Makalah Tugas A PROSES INDUSTRI KIMIA

(1)

TUGAS KELOMPOK PROSES INDUSTRI KIMIA

Pembuatan Smelter Grade Alumina (SGA) Dari Bauksit Dengan Proses Bayer Pada Pabrik Pt. Inalum ANTAM Alumina

Disusun Oleh:

1. Nurul Izmi (180405001)

2. M. Fikri Dimas Pratama (180405008) 3. David Robert (180405069) 4. Dandy Rifki Mulya (180405071)

Kelas : A

Kelompok : 10 Dosen Pengajar:

Prof. Dr. Ir. Renita Manurung M.T

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2020

(2)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Kami dapat menyelesaikan tugas yang berjudul “Pembuatan Smelter Grade Alumina (SGA) Dari Bauksit Dengan Proses Bayer Pada Pabrik Pt. Inalum ANTAM Alumina” ini tepat pada waktunya.

Adapun tujuan dari penulisan dari ini adalah untuk memenuhi tugas Prof. Dr. Ir.

Renita Manurung, MT pada mata kuliah Proses Industri Kimia. Selain itu, ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang “Pembuatan Smelter Grade Alumina (SGA) Dari Bauksit Dengan Proses Bayer Pada Pabrik Pt. Inalum ANTAM Alumina” bagi para pembaca dan juga bagi penulis.

Kami mengucapkan terima kasih kepada ibu Prof. Dr. Ir. Renita Manurung, MT, selaku dosen mata kuliah Proses Industri Kimia yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan sesuai dengan bidang studi yang kami tekuni.

Kami juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membagi sebagian pengetahuannya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini.

Kami menyadari, makalah yang kami tulis ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun akan kami nantikan demi kesempurnaan makalah ini.

Medan, 30 Desember 2020

Penyusun

(3)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Aluminum merupakan salah satu logam yang penting digunakan dalam dunia modern.

Menurut Brandtzæg (2012), aluminium banyak dipilih karena sifatnya yang tidak mudah korosi, mudah dibentuk dan diproses, kuat namun ringan, dan memiliki konduktivitas yang tinggi. Banyak sektor yang sangat tergantung akan aluminium terutama industri manufraktur.

Indonesia merupakan negara yang memiliki potensi dan sumber daya mineral yang tinggi.

Salah satu komoditas mineral Indonesia adalah bauksit. Bauksit merupakan batuan mineral yang digunakan sebagai bahan baku utama dalam pembuatan aluminium. Menurut Kementrian Perdagangan (2013), Indonesia merupakan negara produsen bauksit terbesar ke enam di dunia.Dalam pembuatan aluminium bauksit harus dimurnikan terlebih dahulu menjadi Smelter Grade Alumina (SGA). Namun, hampir seluruh bauksit yang diproduksi di Indonesia di ekspor ke negara lain hingga tahun 2014. Sehingga kebutuhan Smelter Grade Alumina masih menggantungkan impor. Untuk mengurangi ekspor raw material dan meningkatkan nilai jual bahan tambang, pemerintah mengeluarkan Undang-undang No. 4 Tahun 2009 tentang Pertambangan Mineral dan Batubara (Minerba), dimana materi pokok yang terkandung didalam UU ini mengatur penghiliran hasil tambang mineral dan batubara dan melarang ekspor bahan mentah hingga tahun 2014. Undang-undang tersebut juga mengamanahkan pembangunan refinery atau smelter untuk mengolah produk raw material Indonesia. Maka sejak tahun 2013 mulai berdiri pabrik pengolahan bauksit menjadi alumina ataupun Smelter

(4)

BAB II DASAR TEORI 2.1. Smelter Grade Alumina

Smelter Grade Alumina adalah bentuk dari alumina yang khusus digunakan untuk pembuatan logam aluminium. Smelter Grade Alumina pertama kali menggunakan rotary kiln namun saat ini diproduksi menggunakan fluid bed atau fluid flash calciners.

Komposisi Kimia % Al2O3 = 99,7 Na2O = 0,14 Fe2O3 = 0,12 SiO2 = 0,03 TiO2 = 0,016 CaO = 0,009 ZnO < 0,001 P2O5 < 0,002 V2O5 < 0,0006 2.2. Proses Bayer

Proses Bayer pertama kali ditemukan pada tahun 1888 oleh ilmuan Austria Karl Josef Bayer. Proses ini mengalami pengembangan di tahun 1892 dengan penggantian soda abu menjadi soda kaustik dan proses sintering digantikan proses pressure leaching. Pada dasarnya proses Bayer dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu tahap digestion (ekstraksi), tahap precipitation (kristalisasi) dan tahap kalsinasi. Tahap digestion (ekstraksi) adalah pereaksian bauksit dengan NaOH (soda kaustik) sehingga terbentuk sodium aluminat yang kemudian disebut digestion liquor. Tahap presipitasi adalah proses pembentukan krital hidrat aluminium trihidroksida (gibbsite) dari digestion liquor. Tahap ini merupakan kebalikan dari tahap ekstraksi, namun pada tahap ini perlu penambahan bibit alumina trihidrat untuk memicu terbentuknya kristal. Pada tahap kalsinasi terjadi penguapan hidrat hingga menjadi alumina. Pada tahap ini hidrat dipanaskan pada suhu 1050^oC.

