BAB III URAIAN PROSES
3.7 Utilitas
3.7.5 Laboratorium
Untuk menjaga dan meningkatkan kualitas produk PT Semen Padang memiliki 2 laboratorium yaitu :
a. Laboratorium Proses
Laboratorium proses berada dibawah Departemen Produksi, dengan tugas:
1. Mengendalikan kualitas material yang berasal dari proses penambangan yang dilakukan oleh PT Semen Padang.
2. Mengendalikan kualitas material yang akan diproses, material in proses, sampai prosuk semen yang akan masuk ke silo semen.
3. Melakukan kegiatan pemiliharaan terhadap peralatan laboratorium proses.
4. Mengevaluasi kualitas raw material yang akan digunakan dipabrik, material in proses dan produk semen yang akan masuk ke silo semen.
b. Laboratorium Jaminan Kualitas
Laboratorium Jaminan Kualitas melakukan serangkaian pemeriksaan dan penelitian terhadap semen dari bahan mentah hingga bahan jadi, serta memeriksa bahan-bahan lain yang ikut menunjang mutu produk semen yang dihasilkan.
Tugas-tugas dari Laboratorium Jaminan Kualitas adalah :
1. Sebagai penjamin mutu (Quality Assurance), yaitu untuk menjamin bahwa konsumen menerima semen sebagai produk yang sesuai dengan persyaratan yang telah ditetapkan, yaitu:
Pengujian rutin bahan mentah dan produk-produk.
Pengujian tidak rutin atau insidentil.
Pengujian rutin beton produk PT Semen Padang.
Evaluasi kualitas dan standard intern.
Kalibrasi peralatan uji (internal dan eksternal).
Uji Performance produk-produk PT Semen Padang.
2. Sebagai Unit Research (Penelitian), meneliti tentang apa saja yang dilakukan terhadap semen dan bahan pencampur lainnya agar semen yang dihasilkan sesuai dengan standard mutu yang telah ditetapkan.
3. Sebagai Laboratorium uji Pengujian dilakukan terhadap :
Bahan baku utama (batu kapur, batu silika dan tanah liat), dengan pengontrolan terhadap kandungan air dan kebutuhan batubara.
Bahan baku pembantu (pasir besi dan gipsum).
Bahan setengah jadi (raw mix dan klinker).
Bahan jadi, seperti : kuat tekan, panas hidrasi, kehalusan, pengikatan, pemuaian Autoclave, CaO bebas (Free Lime) dan konsistensi normal waktu pengikatan.
4. Bekerja sama dengan instansi lain untuk mendukung pemasaran produk-
65
produk PT Semen Padang dan aplikasinya.
5. Sebagai Pelayan Teknis
Fungsi dari pelayanan teknis dalam laboratorium penelitian adalah :
Memberikan penyuluhan dan penjelasan mengenai produk semen.
Memberikan pemecahan masalah bagi konsumen yang menghadapi kesulitan atau kegagalan dalam pemakaian semen.
Memberikan seminar-seminar tentang PT Semen Padang.
BAB IV TUGAS KHUSUS
4.1 Pendahuluan
4.1.1 Judul Tugas Khusus
Penulis memfokuskan tugas khusus pada “Menghitung Neraca Massa pada Alat Suspension Preheater Pabrik Indarung IV PT. Semen Padang”.
4.1.2 Latar Belakang Tugas Khusus
Di dalam industri semen, unit kiln sistem merupakan rangkaian alat yang utama. Pada unit kiln ini terdapat tiga alat utama yaitu suspension preheater, kiln, dan cooler dimana terjadi reaksi utama pembentukan klinker yang merupakan bahan setengah jadi semen. Kualitas semen yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh kondisi operasi di dalam kiln sistem dan juga kesempurnaan sistem pembakaran di dalam kiln. Proses pembakaran tersebut dijalankan pada suhu yang sangat tinggi, sehingga lebih kurang 85% total energi pada industri semen diperlukan pada unit ini. Karena proses pembakaran dijalankan pada suhu tinggi maka diharapkan dengan adanya suspension preheater dapat mengurangi beban kerja pada kiln.
Suspension Preheater merupakan alat utama yang dimana berfungsi sebagai tempat pemanasan awal (Pre heater) pada kiln dan kalsinasi awal sehingga pemanasan di dalam kiln berlangsung lebih mudah. Dengan adanya proses calsiner, maka proses kalsinasi yang dahulunya terjadi di dalam kiln beralih ke dalam calsiner sehingga dapat meningkatkan kapasitas produksi kiln.
Oleh karena itu , perlu diketahui neraca massa suspension preheater untuk optimalisasi kinerja kiln.
4.1.3 Tujuan Tugas Khusus
Tugas khusus dalam laporan ini bertujuan untuk mengetahui berapa jumlah massa yang masuk dan keluar pada alat Suspension Preheater Indarung
67
IV PT. Semen Padang serta dapat menjadi bahan evaluasi proses agar dapat berjalan dengan baik.
4.1.4 Waktu dan Tempat Pelaksanakan Tugas Khusus
Penyusunan laporan dan penyelesaian tugas khusus dilaksanakan di unit Suspension Preheater pabrik Indarung IV PT. Semen Padang, pada tanggal 17 Juli – 18 Agustus 2023.
