = 1393,9149 kg/j = 3074 lb/j

Air proses untuk Scrubber = 30,2048 kg/j = 67 lb/j

Air proses untuk Tangki Pengencer = 1349,7272 kg/j = 2976 lb/j

 +

Kebutuhan Air proses = 6117 lb/j

Kebutuhan air proses = 6117 lb/jam = 98 cuft/jam = 3 m3/jam = 72 m3/hari

VIII.3. Unit Pengolahan Air (Water Treatment)

Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, dan lainnya. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.

Pr oses Pengolahan Air Sungai :

Air sungai dipompa ke bak penampung (A–210) yang terlebih dahulu dilakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat makro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam bak koagulasi-flokulasi (A– 220). Selanjutnya air sungai dipompa ke bak pengendapan (A–230). Pada bak pengendapan ini kotoran-kotoran akan mengendap membentuk flok-flok yang sebelumnya pada bak koagulasi flokulasi diberikan koagulan tawas.

Air kemudian ditampung pada bak air jernih (A–240) yang selanjutnya dilewatkan sand filter untuk menyaring kotoran yang masih terikat oleh air. Air bersih yang keluar ditampung ke bak penampung air bersih (A–252) untuk didistribusikan sesuai kebutuhan.

Dari perincian diatas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik : - Air Pendingin = 99 m3/hari ≈ 5 m3/jam

- Air Proses = 72 m3/hari ≈ 3 m3/jam - Air Sanitasi = 40 m3/hari ≈ 2 m3/jam

 +

(75)

VIII.3.1. Spesifikasi Per alatan Pengolahan Air

1. Bak Penampung Air sungai (A – 210)

Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton.

Rate volumetrik : 211 m3/hari

Ditentukan : Waktu tinggal : 1 hari

Tinggi : x m

Panjang = lebar : 2 x m

Volume bak penampung (direncanakan 80% terisi air) = 211 / 80% = 264 m3 Volume penampung = 4x3 = 264

sehingga, x = 4 m

Panjang = lebar = 2 x 4 = 8 m Spesifikasi :

Kapasitas : 264 m3

Bentuk : empat persegi panjang Ukuran : Panjang = 8,0 m Lebar = 8,0 m Tinggi = 4,0 m

Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. Bak Koagulasi – Flokulasi (A – 220)

Fungsi : Tempat terjadinya koagulasi dengan penambahan Al2(SO4)3.18H2O untuk destabilisasi kotoran dalam air yang tak dikehendaki.