Reaksi pada proses Bayer dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Tahap ekstraksi :

Al2O3 +6NaOH + 3H2O → 2NaAl(OH)4 2. Tahap kristalisasi :

2NaAl(OH)4 → 2NaOH + Al2O3.3H2O 3. Tahap kalsinasi :

Al2O3.3H2O → Al2O3.H2O + 2H2O Al2O3.H2O → αAl2O3 + H2O

(5)

Proses Bayer memiliki kelebihan yaitu konsumsi energi relatif rendah dibandingkan proses lain yaitu 12 GJ/ton alumina sedangkan proses lainnya membutuhkan energy sebesar 14-43 GJ/ton alumina. Dengan konsumsi energi yang rendah, proses Bayer dapat menghasilkan kemurnian alumina yang tinggi (>93%). Namun proses Bayer akan tidak ekonomis jika menggunakan bahan baku bauksit yang memiliki kadar silika yang tinggi.

2.3. Sifat Fisika dan Sifat Kimia

2.3.1 Bahan Baku Utama Bauksit

Sifat Fisika Bauksit

Bentuk : Batuan

Warna : Coklat kemerahan Berat jenis : 2 – 2,5 gr/cm3 Sifat kimia bauksit

Kelarutan : Tidak larut dalam air 2.3.2 Bahan Penunjang

NaOH

Sifat Fisika NaOH

Warna : Putih

Berat Molekul : 40 gr/mol Specific gravity : 2.13 Titik Leleh : 232 ^oC Titik Didih : 1388 ^oC Sifat Kimia NaOH

Kelarutan : 1111 g/L H2O (20^oC) 2.3.3 Produk Utama

Smelter Grade Alumina Sifat Fisika SGA

Bentuk : Granular

Warna : Putih

Luas Permukaan : 70 m2/gr

Densitas : 2.7 – 3.94 g/cm3 Titik Leleh : 2000-2050 ^oC Titik Didih : 2210 ^oC Sifat kimia SGA

Rumus Kimia : Al2O3 pH : 8-10

Kelarutan : Tidak larut dalam air

(6)

2.3.4 Produk Samping Sifat Fisika Red Mud

Warna : Merah bata Densitas : 1.3 g/cm3 Ukuran partikel : < 200 mikron Sifat Kimia Red Mud

pH : 12-13

Sifat bahan : Korosif dan beracun

(7)

BAB III URAIAN PROSES 3.1 Proses Bayer

Proses pembuatan aluminium oksida dengan proses Bayer merupakan pendekatan dari proses hydrometallurgy secara garis besar melalui tiga tahapan proses, yaitu proses ekstraksi aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O) dari bauksit menggunakan larutan NaOH, proses presipitasi kristal aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O) dari larutan sodium aluminat (NaAlO2) dan proses kalsinasi aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O) menjadi aluminium oksida trihidrat (Al2O3). Reaksi – reaksi yang terjadi pada ketiga tahapan proses tersebut adalah sebagai berikut :

 Proses ekstraksi

Al2O3.3H2O + 2 NaOH 2 NaAlO2+ 4 H2O

 Proses presipitasi

2 NaAlO2+ 4 H2O Al2O3.3H2O + 2 NaOH

 Proses kalsinasi

Al2O3.3H2O Al2O3 + 3 H2O 3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan Smelter Grade Alumina dari bauksit menggunakan proses Bayer, tahapan-tahapan dalam proses bayer antara lain :

1. Tahap Disgestion

Gambar 3.1 Blok Diagram Digestion

Proses disgestion diawali dengan proses grinding bauksit dengan menggunakan jaw crusher (C-112) kemudian dilanjutkan dengan ball mill (C-113). Sebelum memasuki proses ektraksi, dilakukan proses screening (H- 114) bauksit hingga mencapai 14 mesh.