4.2 Tinjuan Pustaka
4.2.1 Pengertian Suspension Preheater
Suspension Preheater merupakan salah satu alat utama yang dimana berfungsi sebagai tempat pemanasan awal (Pre heater) pada kiln feed atau umpan silo. Suspension Preheater ini merupakan tempat terjadinya kalsinasi dengan skala kalsinasinya 95 % dan nantinya akan disempurnakan kalsinasinya di kiln.
Suspension Preheater terdiri dari string yaitu string A dan String B. Masing -masing string ini terdiri dari 4 buah Cyclone separator yaitu berfungsi untuk memisahkan antara material dengan gas dan 1 buah kalsiner yang berfungsi sebagai tempat kalsinasi awal yaitu ILC (in line calsiner) dan SLC (Separate line Calsiner). Gas panas pada ILC dan SLC diperoleh dari kiln yaitu aliran TAD (Tertier Air Duct) yang dihisap dengan menggunakan ID Fan (T01 dan T03).
Selain itu, panas juga dihasilkan dari pembakaran batubara di kalsiner.
4.2.2 Prinsip Kerja Suspension Preheater
Setelah di proses pada tube mill dan vetrical mill, selanjutnya raw mix akan menuju ke CF Silo (Continuous Flow Silo) berfungsi sebagai tempat penyimpanan raw mix yang nanti nya akan di gunakan sebagai umpan kiln, dan sebagai tempat homogenisasi raw mix. Material yang keluar dari CF silo melalui valve diteruskan ke bin lalu ditimbang beratnya dan diumpankan ke inlet preheater menggunakan elevator melewati PGC (Pneumatic Gravity Conveyor).
Elevator yang digunakan ada 2 yaitu elevator standby dan running.
Jenis Suspension preheater yang digunakan di Pabrik Indarung IV PT Semen Padang terdiri dari dua bagian separate line calsiner (SLC) yang
ditempatkan bersebelahan yang memiliki 4 stage cyclone dan 1 calsiner. Hal tersebut memungkinkan pembakaran klinker yang lebih kecil dalam kiln dengan waktu tinggal yang pas mengingat perpindahan panas dalan kiln hamper seluruhnya radiasi. Sedangkan dalam calsiner perpindahan panas lebih didominasi konveksi yang tidak ekonomis jika dilakukan dalam kiln karena kecepatan gas yang rendah.
Pada Indarung IV, proses dalam suspension preheater diawali dengan masuknya raw mix pada masing-masing inlet cyclone yang dibagi menjadi dua string A dan B. Pada string A, material masuk dimulai dari cyclone A52, kemudian terjadi pemisahan dimana gas menuju cyclone A51 dan A61, sedangkan material menuju cyclone A54. Pada cyclone A51 dan A61 terjadi proses pemisahan kembali dimana material yang masih menempel pada gas turun ke cyclone A53. Pada cyclone A53, material dari A53 turun ke A54 sebelum masuk ke kiln. Untuk Pasokan gas panas didapatkan dari hasil pembakaran pada rotary kiln akibat tarikan PH fan. Udara panas yang ditarik dengan PH fan di alirkan ke raw mill 4R1, coal mill 2 (4K2), dan GCT 431.
Pada string B material masuk dimulai dari cyclone B52, kemudian terjadi pemisahan dimana gas menuju cyclone B51, sedangkan material menuju cyclone B54. Pada cyclone B51 terjadi proses pemisahan kembali dimana material yang masih menempel pada gas turun ke cyclone B53. Pada cyclone B53, material dari B53 turun ke B55 (kalsiner) untuk mengalami proses kalsinasi. Lalu produk dari B55 dan B54 masuk ke A54 sebelum masuk ke kiln. Untuk pasokan gas panas diperoleh dari tersier air dryer (TAD) dari grate cooler masuk melalui B55 akibat tarikan oleh ID fan. Udara panas yang ditarik dengan ID fan di alirkan ke raw mill 1 (4R2), coal mill 3 (4K3), dan GCT 4J2.
Tahapan reaksi yang terjadi pada suspension preheater yaitu sebagai berikut:
A. Penguapan air yang terjadi pada suhu 100 °C-200 °C
�2�(�) → �2�(�)
B. Pelepasan air hidrat pada tanah liat pada suhu 500°C.
𝐴�2𝑆�2�7. 𝑥�2� → 𝐴�2�3 + 2𝑆��2 + 𝑥�2�
69
C. Kalsinasi awal pada suhu 700 °C – 900 °C 𝐶𝑎𝐶�3 → 𝐶𝑎� + 𝐶�2
𝑀�𝐶�3 → 𝑀�� + 𝐶�2
D. Reaksi pembentukan Dikalsium Sulfat (C2S) pada suhu 900 °C – 1000 °C 2𝐶𝑎� + 2𝑆��2 → 2𝐶𝑎�. 𝑆��2
4.2.3 Neraca Massa
Dalam proses produksi semen, perhitungan neraca massa merupakan dasar perhitungan yang harus pertama kali dilakukan, baik untuk keperluan perancangan proses, pengoperasian pabrik maupun untuk tujuan lain seperti modifikasi dan optimalisasi peralatan dan kinerja sistem. Proses evaluasi aliran massa diturunkan dengan memakai kaidah hukum kekekalan massa dan dengan menyeimbangkan massa sistem secara keseluruhan yang terintegrasi.
