Analisa dan Pembahasan Tugas Khusus

BAB 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.2. Analisa dan Pembahasan Tugas Khusus

Neraca massa adalah suatu perhitungan yang tepat dari semua bahan-bahan yang masuk, terakumulasi dan keluar dalam waktu tertentu. Hal ini sesuai dengan hukum Kekekalan Massa bahwa massa yang masuk dalam suatu proses akan sama dengan massa yang keluar dari proses tersebut. Pada suatu proses pengolahan segala aliran yang masuk disebut dengan input akan sama dengan jumlah aliran keluar proses (output) baik dengan reaksi maupun tanpa reaksi kimia. Prinsip umum neraca massa adalah membuat sejumlah persamaan saling tidak tergantung satu sama lain, dimana persamaan-persamaan tersebut

44 jumlahnya sama dengan jumlah komposisi massa yang tidak diketahui (Yuliani, H.R., 2019).

Dasar perhitungan neraca massa yaitu berdasarkan banyaknya bahan yang masuk ke dalam sistem dan yang keluar dari sistem, dengan persamaan dibawah ini („Himmelblau, D. and Riggs, J.‟, 2004):

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 3.5 Persamaan diatas berlaku apabila jika didalam proses tidak terdapat suatu reaksi. Pada saat yang sama, jika reaksi terjadi dalam suatu proses, rumus untuk menghitung neraca energi dapat dilihat dengan persamaan:

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑖 𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝑖 𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚

3.6 Untuk menghitung neraca massa harus diketahui terlebih dahulu data bahan baku yang masuk. Data bahan baku yang masuk diketahui laju mol dan % mol. Selanjutnya dilanjutkan dengan membuat diagram alir proses yang dilengkapi dengan data kuantitatif dan data kualitatif yang tersedia serta kondisi arus masuk dan keluar sistem. Yang ketiga menentukan basis perhitungan dengan memilih salah satu laju alir proses. Konversikan laju alir volumetrik menjadi laju alir massa atau molar. Jika terdapat proses kimia (reaksi), perhitungan menggunakan satuan molar, sedangkan proses fisis dapat menggunakan satuan massa (Prastika et al., 2023)

Rotary dryer merupakan alat yang digunakan untuk menghilangkan kandungan air dari sebuah produk. Rotary dryer terdiri dari silinder berongga yang berputar biasanya sedikit condong ke arah outlet (GEANKOPLIS, HERSEL and LEPEK, 2018). Alat rotary dryer pada pabrik phonska IV dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3.5 Rotary Dryer (22M362) Phonska IV

Rotary dryer secara umum adalah alat pengering yang berbentuk sebuah drum yang berputar secara terus menerus (kontinyu) yang dipanaskan dengan tungku atau gasifier.

Prinsip kerja rotary dryer adalah mengeringkan produk umumnya berbentuk granular atau padatan didalam silinder horizontal berputar yang dialiri oleh udara panas untuk

45 menguapkan kandungan air di dalam produk. Dalam rotary dryer terjadi perpindahan panas secara konveksi dimana perpindahan terjadi antara permukaan solid (padatan) dan berdekatan dengan fluida yang bergerak atau mengalir. Keunggulan dari rotary dryer dapat mengeringkan dengan baik lapisan dalam maupun luar suatu produk (Effendy et al., 2019).

Tugas khusus menganalisis neraca massa pada alat rotary dryer yang ada di pabrik phonska IV untuk memproduksi pupuk phonska. Perhitungan neraca masaa rotary dryer phonska IV diawali dengan membuat diagram proses dan memasukkan data-data yang diketahui.

Gambar 3.6 Diagram Neraca Massa Rotary Dryer

Data pengamatan dan perhitungan untuk neraca massa rotary dryer dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 3.4. Data Pengamatan Neraca Massa Rotary Dryer

Data Pengamatan Jumlah Satuan

Massa Granul 300.000 Kg/jam

Kadar H2O Produk 1 %

Kadar H2O Umpan 2 %

Suhu Umpan 86 ⁰C

Suhu Produk 90 ⁰C

Suhu Lingkungan 35 ⁰C

Kapasitas Blower 100.000 m³/jam

Presentase Debu 10 %

Nilai R 0,0821

Suhu Furnance 400 ⁰C

 Komposisi Massa Keluar Dryer

Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Massa Keluar Dryer

Komposisi Jumlah Satuan

Massa H2O dalam produk granul 3.000,0000 kg

Umpan masuk RD

Rotary Drayer (RD)