Biji bauksit kemudian dimasukan kedalam mixer (M-110) untuk dicampurkan dengan

(8)

(H-232)

Rotary Vacuum Filter

(H-230)

(V-220) Precipitator

Tank Mixer

(M-211) (H-231)

Clarifier (H-130)

Ke pre-digester

air sehingga terbentuk slurry. Slurry yang terbentuk kemudian direaksikan dengan NaOH (soda kaustik) didalam CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) (R-120) dan dipanaskan hingga suhu 197-237 °C. Hasil dari digestion ini kemudian akan diproses lebih lanjut ke dalam flash tank (F-131). Flash tank ini bertujuan untuk menurunkan suhu liquor dengan cara menurunkan tekanan hingga 1 atm. Selain itu Flash tank juga dapat menurunkan kadar air sehingga mengurangi kinerja evaporator pada proses pesipitasi. Liquor yang sudah didinginkan kemudian dimasukkan kedalam mixer (M- 133). Kemudian liquor dipisahkan dengan menggunakan hydrocyclone (H- 134). Pada proses ini, liquor akan terbagi menjadi padatan yaitu residu bauksit dan liquor yang kemudian akan diproses ke tahap precipitation. Residu Bauksit atau Red Mud akan diproses di clarifier (H-130) untuk memisahkan red mud dengan liquor yang masih dapat digunakan.

2. Tahap Precipitation

Gambar 3.2 Blok Diagram Tahap Precipitation

Tahap precipitation dimulai dengan memasukkan digestion liquor kedalam mixer (M-211) untuk mencampur dengan bibit alumina trihidrat (Al2O3.3H2O) dari hydrocyclone (H-231). Fungsi bibit alumina trihidrat (Al2O3.3H2O) adalah untuk memicu terbentuknya kristal alumina. Tahap pembentukan kristal terjadi pada precipitator tank (R-210). Pada tangki presipitasi, digestion liquor direaksikan dengan udara pada suhu 87-93 °C. Kemudian kristal alumina dipisahkan dari cairannya dengan hydrocyclone. Cairan tersebut kemudian di evaporasi (V-220) untuk memekatkan NaOH yang kemudian gunakan kembali di pre-digester. Kristal yang masih dalam bentuk hidrat diproses dalam rotary vacuum filter (H-230) untuk mendapatkan kristal hidrat yang lebih padat. Kemudian kristal-kristal alumina trihidrat dicuci dengan air pada hydrocylone (H-232).

(9)

3. Tahap Calcination

Gambar 3.3 Blok Diagram Tahap Calcination

Tahap kalsinasi dimulai dengan memanaskan kristal alumina trihidrat dalam cyclone preheater (F-311) dengan suhu 250-380 °C. Fungsi dari preheater adalah untuk menguapkan air yang ada di permukaan alumina trihidrat dan sebagai tahap pre- calcination. Proses selanjutnya adalah proses kalsinasi dalam CFB (Circulating Fluidized Bed). Proses ini bekerja pada suhu 380-1380 °C. Proses ini bertujuan untuk membentuk α-alumina yang merupakan komponen utama dari Smelter Grade Alumina.

Tahap selanjutnya adalah tahap pemisahan flue gas dan uap air di cyclone (H-321).

Kemudian dilanjutkan dengan pendinginan di fluidized bed cooler (B-320) dengan media pendingin air secara tidak langsung dan blower. Alumina yang sudah dikalsinasi kemudian masuk ke vibrating mill (C- 325) untuk memperkecil ukuran sebesar 10 μm atau 400 mesh

(10)

PABRIK SMELTER GRADE ALUMINA (SGA) DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER

L-142

F-131 CW

S WP

Bauksit 1

1

E-222

G-223

1

A-318

H-317

³³

H-111

^PC

1

380

31

V-220a V-220b V-220c

C-112 32

LI LI LI

H-311

1

²

1 1

FC 38

TC

25 FC

4

1

C-113

1

³

E-1 1 G-316 H-321

1

⁵

H-114

H-312

30 35

380 1

H-115 37

1

⁶

1

^TC

36 39

1

M-110

7 H-130

1 1

B-310

8

_J-117 ²⁴

H-214

^B-320

PC

M-133

M-211 H-231

₄₀

PC

1

^TC

12 13 16

NaOH

_G-327A _G-327B

1

M-121

1 1 1

R-210

³⁴

H-324

FC 29

1

F-131

H-140

23

56 1 H-134

L-221 1 43

26 LC

1

R-120

28

36 1

1

⁴¹

C-325

M-122 17

65 1

1 100

43

Q-314 1 100

⁴²

LC J-124

LC

9 114

1

14

100 1

18

65 1

27

43 1

H-230

H-326

TC

X-224 1 100

⁴⁴

L-125

L-127

10

180 4

11

L-132 100

1

L-135 F-141 L-142

²⁰

56 1

E-215 L-212 L-213

Red Mud

22

56 1

L-232 L-233 L-234 L-235

^G-315

19

65 1

21

70 1

H-327 1 100

⁴⁵

SGA

CTWR SC

43 1

15

100

30 30

30 30 30

1100

30

1100 1100

56

100 100 65

65 30

71

1100

380

679 30

Komposisi

1 2631.79

69.478 584.158 167.603 80.997 46.319 1473.654

2 3

31 3158.148

4 5 6

526.358 2631.79 2631.79 13.896 69.478 69.478 116.834 584.168 564.168 33.521 167.603 167.603 16.199 80.997 80.997 9.264 46.319 46.319