Neraca massa mempunyai arti yang sangat penting dalam industri kimia karena merupakan salah satu dasar penting dalan perhitungan satuan operasi dan satuan proses. Semua perhitungan didasari oleh hukum kekekalan massa. Dalam neraca massa, dihitung massa yang keluar dan massa yang masuk selama operasi.
Massa masuk – massa keluar = akumulasi
Pada kondisi steady state akumulasi = 0, sehingga Massa masuk = massa keluar
4.3 Metode pengambilan dan pengolahan data
Adapun metode yang dilakukan dalam pelaksanaan tugas khusus, yaitu sebagai berikut:
1. Metode Diskusi
Metode diskusi ini digunakan untuk penulis, pembimbing lapangan, para karyawan dan rekan – rekan sesama kerja praktek saling berdiskusi mengenai berbagai hal yang menyangkut tugas khusus ini.
2. Metode Literatur
Penulis mencari referensi yang berhubungan dengan tugas khusus yang diperoleh dari berbagai sumber, seperti control room, manual operation dan sumber – sumber lain yang dianggap dari perpustakaan di PT. Semen Padang.
3. Metode Survei Lapangan
Survei ke lapangan bertujuan untuk mengetahui bagaimana kerja alat dan memahami proses produksi sehingga diharapkan penulis dapat lebih memahami tentang tugas khusus tersebut. Pengambilan data langsung dari hasil Analisa CCP (Center Control Room) dan Laboratorium Proses Pabrik Indarung IV PT. Semen Padang.
4.4 Hasil dan Pembahasan 4.4.1 Hasil
Tujuan dari penulisan tugas khusus ini adalah untuk menghitung neraca massa di suspension preheater pada Pabrik Indarung IV PT. Semen Padang.
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Neraca Massa Total di Suspension Preheater
Senyawa Input Output
SiO2 36966,7500 35118,4125
Al2O3 10179,2500 9670,2875
Fe2O3 5169,9875 4911,4881
SO3 133,9375 127,2406
CaCO3 210389,0250 37905,2647
MgCO3 2571,6000 463,3187
CaO 0,0000 90747,9114
MgO 0,0000 946,2930
C 9031,8800 0,0000
S 114,4000 0,0000
Oksigen 36208,9032 6822,6847
Nitrogen 209244,2496 209244,2496
H2O 9083,2186 14908,8078
H2 656,3700 0,0000
CO2 36960,8188 142305,1590
SO2 220,5721 449,1359
Impurities 1660,8250 1577,7838
Ash 1964,8200 1964,8200
Dust loss 0,0000 13393,7500
Total 570556,6073 570556,6073
4.4.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, didapat jumlah yang balance antara massa input dan output total dalam suspension preheater yang
71
sebesar 570.556,6073 kg/jam. Dari perhitungan neraca massa material diketahui total massa kiln feed sebesar 267.875 kg/jam. Material masuk dan keluar dari suspension preheater menuju kiln tidak sama karena terdapat dust loss yang terbawa gas panas keluar suspension preheater dengan persentase 5 % dari jumlah massa feed masuk suspension preheter. Tidak hanya dust loss, material masuk dan keluar suspension preheater menuju kiln juga tidak menunjukkan jumlah yang sama karena adanya penguapan air selama pemanasan di dalam suspension preheater.
Dari pelaksanaan kerja praktek pada Unit Produksi Indarung IV untuk tugas khusus “Menghitung Neraca Massa pada alat suspension preheater” dapat disimpulkan bahwa :
1. Total massa masuk dan keluar suspension preheater yaitu sebesar 570.556,6073 kg/jam
2. PT. Semen Padang merupakan industri semen tertua di Indonesia yang saat ini digunakan untuk pembakaran, begitu pula massa udara yang digunakan untuk pembakaran tersebut.
3. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi semen di pabrik Indarung IV terdiri dari bahan baku utama, yaitu batu kapur, batu silika, tanah liat, dan pasir besi serta bahan baku penunjang, yaitu gypsum dan pozzolan.
4. Semen hasil produksi PT. Semen Padang terdiri dari berbagai tipe semen sesuai fungsi dan spesifikasi standar yang telah ditentukan.
5.2 Saran
1. Perlu adanya pengontrolan rutin dan pengecekan alat transportasi bahan baku pembuatan semen seperti belt conveyor, bucket elevator dan lain- lain untuk memastikan tidak ada pemberhentian proses karena kerusakan alat transportasi.
2. Peningkatan kesadaran karyawan akan pentingnya penggunaan APD dan masker bagi keselamatan pekerja.
3. Memberikan peminjaman APD kepada tamu khususnya mahasiswa yang melaksanakan magang/kerja praktek.
73
DAFTAR PUSTAKA
Central Control Phanel (CCP) Indarung IV. (2023). Kondisi Operasi Pabrik. PT Semen Padang.
Laboratorium Proses Indarung IV. (2023). “Data Sheet Indarung IV Juli 2023”.