𝐻 𝑂 = 2 % Phonska = 98 %

Produk keluar 𝐻 𝑂 = 1 % RD Phonska = 99 % Udara keluar RD Udara masuk RD

𝐻 𝑂, 10 % debu 10 % debu

46

Massa produk bebas H₂O 297.000,0000 kg

Massa debu 30.000,0000 kg

 Komposisi Massa Umpan Dryer

Tabel 3.6 Hasil Perhitungan Massa Umpan Dryer

Komposisi Jumlah Satuan

Massa H₂O dalam umpan granul 6.000,0000 kg

Massa umpan granul bebas H₂O 330.000,0000 kg

Massa H₂O yang teruapkan 3.000,0000 kg

 Komposisi Udara Dryer

Tabel 3.7 Hasil Perhitungan Komposisi Udara Dryer

Komposisi Jumlah Satuan

Densitas (Pers, Gas Ideal) 0,524216653 kg/m³

Laju alir massa udara masuk 52.421,6653 kg/jam

Laju alir massa H₂O dalam udara 0 kg/jam

Laju alir massa udara kering 52.421,6653 kg/jam

Laju alir H₂O dalam udara keluar 3.000,0000 kg/jam

Total produk Phonska 270.000,0000 kg

 Neraca Massa Total

Tabel 3.8 Neraca Massa Total Dryer

Umpan Input Satuan Produk Output Satuan

Basis : 1 jam operasional Massa Granul

Phonska

270.000,0000 Kg Produk Granul Phonska

270.000,0000 Kg

Massa H2O granul

6.000,0000 Kg Massa H2O granul

3.000,0000 Kg Udara Panas 52.421,6653 Kg Udara Panas 52.421,6653 Kg H₂O dalam

Udara

0 Kg H₂O dalam

Udara

3.000,0000 Kg Debu dalam

produk

30.000,0000 Debu dalam

udara

30.000,0000 Kg

Total 358.421,66531 kg Total 358.421,66531 Kg

47

BAB 4 PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Departemen produksi II B merupakan bagian dari kompartemen pabrik 2 PT.Petrokimia Gresik yang memiliki 7 pabrik yaitu Phonska IV, NPK I/II/III/IV dan ZK I /II serta untit utilitas yang meliputi tangki penyimpanan amoniak, asam sulfat, asam fosfat, gardu induk, PLN dan unit penggolahan air limbah. Produk yang dihasilkan dari departemen produk II B diantaranya pupuk NPK ,NPK reaksi/Phonska, pupuk ZK dan produk non pupuk yaitu HCl grade A dengan konsentrasi 32% serta HCl grade B dengan konsentrasi 31%.

Hasil analisis perhitungan neraca massa pada alat rotary dryer yang digunakan pabrik phonska IV untuk memproduksi pupuk phonska dengan massa granul awal sebesar 300.000,0000 kg/jam didapatkan total kebutuhan neraca massa input dan output sebesar 358.421,66531 kg/jam.

4.2. Saran

Untuk menjaga kinerja alat agar tidak mengalami penurunan, sebaiknya selalu dilakukan pengecekan rutin dan cleaning secara berkala. Perlunya perbaikan dan desain infrastruktur yang lebih safety agar memberi keselamatan kerja bagi setiap orang yang melakukan aktifitas khususnya diplant.

48

DAFTAR PUSTAKA

Anual Report , 2021, https://petrokimia-gresik.com.(19 Juli 2023).

Asyrofa, W. (2019) Desain Unit Utilitas pada Prarancangan Pabrik Propilen Glikol Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, Skripsi. Available at: http://eprints.upnyk.ac.id/28729/.

Effendy, S. et al. (2019) „Prototype Rotary Dryer Dengan Bahan Bakar Biomassa Ditinjau Dari Pengaruh Variasi Laju Alir Udara Dan Durasi Waktu Pengeringan Terhadap Laju Pengeringan Jagung Prototype Rotary Dryer With Biomass Fuels Reviewed From the Influence of Air Flow Rate and Dura‟, Jurnal Kinetika, 10(01), pp. 1–6. Available at:

https://jurnal.polsri.ac.id/index.php/kimia/index.

Fauziah Marintika, G., Cundari, L. and Kurniawan, F.H. (2023) „Proses Pengeringan Npk Berdasarkan Evaluasi Rotary Dryer Dan Kadar Air Npk Di Pt. Petrokimia Gresik‟, Jurnal Rekayasa Mesin, 14(1), pp. 273–289. doi:10.21776/jrm.v14i1.1279.

GEANKOPLIS, H.J., HERSEL, A.A. and LEPEK, D.H. (2018) Transport Processes and Separation Process Principles.

„Himmelblau, D. and Riggs, J.‟ (2004) in Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, p. 140.