7 2631.79

69.478 564.168 167.603 80.997 46.319

8 9 10 11 12 13

78.954 78.954 78.954 1.184 69.478 69.478 69.478 1.074 564.168 564.168 564.168 9.034 167.603 167.603 167.603 2.592 80.997 80.997 80.997 1.253 46.319 46.319 46.319 0.716

14 77.77 68.404 555.134 165.011 79.744 45.603

15 16

1.184 1.058 8.898 2.553 1.234 0.705 22.788 0.743

17 18

77.77 68.062 572.259 164.186 79.345 45.375

19 78.954

69.12 581.157 166.739 80.58 46.08

20 21

Aliran(ton/hari)

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Al

2

O

3

Na

2

O Fe

₂

O

₃

SiO

2

TiO

2

CaO LOI NaOH

H

2

O Na

³

Al(OH)

⁶

Red Mud Al(OH)

³

.3H

²

O

Al

²

O

³

.H

²

O α-Al

2

O

3

Flue Gas Total

13.896 116.834 0 71.242 39.075

83.373 701.001 201.123 97.196 55.582

0.016 0.136 0.039 0.019 0.011

0.342 2.876 0.825 0.399 0.228

0.428 3.957 1.032 0.199 0.285

0.428 3.597 1.032 0.499 0.285

0.364 3.057 0.877 0.424 0.242

0.064 0.539 0.155 0.075 0.043

0.005 0.046 0.013 0.006

0.358 3.011 0.864 0.418 0.239

0.412 3.463 0.994 0.48 0.287

0.054 0.452 0.13 0.063 0.048

0.358 3.011 0.864 0.418 0.239

1075.17 1768.385 294.731 1473.654 1473.654 1473.654 1473.654 1473.654 1473.654 22.788 1450.866 1450.866 1473.654

22.085 2064.149 61.924 61.924 61.924 49.54 12.384 12.199 12.199 10416 14118.83 12904.61 12904.61 10133.03 2771.579 10265.76

172.504 6079.067 6079.067 6079.067 4863.235 1215.832 4832.858

5.93 5861.458 30.395 1185.418

0.185 12.905 30.395

0.929 60.996 60.996 2042.064 2042.064 2042.064

5054.008 5054.008 70.835 22864.68 22864.68 22864.67 4034.943 18829.73 18829.73 2165.185 4680.533 2056.926 108.259

1.621

999.74 1445.48 445.74

1.621

445.74 1.621

445.74

60.791 6151.738 6151.738 307.587 135.083 172.504 172.504 108.067 27.017 106.446 1.621 1.621 1.621 1.621 1.945 0.324 1.621 1.621

3921.912 59.725 58.829 3863.083 2971.602 429.231 429,231

330.178 2526.822

330.178

2525.822 2526.822 2526.822 2526.822 2905.845 379.023 2526.822 2526.822 832.384 832.384

5053.999 1347.217 6064.808 1010.803 5054.009 10088.02 10088.02 22.085 12652.65 22740.99 21526.77 21526.77 15083.26 6442.327 15111.04 75.488 7063.745 2501.348 2549.885 29083.31 29083.31 25220.17 4175.867 21044.3 21044.3 6200.128 4768.151 2222.271 3977.853 2978.113 1428.971 429231 832.384 2277.864 3309.251 330.178 2978.073 445.74 2533.333 2533.333 2533.333 2913.426 380.094 2533.333 2533.333

S ^Steam

SC Steam Condensat CW Cooling Water WP Water Process CTWR Cooling Water Return

Tekanan (atm) Temperature (C)