PT. Semen Padang.
Ministry of Public Works and Housing, (2020). Strategic Planning of Ministry of Public Work and Housing.
Laboratorium Proses Indarung IV. (2023). “Data Sheet Indarung IV Juli 2023”.
PT. Semen Padang.
Smith, J.M., and Van Ness.,H.C. 1975. Introduction Chemical Engineering Thermodinamics. 3rd ed. Mc Graw Hill Book Company. Tokyo.
Semen Padang. 2012. Perkembangan Logo PT. Semen Padang. (Online) www.semenpadang.co.id. (Diakses pada tanggal 08 Agustus 2023).
Yaws.,C.L. 1999. Chemical Properties Hand Book. MC Graw Hill Book Company. New York
74
A. Data Primer
LA.1 Data Komposisi Raw Mix pada tanggal 17 Juli 2023 – 24 Juli 2023 Tanggal/
Komposi si
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 H2
O
Impurita s 17 Juli
2023
14,00 2
3,628 8
1,942 0
44,14 1
0,504 5
0,0204
2 0,3 0,62
18 Juli
2023 13,75 8
3,819 5
1,960 8
44,07 6
0,472 0
0,0191
6 0,3 0,62
19 Juli 2023
13,74 0
4,005
0 1,938
3
43,83 2
0,461 6
0,0034
7 0,3 0,62
20 Juli 2023
13,73 2
3,857 9
1,922 5
44,01 2
0,484 5
0,0237
5 0,3 0,62
21 Juli 2023
13,79
4 3,745
8 1,921
6 44,07
6 0,470
4 0,2166
7 0,3 0,62
22 Juli 2023
13,77
2 3,730
4 1,907
9 44,14
9 0,469
5 0,0362
5 0,3 0,62
24 Juli 2023
13,73 7
3,811 6
1,920 8
43,84 2
0,445 8
0,0570
8 0,3 0,62
Rata - rata
13,79
0 3,799
8 1,930
5
44,01
0 0,46 0,0538
2 0,3 0,62
(Sumber : Laboratorium Indarung IV,2023)
LA-1
LA-2
LA.2 Umpan Masuk Suspension Preheater
Tanggal Feed (kg/hari) Feed (ton/hari) Feed (kg/jam)
17 juli 2023 6.720.000 6.720 280.000
18 Juli
2023 6.225.000 6.225 259.375
19 Juli
2023 6.990.000 6.990 291.250
20 Juli
2023 6.275.000 6.275 261.458,3333
21 Juli
2023 5.710.000 5.710 237.916,6667
22 Juli
2023 6.580.000 6.580 274.166,6667
24 Juli
2023 6.500.000 6.500 270.833,3333
Rata - rata 6.248.571,49 6.428,571429 267.857,1429 (Sumber : Laboratorium Indarung IV,2023)
LA.3 Data Feeding Batubara ke Calsiner
Feeding Batubara ke calsiner V73 17-Jul-
23
18-Jul- 23
19-Jul- 23
20-Jul- 23
21-Jul- 23
22-Jul- 23
24-Jul- 23
14,5 14 14 18,5 11 12,5 14,5
14,25 10,22 13,5 18,5 13 12,5 14
13,86 13,92 14,5 18,5 11 12,5 14
13,92 13,85 13,2 18 11 13 14
14 14,1 13,3 17,8 11 11,5 13
14 14,5 13,3 17 11 12 11
14,5 14 15,5 16,8 11 11,8 11
14 14,5 15 16,5 11 12 11,5
14 14 15,5 15,5 11 12,5 12,5
14 14 15,5 16,8 10,5 13 13,5
14 14 15,5 16,8 13 13 14
14,5 14,7 16,5 15 12 13 14
14,5 14,7 16,5 13,5 11 13 14
14,5 14,7 16,5 11,2 10,5 13 14
14 14,7 16,5 11,2 10,5 17 14
14 16 16 14 11,5 17,5 14
14 16 16 12,5 15 17,5 15,5
14 16 16,5 12,5 15 18 15,5
14 16 17 12 15 18 15,5
14 16 17 11 15,5 18 15,5
14 15,5 17 11 12,5 18 15,5
14 15 17 11 12,5 18 16
14 15 17 10,5 19 18 16
14 15 19 11 17 18 20
14,1054 14,5995 15,7208 14,4625 12,5625 14,7208 14,2708 (Sumber : Central Control Panel Indarung IV,2023)
LA.4 Feeding Batubara ke Kiln
Feeding Batubara ke kiln V83 17-Jul-
23
18-Jul- 23
19-Jul- 23
20-Jul- 23
21-Jul- 23
22-Jul- 23
24-Jul- 23
13 12 14,5 16 11 13,5 17,5
13 9,05 14,5 16 11 13,5 17,5
9,36 9,05 15 16 11 13,8 17,5
11 8,58 14,3 16 11 13,8 17,5
13 12 14,8 16 11 12,5 16
13 12 15 16 11 12,5 13
13 12 16,5 16 11 12,5 13
12,5 11 17 16 11 12,5 13
12,5 15 17 15,5 10,5 12,5 13
12,5 15 17 16,5 10,7 12,5 13
12,5 15 17 15,8 10,5 12,5 13
12,5 15 17 12 13,2 12,5 13
12,5 15 17 11 17 11,5 13
12,5 15 17 11 11 11,5 12,8
LA-5
12,5 15 17 11,2 10,5 11,5 13
12,5 18 17 13,5 10,3 11,5 13
12,5 18 17 13,5 10,5 11,5 12
12,5 18 17 12,5 16 13,5 12
12,5 18 17 12,4 18,2 14,5 12
12,5 18 17 11 18 14,5 12
12,5 16,5 17 11 18 14,5 12
12,5 16 17 11 18 14,5 11,5
12,5 16 17 11 14,5 19,5 12,5
12,5 15 17 11 13,5 19,5 10
12,41083 14,34083 16,4 13,6625 12,85 13,44167 13,45 (Sumber : Central Control Panel Indarung IV,2023
