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