Nomor Aliran

Keterangan

52 H-327 Silo Produk 1

51 H-326 Screen 1

50 C-325 Vibrating Mill 1

49 H-324 Hopper Calcined Alumina 1

48 J-323 Belt Conveyor 1

47 G-327 Blower 4

46 J-320 Fluidized Bed Cooler 1

45 G-328 Blower 1

44 H-321 Cyclone Cooler 1

43 H-312 Cyclone 1

42 B-310 Fluidized Bed Calciner 1

41 A-318 Stack 1

40 H-317 Electostatic Precipitator 1

39 H-311 Cyclone Pre-heater 1

38 G-316 Blower 1

37 G-315 Blower 1

36 Q-314 Furnace 1

35 L-235 Pompa Hidrat 1

34 X-224 Hot Well 1

33 G-223 Jet Ejector 1

32 E-222 Kondeser 1

31 L-221 Pompa Slurry 1

30 V-220 Evaporator 1

29 H-231 Hydrocyclone 1

28 L-234 Pompa Seeding 1

27 H-230 Rotary Vacum Filter 1

25 G-215 Blower 1

24 R-210 Precipitation Tank 1

23 M-211 Mixer 1

22 F-136 Residu disposal 1

21 M-137 Floculant 1

20 H-130 Clarifier 1

19 L-135 Pompa Residu 1

17 M-133 Mixer 1

16 F-131 Flash Tank 1

15 R-120 Digestion Reactor 1

14 E-126 Heat Exchanger 1

13 L-125 Pompa NaOH 1

12 M-122 Mixer NaOH 1

11 J-124 Bucket Elevator 1

9 M-121 Silo NaOH 1

8 M-110 Mixer Bauksit 1

7 J-117 Bucket Elevator 1

5 H-115 Hopper 1

4 H-114 Screen 1

3 C-113 Ball Mill 1

2 H-112 Jaw Crusher 1

1 H-111 Silo Bauksit 1

No Kode Nama Alat Jumlah

Keterangan

Flowasheet Pabrik Smelter Grade Alumina (SGA) dari Bauksit dengan Proses

Disusun Oleh:

Anggi Maulinda Dosen Pembimbing

(2314 030 007)

Ir. Budi Setiawan, MT. Prety Riana P.

NIP. 19540230 198701 1 001 (2314 030 089)

Program Studi DIII Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

(11)

Mixer

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas Pabrik = 760.000 ton/tahun

= 2.533,333 ton/hari Operasi = 300 hari/tahun

= 24 jam Suhu reference = 25^oC

Satuan = kJ

Basis waktu = 1 hari

1. Tangki Pengenceran NaOH

Kegunaan: Mengencerkan bauksit dengan penambahan air

aliran <8>

aliran <25>

T = 71^oC aliran <WP>

T = 30^oC aliran <9>

T = 30^oC T = ?^oC

Tabel 4.1 Neraca Panas Mixer NaOH

Masuk Keluar

H7 269458.925 H9 2118784686.08

Hwp 5451493.39 H25 2113063733.763

Total 2118784686.077 Total 2118784686.077

2. Reaktor Digester

Kegunaan : Mereaksikan baukit dengan NaOH aliran <7>

aliran <9o> T = 30^oC aliran <10>

T = 114 C T = 180^oC

Digester

(12)

Tabel 4.2 Neraca Panas Reactor Digester

Masuk Keluar

H9 2118784686.077 H10 10110829523.908 H7 123115006.011 Hrxn 337587115.8

Qsteam 8206516947.63

Total 10448416639.72 Total 10448416639.72

3. Flash Tank

Kegunaan : Menurunkan suhu dengan menurunkan tekanan

aliran <10>

aliran <S>

T = 180^oC T = 100^oC

Tabel 4.3 Neraca Panas Flash Tank

H10 10110829523.908 H11 4356636301.990 Q steam 5754193222 Total 10110829523.908 Total 10110829523.908 4. Mixer Presipitasi

Kegunaan : Mencampurkan liquor dengan bibit.

aliran <15> aliran <29>

T = 65^oC T = 35.9^oC aliran <17>

T = 65^oC

aliran <20>

T = ?^oC

aliran <27>

T = 43.4^oC Mixer

Precipitasi Flash Tank

(13)

Tabel 4.4 Neraca Panas Mixer Precipitation

H19 42255366.605 H20 2312763040.01 H20 1781804005.133

H27 120961448.209 H29 367742220.063

Total 2312763040.010 Total 2312763040.010 5. Heat Exchanger

aliran <20>

T = 48.1^oC

aliran <21>

T = 70^oC

Tabel 4.5 Neraca Panas Heat exchanger

H20 2312763040.010 H21 4511495968.43 Qsupply 2198732928.425

Total 4511495968.434 Total 4511495968.434

6. Reaktor Presipitasi

Kegunaan : Mengkristalkan NaAl(OH)4 menjadi Al2O3.3H2O.

aliran <20>

T = 70^oC

aliran <22>

T = ?^oC Precipitation

Heat exchanger

(14)

Tabel 4.6 Neraca Panas Reactor Precipitation

Evaporator

H21 4511495968.434 H22 2880448196 Hrxn 1631047772 Total 4511495968.434 Total 4511495968.434 7. Evaporator