LA.5 Komposisi Raw Mix pada Tanggal 17 Juli 2023 – 24 Juli 2023
Senyawa % Berat
SiO2 13,8 %
Al2O3 3,8 %
Fe2O3 1,93 %
CaO 44,01 %
MgO 0,46 %
SO3 0,05 %
H2O 0,30 %
Impurities 0,62 %
(Sumber : Laboratorium Indarung IV,2023) B. Data Sekunder
LA.6 Komposisi Batubara
Senyawa % Berat
C 63,16 %
H2 4,59 %
O2 7,33 %
N2 1,06 %
S 0,80 %
Moist 9,32 %
Ash 13,74 %
Total 100 %
(Sumber : Perry’s Chemical Engineering Hanbook) LA.7 Berat Molekul Senyawa
Senyawa Berat Molekul
SiO2 60,084
Al2O3 101,961
Fe2O3 159,691
CaO 56,08
MgO 40,3
SO3 80,064
H2O 18,015
CaCO3 100,09
MgCO3 84,31
CO2 44,01
C 12,0107
H2 2,01588
O2 31,9988
N2 28
S 32,065
SO2 64,0638
(Sumber : Yawes Handbook)
LAMPIRAN B PERHITUNGAN A. Perhitungan Neraca Massa
Data dari central control panel (CCP) Indarung IV PT Semen Padang pada tanggal 17 Juli 2023 – 24 Juli 2023 antara lain :
a. Massa total umpan masuk suspension preheater = 267.875 kg/h b. Persentase massa umpan masuk string A = 49 %
c. Persentase massa umpan masuk string B = 51 % d. Massa batubara masuk kalsiner = 14.300 kg/h e. Massa batubara masuk kiln = 13.800 kg/h
f. Derajat kalsinasi = 95 %
g. Udara Primer = 25 Nm3/min
h. Excess O2 = 10 %
i. Dust loss = 5 %
LB.1 Menghitung komposisi CaCO3 dan MgCO3 pada raw mix masuk suspension preheater :
% CaCO3 = BM CaCO3
BM CaO x % CaO
LB- 1
= 100,09gr/mol
56,08gr/mol x 44,01 %
= 78,54 %
% MgCO3 = BM MgCO3
BM MgO x MgO
= 84,31gr/mol
40,3gr/mol x 0,46 %
= 0,96 %
Tabel B.1 Komposisi Bahan Baku Kiln Feed
LB. 2 Menghitung Berat SP Total
Diketahui Kiln Feed = 267.875 kg/h
Berat Sesungguhnya = Umpan masuk SP – dust loss
= Umpan masuk SP – (umpan masuk SP x 5 %)
= 267.875 – (267.875 x 5 %)
= 267.875 – (13.393,75)
= 254.481,25 kg/h
Umpan SP Total Berat = Senyawa SiO2 x Kiln Feed
= 13,80 % x 267.875 kg/h
= 36.966,75 kg/h
Berat Sesungguhnya = Senyawa SiO2 x Berat Sesungguhnya
No. Komponen Persen massa
1 SiO2 13.80 %
2 Al2O3 3.80 %
3 Fe2O3 1,93 %
4 SO3 0,05 %
5 H2O 0,30 %
6 CaCO3 78,54 %
7 MgCO3 0,96 %
8 Impurities 0.62 %
Total 100.00
LB-2
= 13,80 % x 254.481,25 kg/h
= 35.118,4125 kg/h Tabel B.2 Komposisi umpan masuk SP
Senyawa Persen
SP Total Berat (kg/h)
Berat Sesungguhnya (kg/h)
SiO2 13,80% 36.966,75 35.118,4125
Al2O3 3,80% 10.179,25 9.670,2875
Fe2O3 1,93% 5.169,9875 4.911,488125
SO3 0,05% 133,9375 127,240625
H2O 0,30% 803,625 763,44375
CaCO3 78,54%
210.389,02
5 199.869,5738
MgCO3 0,96% 2.571,6 2.443,02
Impurities 0,62% 1.660,825 1.577,78375
Jumlah 100 % 267.875 254.481,25
LB.3 Menghitung massa umpan input dan output material pada suspension preheater :
Massa umpan ke string A = %berat umpan string A
%berat umpantotal x massa umpan total SP
= 49 %
100 % x 267.875 kg/h
= 131.258,75 kg/h
Massa umpan ke string B = %berat umpan string B
%berat umpantotal x massa umpan total SP
= 51 %
100 % x 267.875 kg/h
= 136. 616,25 kg/h
LB.4 Menghitung Berat Sesungguhnya dibagi String A dan String B Diketahui :
Berat String A = Massa umpan ke String A – (Massa Umpan ke string A * Dustloss Asumsi )
= 131.258,75 kg/h – (131.258,75 kg/h x 5 %)
LB-3
= 131.258,75 kg/h – 6.562,9375 kg/h
= 124.695,8125 kg/h
Berat Sesungguhnya String A = Senyawa SiO2 x Berat String A
= 13,80 % x 124.695,8125 kg/h
=17.208,02213 kg/h
Berat String B = Massa umpan ke String B – (Massa Umpan ke string B* Dustloss Asumsi )
=136.616,25 kg/h – (136.616,25 kg/h x 5 %)
=136.616,25 kg/h – (6.830,8125kg/h)
= 129.785,4375 kg/h
Berat Sesungguhnya String B = Senyawa SiO2 x Berat String B
= 13,80 % x 129.785,4375 kg/h
=17.910,39038 kg/h
Dengan cara yang sama untuk menghitung komponen lainnya, selengkapnya tercantum dalam tabel berikut.