Prastika, D.T.D. et al. (2023) „Perhitungan Neraca Massa Pada Stripper (Da-101) Di Pabrik Urea Departemen Produksi I a Pt Petrokimia Gresik‟, DISTILAT: Jurnal Teknologi Separasi, 7(2), pp. 500–504. doi:10.33795/distilat.v7i2.286.

Setyanto, A. et al. (2009) „Optimasi Struktur Proses dan Penerapan Metodologi Six Sigma di Unit NPK Phonska-PT Petrokimia Gresik (Sebuah Pengalaman Peningkatan Kapasitas Produksi 182% dari Desain)‟, Jurnal Rekayasa Proses, 3(1), p. 22.

Wisnu Jurdan Hidayat, A.C. (2022) „Evaluasi Perhitungan Neraca Massa Pre-neutralizer Tank-Granulator Pada Unit Phonska 4 Pabrik II B PT PETROKIMIA GRESIK‟, 8(9), pp.

791–796

Yuliani H.R., 2019. Neraca Massa dan Neraca Panas. deepublish, Malang

49

LAMPIRAN

50 A. Perhitungan Neraca Massa

1. Data Pengamatan Neraca Massa Dryer

Data Pengamatan Jumlah Satuan

Massa Granul 300.000 Kg/jam

Kadar H₂O Produk 1 %

Kadar H2O Umpan 2 %

Suhu Umpan 86 ⁰C

Suhu Produk 90 ⁰C

Suhu Lingkungan 35 ⁰C

Kapasitas Blower 100.000 m³/jam

Presentase Debu 10 %

Nilai R 0,0821

Suhu Furnance 400 ⁰C

a. Komposisi Massa Keluar Dryer 1. Massa H₂O dalam produk granul

= Kadar H₂O dalam produk Massa granul produk

= 0,01 300.000,0000

= 3.000,0000 kg

2. Massa produk bebas H2O = Massa granul produk – Massa H2O dalam produk

= 300.000,0000 – 3.000,0000

= 297.000,0000 kg

3. Massa debu = Kadar debu Massa produk granul

= 0,1 300.000,0000

= 30.000,0000 kg

Input Ouput

Phonska = 98%

T = 86 ⁰C Kadar H2O = 2%

Phonska = 99%

T = 90 ⁰C Kadar H₂O = 1%

𝐻 𝑂, 10 % debu 10 % debu

51 b. Komposisi Massa Umpan Dryer

1. Massa H₂O dalam umpan granul

= Kadar H2O dalam umpan Massa granul produk

= 0,02 300.000,0000

= 6.000,0000 kg 2. Massa umpan granul bebas

H2O

= Massa granul produk Massa debu

= 300.000,0000 30.000,0000

= 330.000,0000 kg

3. Massa H₂O yang teruapkan = Massa H₂O dalam umpan – Massa H2O dalam produk granul

= 6.000,0000 3.000,0000

= 3.000,0000 kg c. Komposisi Udara Dryer

1. Densitas (Pers, Gas Ideal) = 𝑀 𝑢 𝑎𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛

=

= 0,524216653 kg/m³

2. Laju alir massa udara masuk = Kapasitas blower Densitas udara

= 100.000,0000 0,524216653

= 52.421,6653 kg/jam 3. Laju alir massa H2O dalam

udara

= % RH Laju alir massa udara

= 0 52.421,6653

= 0 kg/jam

4. Laju alir massa udara kering = Laju alir massa udara masuk – Laju alir massa H2O dalam udara

= 52.421,6653 – 0

= 52.421,6653 kg/jam 5. Laju alir H2O dalam udara

keluar

= Massa H2O yang teruapkan Laju alir massa H2O dalam udara

= 3.000,0000 0

= 3.000,0000 kg/jam

6. Total produk Phonska = Massa granul produk Massa debu

52

= 300.000,0000 30.000,0000

= 270.000,0000 kg d. Neraca Massa Total Dryer

Basis : 1 jam operasi

Umpan Input Satuan Produk Output Satuan

Massa Granul Phonska

270.000,0000 Kg Produk Granul Phonska

270.000,0000 Kg

Massa H2O granul

6.000,0000 Kg Massa H2O granul

3.000,0000 Kg Udara Panas 52.421,6653 Kg Udara Panas 52.421,6653 Kg H2O dalam

Udara

0 Kg H2O dalam

Udara

3.000,0000 Kg Debu dalam

produk

30.000,0000 Debu dalam

udara

30.000,0000 Kg

Total 358.421,66531 kg Total 358.421,66531 Kg

B. PFD Phonska IV Departemen Produksi IIB

53 C. Surat Keterangan

54 D. Surat Keterangan

55 E. Surat Penerimaan Kerja Praktik

56 F. Surat Tugas Kerja Praktik

57 G. Jurnal Rima Amalia

58

59 H. Jurnal Riska Wulandari