Kegunaan : Memekatkan NaOH dengan menguapkan air aliran <S>

aliran <24>

T = 53.5^oC

T = 111.35^oC aliran <25>

T = ?^oC

Tabel 4.7 Neraca Panas Evaporator

H24 2288064807.752 H25 2061879092.42

Qsupply 16433062937.22 Huap air 16659248652.55

Total 18721127744.98 Total 18721127744.98

8. Barometric Condenser

Kegunaan : Mengkondensasi steam dari evaporator

Dari evaporator T = 71^oC

aliran <CW>

T = 30^oC Barometric Kondensor

Ke hot well T = 75^oC

Ke jet ejector T = 90^oC

(15)

Tabel 4.8 Neraca Panas Barometric Condenser

Hevap 45995678938.512 Hjet ejector 2471507441.45

HCW 10839690749.986 Hkondensat 312833475019.6 Total 56835369688.5 Total 56835369688.5 9. Jet Ejector

Kegunaan : Mengkondensasi Steam dan memvacuumkan evaporator

aliran<S>

T = 138^oC Dari kondensor

T = 90^oC

T = ?^oC Ke hot well

Tabel IV.9 Neraca Panas Jet Ejector

Hevap 2471507441.450 Hkondensat 503025924204

HCW 500554416762.64

Total 503025924204.09 Total 503025924204.09 10. Rotary Vacuum Filter

aliran <23>

aliran <WP>

T = ^oC aliran <26>

T = 55.5^oC aliran <27>

T = ?^oC

T = ?^oC RVF

Jet Ejector

(16)

Tabel 4.10 Neraca Panas Rotary Vacuum Filter

H23 184203449.929 H26 93835296.254 HWP 276812120.148 H27 367180273.823 Total 461015570.077 Total 461015570.077 11. Hydrocyclone

aliran <26>

T = 43,4^oC

aliran <WP>

T = 30^oC

aliran <29>

T = 39^oC

aliran <28>

T = 39^oC

Tabel IV.11 Neraca Panas Hydrocyclone

H26 93835296.254 H29 62870300.28 HWP 88365614.521 H28 119330610.492 Total 182200910.776 Total 182200910.776

12. Cyclone Pre heater

Kegunaan : Membentuk Al2O3.H2O T = 380^oC aliran <28>

T = 42,5^oC

aliran <31>

aliran <30>

T = 899^oC Cyclone Pre heater

Hydrocyclone

(17)

Tabel 4.12 Neraca Panas Cyclone Preheater

o

H28 90792312.631 H30 1582820313.239 H32 506656170.834 H31 1655019874.781

Qsupply 4224966427 Hreaksi 1584574723

Total 4822414910.647 Total 4822414910.647

13. Fluidized Bed Calciner Kegunaan : Membentuk α-Al2O3

Fluidized Bed Calciner

T = 1100^oC

T = 679^oC Flue gas

Tabel 4.13 Neraca Panas Fluidized Bed Calciner

H30 924091220.009 H35 4308149401.159 H36 188836421.793 Hrxn 5807487683.637

Qsupply 9002709443

Total 10115637084.797 Total 10115637084.797

14. Fluidized Bed Cooler

Kegunaan : Mendinginkan produk dengan udara dan air dengan aliran close loop

aliran <39>

T = 1100^oC dry air out T = 600^oC

Cooling water in T = 30^oC

aliran <40>

T = 100 C Cooling water out

T = 80^oC

Dry air T = 70^oC

Fluidized Bed Cooler

(18)

aliran <33>

ESP

aliran <32>

H39 2039325308.494 H40 142278509.895 Qair 1422785098.949

Qudara 474261699.650

Total 2039325308.494 Total 2039325308.494

15. Electrostatic Precipitator

Kegunaan : Untuk memisahkan produk dengan uap air dan flue gas

H31 1607542664.755 H33 13808687274.64 H38 1956720979.950 H32 389735516 H34 10634159145.96

Total 14198422790.661 Total 14198422790.661

(19)

BAB V

ANALISA ENERGI PADA UTILITAS

Dalam suatu industri, unit utilitas merupakan sarana penunjang dari proses utama di pabrik. Oleh karena itu, unit utilitas memegang peranan penting dalam pelaksanaan operasi dan proses. Sarana utilitas pada pabrik Smelter Grade Alumina dari Bauksit dengan proses Bayer ini meliputi:

1. Air

Air dalam pabrik Smelter Grade Alumina ini digunakan sebagai air proses, air umpan boiler dan air sanitasi.

2. Steam

Steam digunakan pada proses di digester, heat exchanger, evaporator, kondensor dan jet ejector.

3. Listrik

Listrik berfungsi sebagai tenaga penggerak dari berbagai peralatan proses dan sumber penerangan.

4. Bahan bakar

Bahan bakar berfungsi untuk bahan bakar kalsiner dan pembangkit tenaga listrik.