Tabel B.3 Berat String A dan String B
Senyawa Persen String A String B
Berat Sesungguhnya (kg/h)
SiO2 13,80% 17.208,02213 17.910,39038
Al2O3 3,80% 4.738,440875 4.931,846625
Fe2O3 1,93% 2.406,629181 2.504,858944
SO3 0,05% 62,34790625 64,89271875
H2O 0,30% 374,0874375 389,3563125
CaCO3 78,54% 97.936,09114 101.933,4826
MgCO3 0,96% 1.197,0798 1.245,9402
Impurities 0,62% 773,1140375 804,6697125
Jumlah 100 % 124.695,8125 129.785,4375
LB. 5 Menghitung Jumlah Raw Mix masuk kalsiner dan tidak masuk kalsiner Pada Suspension Preheater terdapat string A dan string B, dimana seluruh raw mix dalam string B masuk kedalam kalsiner dan hanya 70 % raw mix dalam string A yang masuk dalam kalsiner. Jumlah massa raw mix yang masuk dalam kalsiner sebagai berikut.
Diketahui :
Massa masuk ke kalsiner dari A53 = Berat sesungguhnya dari String A x 70 %
= 129.695,8125 kg/h x 0,7
= 87.287,06875 kg/h
LB-5
Raw mix masuk kalsiner = Senyawa SiO2 x Massa masuk ke kalsiner dari A53
= 13,80 % x 87.287,06875 kg/h
= 12.045,61549 kg/h
Raw mix masuk tidak kalsiner = Berat Sesungguhnya string A - Raw mix masuk kalsiner senyawa SiO2
= 17.910,39038 kg/h – 12.045,61549 kg/h
= 5.162,406638 kg/h
Dengan cara yang sama untuk menghitung komponen lainnya sehingga jumlah raw mix masuk kalsiner dan tidak kalsiner selengkapnya tercantum dalam tabel berikut.
Tabel B.4 Raw Mix masuk kalsiner
Senyawa Persen Raw mix masuk
Kalsiner(kg/h) Tidak Kalsiner (kg/h)
SiO2 13,80% 12.045,61549 5.162,406638
Al2O3 3,80% 3.316,908613 1.421,532263 Fe2O3 1,93% 1.684,640427 721,9887544
SO3 0,05% 43,64353438 18,70437188
H2O 0,30% 261,8612063 112,2262313
CaCO3 78,54% 68.555,2638 29.380,82734
MgCO3 0,96% 837,95586 359,12394
Impuritie
s 0,62% 541,1798263 231,9342113
Jumlah 100 % 87.287,06875 37.408,74375
Kalsiner terjadi proses kalsinasi 95 % untuk senyawa CaCO3 dan MgCO3
yang berlangsung pada rentang suhu 700 °C – 900 °C. Reaksi kalsinasi adalah reaksi pelepasan CO2 dari senyawa CaCO3 dan MgCO3. Reaksi ini merupakan reaksi yang paling banyak menggunakan energi dan terjadi di suspension preheater dan rotary kiln.