5.1. Utilitas secara Umum

Utilitas pada suatu industri meliputi kebutuhan air, steam dan listrik. Air yang digunakan dalam industri memiliki syarat tertentu. Oleh karena itu, air yang diambil dari sumbernya perlu di treatment terlebih dahulu.

Beberapa treatment yang dipakai

yaitu koagulasi dan flokulasi, sedimentasi dan ion exchange.

1. Koagulasi dan flokulasi

Proses koagulasi dalam pengolahan air adalah proses pengumpulan partikel kecil menjadi partikel yang lebih besar sehingga selanjutnya dapat dipisahkan dari air melalui proses sedimentasi, filtrasi ataupun membran. Pengumpulan dan perbesaran pratikel dalam proses koagulasi dan flokulasi dilakukan dengan penambahan koagulan. Proses koagulasi dilakukan dengan menambahkan koagulan dan dilakukan pemutaran cepat. Sedangkan proses flokulasi adalah proses pembesaran partikel setelah proses koagulasi. Proses ini

dilakukan dengan pengadukan lambat (Pizzi, 1979).

Umumnya koagulan yang dipakai berupa tawas (Al2(SO4)3) atau PAC. Setelah ditambahkan koagulan tawas ataupun PAC pH air akan turun dan suasana menjadi asam sehingga pada proses flokulasi biasanya terdapat proses netralisasi.

2. Sedimentasi

Proses pengendapan padatan yang terbentuk dari proses flokulasi dan koagulasi secara gravitasi. Alat yang digunakan berupa setlling tank (Pizzi, 1979). Alat yang digunakan untuk prose sedimentasi ini disebut clarifier.

(20)

4

3. Filtrasi

Proses ini merupakan proses penyaringan setelah proses sedimentasi menggunakan filter. Pada proses ini terjadi penyaringan pertikel yang belum dapat terendapkan pada clarifier. Pada filter tersusun beberapa adsorben seperti karbon aktif, pasir, pasir silika dan antracit. Adsorben disusun dengan urutan tertentu pada filter agar air yang keluar dari filter merupakan air bersih. Selain memisahkan pertikel yang belum terendapkan, adanya adsorben pada filter mampu memisahkan ion besi dan mangan pada air.

4. Ion exchange

Proses ini digunakan untuk menghilangkan ion-ion yang tidak diinginkan dalam air seperti : arsen, nitrat, kalsium dan magnesium (hardness). Dalam ion exchange ini digunakan kation dan anion untuk menghilangkanion-ion dalam air (Pizzi, 1979).

Proses ion exchange ini digunakan untuk air yang akan digunakan untuk boiler.

Air umpan boiler memiliki syarat khusus. Keberadaaan ion besi, arsen, nitrat, kalsium dan magnesium dapat merusak boiler dan mempercepat kerak pada boiler.

Pada kolom kation ion-ion positif dalam air (Ca²⁺, Mg²⁺, Na²⁺⁾ akan diikat oleh resin kation, sedangkan ion-ion negatif dalam air (HCO^3-, Cl^-, SO ^2-) selanjutnya akan diikat oleh resin anion. Regenerasi resin kation menggunakan larutan HCl sedangkan untuk regenerasi resin anion menggunakan larutan NaOH (Imafuku, 1999).

5.2. Utilitas di Pabrik Smelter Grade Alumina

Berikut ini kebutuhan utilitas pada pabrik Smelter Grade Alumina:

5.2.1. Air

Kebutuhan air pada pabrik Smelter Grade Alumina dipenuhi dari air sungai Kapuas yang terlebih dahulu di treatment. Air digunakan untuk menghasilkan steam dari unit boiler, pendingin untuk cooler, dan untuk keperluan sanitasi.

a. Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk keperluan karyawan, laboratorium, perkantoran, pemadam kebakaran dan keperluan lainnya. Berikut jumlah air sanitasi yang dibutuhkan pada pabrik Smelter Grade Alumina dari Bauksit dengan proses Bayer.

- Untuk keperluan karyawan Asumsi:

Jumlah karyawan = 500 orang Kebutuhan tiap orang = 120 liter/hari/kapita Total kebutuhan air = 120 x 500

= 60000 liter/hari - Untuk laboratorium

Direncanakan kebutuhan air untuk laboratorium adalah 15% dari kebutuhan karyawan, sehingga kebutuhan air adalah:

15% x 60000 liter/hari = 9000 liter/hari - Untuk hidran kebakaran

Standar kebutuhan air untuk hidran kebakaran menurut SNI 19-6728.1- 2002 sebesar 5% dari kebutuhan domestik (kebutuhan air karyawan), sehingga kebutuhan air adalah:

5% x 60000 liter/hari = 3000 liter/hari

(21)

Dari rincian tersebut, dapat dihitung kebutuhan air sanitasi pada pabrik Smelter Grade Alumina ini sebesar :