Diketahui :
m CaCO3 = Berat Sesungguhnya string B + Raw Mix masuk kalsiner
= 101.933,4826 kg/h + 68.555,2638 kg/h
= 170.488,7664 kg/h
m MgCO3 = Berat Sesungguhnya string B + Raw Mix masuk kalsiner
= 1.245,9402 kg/h + 837,95586 kg/h
= 2.083,89606 kg/h Mol CaCO3 = m CaCO3
BM CaCO3 = 170.488,7664kg/h
100,09kg/Kmol = 1.703,354445 Kmol/h
Mol MgCO3 = m MgCO3
BM MgCaCO3 = 2.083,89606kg/h 84,31kg/Kmol = 24,7170686751 Kmol/h
Berikut reaksi kalsinasi awal pada kalsiner : Reaksi 1 : CaCO3 → CaO + CO2
Sehingga,
- CaCO3 yang bereaksi = 95 % x Mol CaCO3
= 95 % x 1.703,354445 kmol/h
= 1.618,18672275 kmol/h - CaCO3 sisa = Mol CaCO3 - CaCO3 yang bereaksi
= 1.703,354445 - 1.618,18672275
= 85,16772225
- CaO yang terbentuk = Mol CaCO3 bereaksi x Mr CaO
= 1.618,18672275 x 56,08
= 90,747,9114118
- CO2 yang terbentuk = Mol CaCO3 x Mr CO2
= 1.618,18672275 x 44,01
= 71.216,3976682 Reaksi 2 : MgCO3 → MgO + CO2
Sehingga,
- MgCO3 yang bereaksi = 95 % x Mol MgCO3
= 95 % x 24,7170686751
= 23,4812152413
- MgCO3 sisa = Mol MgCO3 - MgCO3 yang bereaksi
= 24,7170686751 - 23,4812152413
= 1.2358534338
- MgO yang terbentuk = Mol MgCO3 bereaksi x Mr MgO
= 23,4812152413 x 40,3
LB-6
= 946.292974224
- CO2 yang terbentuk = Mol CaCO3 x Mr CO2
= 23,4812152413 x 44,01
= 1.033,40828277 Sehingga,
CO2 hasil kalsinasi di SP = total CO2 yang terbentuk
= 71.216,3976682 +
1.033,40828277
= 72.249,8059509 LB.6 Menghitung keluar kalsiner dan feed kiln
Keluar kalsiner CaCO3 = Reaksi sisa CaCO3 x Mr CaCO3
= 85,16772225 x 100,09
= 8.524,43732
Umpan kiln CaCO3 = material keluar kalsiner CaCO3 + raw mix yang tidak masuk kalsiner CaCO3
= 8.524,43732 + 29.380,82734
= 37.905,26466
Dengan cara yang sama untuk menghitung komponen lainnya, sehingga komposisi material setelah proses kalsinasi di kalsiner dan umpan kiln selengkapnya tercantum dalam tabel berikut.
Tabel B.5. Komposisi keluar kalsiner dan feed kiln
Senyawa Keluar Kalsiner Umpan Kiln
Berat (kg/h)
CaCO3 8.524,43732 37.905,26466
MgCO3 104,194803 463,318743
CaO 90.747,91142 90.747,91142
MgO 946,2929742 946,2929742
CO2 72.249,80595 72.249,80595
SiO2 29.956,00586 35.118,4125
Al2O3 8.248,755238 9.670,2875
Fe2O3 4.189,499371 4.911,488125
SO3 108,5362531 127,240625
H2O 651,2175188 763,44375
Impurities 1.345,849539 1.577,78375
Jumlah 217.072,5063 254.481,25
LB-8
LB. 7 Menghitung gas hasil pembakaran (GHP) keluar kiln
Pada rotary kiln terjadi proses pembakaran batubara di dalam burner dimana dibutuhkan panas dari udara sekunder (grate cooler) dan juga oksigen dari udara primer (lingkungan). Berikut komposisi batubara masuk kiln.
Tabel B.6. Komposisi Batubara pada kiln
Senyawa % Berat Kiln (kg/h)
C 63,16 % 8.716,08
H2 4,59 % 633,42
O2 7,33 % 1.011,54
N2 1,06 % 146,28
S 0,80 % 110,4
Moist 9,32 % 1.286,16
Ash 13,74 % 1.896,12
Jumlah udara primer yang dibutuhkan untuk pembakaran dalam burner yaitu sebagai berikut.
Udara primer = 15.000 Nm3/h (CCP Indarung IV, PT. Semen Padang) Density = 1,29 Kg/Nm3
Jumlah udara primer = udara primer x density
= 15.000 Nm/h x 1,29 Kg/Nm3 = 19.350 Kg/h
Sedangkan untuk udara transport pembawa fine coal yaitu sebesar 1.935 Kg/h yang diambil berdasarkan spesifikasi blower yang ada.
Untuk mengetahui jumlah udara sekunder perlu dilakukan perhitungan udara pembakaran di rotary kiln. Diasumsikan reaksi pembakaran di rotary kiln berlangsung sempurna dan komponen yang bereaksi adalah C, H dan S. Berikut reaksi pembakaran yang terjadi di dalam burner.
Mula = komposisi batubara pada kiln
Mr
Sisa = Mula – Bereaksi
C → O2 + CO2
Mula 725,6929238 725,6929238
Bereaksi 725,6929238 725,6929238 725,6929238
Sisa 0 0 725,6929238
S → O2 + SO2
Mula 3,443006393 3,443006393
Bereaksi 3,443006393 3,443006393 3,443006393
Sisa 0 0 3,443006393
2H2 → O2 + 2H2O
Mula 314,2151319 157,1075659
Bereaksi 314,2151319 157,1075659 314,2151
Sisa 0 0 314,2151
Berdasarkan reaksi pembakaran batubara diatas maka dapat diperoleh kebutuhan O2 teoritis yaitu sebesar :
Kebutuhan O2 = 886,2435 Kmol
h x Mr O2
= 886,2435 Kmol
h x 31,9988 kg kmol = 2.835,872838 kg
h
Kebutuhan O2 sesungguhnya = excess O2 x kebutuhan O2 teoritis
= 10 % x 2.835,872838 kg h
= 31.194,60122 kg/h Kebutuhan N2 = 102.686,0798 kg/h Udara yang dibutuhkan = 133.881,8508 kg/h
Udara sekunder = udara yang dibutuhkan – udara transport – udara primer
= 133.881,8508 kg/h – 1.935 kg/h – 19.350 kg/h
= 112.596,9 kg/h
]
\ LB-9
Gas hasil pembakaran (GHP) keluar dari kiln nantinya akan masuk kedalam unit suspension preheater bagian string A dengan jumlah sebagai berikut :
]
Tabel B.7. GHP keluar kiln
Senyawa Mol,Kmol/jam Massa, kg/jam
Oksigen 88,62434961 2.835,872838
Nitrogen 3.667,359991 102.686,0798
CO2 839,8372799 36.960,81877
SO2 3,443006393 220,572073
H2O 385,6078607 6.946,833581
LB. 8 Menghitung gas keluar suspension preheater
Pada suspension preheter terdapat dua keluaran gas panas yaitu gas panas keluar string A dan gas panas string B, dimana sumber panas yang dibutuhkan pada kedua string berbeda. Sumber panas yang didapat untuk string B berasal dari pembakaran batubara dan udara tersier dari grate cooler. Sedangkan pada string A digunakan sumber panas dari gas hasil pembakaran kiln. Untuk mengetahui gas keluaran dari string B maka dibutuhkan perhitungan dari reaksi pembakaran batubara. Berikut komposisi batubara masuk kalsiner.
Berat batubara pada SP = feeding batubara pada SP x % Berat komposisi batubara Tabel B.9. Komposisi batubara pada SP
Senyawa % Berat SP (kg/h)
C 63,16 % 9.031,88
H2 4,59 % 656,37
O2 7,33 % 1.048,19
N2 1,06 % 151,58
S 0,80 % 114,4
Moist 9,32 % 1.332,76
Ash 13,74 % 1.964,82
LB-11
\
Pada kalsiner terjadi proses pembakaran batubara dengan reaksi pembakaran sama dengan terjadi pada burner kiln. Berikut reaksi pembakaran dalam kalsiner.
Mula = komposisi batubara pada SP
Mr
Sisa = Mula – Bereaksi
C → O2 + CO2
Mula 751,98615 751,98615
Bereaksi 751,98615 751,98615 751,98615
Sisa 0 0 751,98615
S → O2 + SO2
Mula 3,567753 3,567753
Bereaksi 3,567753 3,567753 3,567753
Sisa 0 0 3,567753
2H2 → O2 + 2H2O
Mula 325,59974 325,59974
Bereaksi 325,59974 325,59974 325,59974
Sisa 0 0 325,59974
Berdasarkan reaksi pembakaran batubara diatas maka dapat diperoleh kebutuhan O2 teoritis yaitu sebesar :
Kebutuhan O2 teoritis = 918,83537677 kmol/h
Excess O2 = 10 % x 918,83537677
= 91,883553767 kmol/h
= 2938,621854 kg/h Kebutuhan O2 sesungguhnya = O2 teoritis + excess O2
= 918,83537677 + 91,883553767
= 1.010,189145 kmol/jam = 32324,8404 kg/h
Jumlah N2 sesungguhnya = 79
21 x kebutuhan O2
LB-14
= 79
21 x 1010,189145
= 3.800,235353 kmol/h
= 106.406,5899 kg/h
Sedangkan untuk udara transport pembawa fine coal masuk kalsiner yaitu sebesar 4.816,1944 kg/h yang diambil berdasarkan spesifikasi blower yang ada.
Jumlah O2 transport = 21 % x 4.816,1944
= 1.011,400824 Jumlah N2 transport = 79 % x 4.816,1944
= 3.804,793576
Udara tersier dari grate cooler yang masuk kalsiner dapat dihitung dari pengurangan udara yang dibutuhkan dengan udara transport pembawa fine coal.
Berikut untuk perhitungan udara tersier masuk kalsiner.
Jumlah O2 tersier = Kebutuhan O2 – Jumlah O2 transport
= 32.324 kg/h – 1.011,400824 = 31.313,43957 Kebutuhan N2 = 79/21 x O2 tersier
= 79/21 x 31.313,43957
= 3.681,331095
Jumlah N2 tersier = Kebutuhan N2 x Mr N2
= 3.681,331095 kmol/h x 28 = 103.077,2707
Sehingga kebutuhan udara tersier dalam kalsiner yaitu sebesar 134.390,7120 kg/h. Berdasarkan hasil perhitungan gas keluar kalsiner maka di dapat gas panas keluar SP pada string B dari proses pembakaran dan udara transport maupun udara tersier.
Massa Input = Kebutuhan O2 sesungguhnya + Komposisi O2 batubara pada SP
= 32324,8404+ 1048,19
= 33.373,0304
Massa Output = Kebutuhan O2 teoritis + Komposisi O2 batubara pada SP
= 2938,621854 + 1.048,19
= 3.986,811854