Total kebutuhan air sanitasi = (60000 + 9000 +3000) liter/hari

= 72000 liter/hari

= 72 m³/hari b. Air Proses

Kebutuhan air proses pada pabrik Smelter Grade Alumina adalah sebagai berikut:

Tabel 5.1 Kebutuhan Air Proses pada Pabrik

No. Nama Alat Kebutuhan Air

(kg/hari) 1 Tangki Pengenceran Bauksit

(M-110) 5.054.008

2 Tangki Pengenceran NaOH

(M-122) 266.997

3 Clarifier 3.293.441

4 Rotary Vacuum Filter 847.338

4 Hydrocyclone (H-231) 1.963.437

TOTAL 11.425.222

Air Proses =

=

= 11.474 m³/hari c. Air Pendingin

Air pendingin pada pabrik Smelter Grade Alumina dari Bauksit dengan proses bayer adalah untuk pendingin pada cooler dan kondensor. Kebutuhan air pendingin pada pabrik Smelter Grade Alumina adalah sebagai berikut:

Tabel 5.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Pabrik

No. Nama Alat Kebutuhan Air

(kg/hari) 1 Barometric Condensor (E-

222)

29.494.152 2 Fluidized Bed Cooler (B-320) 387.131

TOTAL 29.881.283

Air proses yang dibutuhkan:

Air Pendingin =

=

= 30.010 m³/hari

(22)

d. Air Umpan Boiler

Air umpan boiler adalah air umpan yang dilunakkan dari kandungan mineral yang terdapat dalam air tersebut. Walaupun air sudah kelihatan

jernih tetapi pada umumnya masih mengandung garam dan asam yang dapat merusak boiler. Proses pelunakan pada air boiler disebut sebagai proses demineralisasi. Kebutuhan air boiler pada pabrik Smelter Grade Alumina adalah sebagai berikut:

Tabel 5.3 Kebutuhan Air Umpan Boiler pada Pabrik

No. Nama Alat Kebutuhan

Air (kg/jam) 1 Reaktor Digester (R-120) 4.853.385

2 Evaporator (V-220) 6.245.493

3 Jet Ejector (G-223) 49.156.920

TOTAL 60.255.717

Air umpan boiler yang dibutuhkan = steam yang dibutuhkan Air Umpan =

=

= 60.517 m³/hari

Karena digunakan sistem sirkulasi untuk menghemat air, maka diasumsikan 80% dari kondensat kembali ke air umpan boiler:

Air kondensat yang diresirkulasi adalah 80% dari total kondensat

= 80% x 60.517 m³/jam

= 48.413 m³/jam

Jadi, make up water boiler = (59.452 - 48.413) m³/jam

= 12.103 m³/jam Air sungai yang dibutuhkan adalah:

1. Air sanitasi = 72 m³/hari 2. Air proses = 11.474 m³/hari 3. Air pendingin = 30.010 m³/hari 4. Air umpan boiler = 60.517m³/hari 5. Make up water boiler = 12.103 m³/hari +

Total = 114.178 m³/hari

(23)

5.2.2. Steam

Pada Pabrik Smelter Grade Alumina ini, steam mempunyai peranan yang sangat penting. Steam yang digunakan adalah saturated steam. Kebutuhan steam untuk pabrik SGA adalah sebagai berikut:

Tabel 5.4 Kebutuhan Steam

No. Nama Alat

Kebutuhan Steam (kg/hari) 1 Reaktor Digester (R-120) 3.793.167

2 Evaporator (V-220) 6.245.493

3 Jet Ejector (G-223) 49.156.920

TOTAL 59.195.580

5.2.3. Bahan Bakar

Pada pabrik SGA ini terdapat proses kalsinasi yang beroperasi pada suhu tinggi.

Panas yang digunakan untuj proses kalsinasi diperoleh dari furnace dengan bahan bakar gas alam (natural gas). Kebutuhan natural gas pada pabrik SGA sebagai berikut :

Tabel 5.5 Kebutuhan Bahan Bakar

No. Nama Alat

Kebutuhan Natural

Gas (kg/hari) 1 Fluidized Bed Calciner (B-310) 270.833

TOTAL 270.833

Maka natural gas yang dibutuhkan adalah 270.833 kg/hari 5.2.4. Listrik

Tenaga listrik untuk pabrik ini disuplai oleh jaringan PT. PLN Persero dan sebagai cadangan dipakai generator set untuk mengatasi keadaan bila sewaktu-waktu terjadi gangguan PLN. Kebutuhan listrik untuk penerangan pabrik dapat dihitung berdasarkan kuat penerangan untuk masing- masing ruangan atau halaman di sekitar pabrik yang memerlukan penerangan. Tenaga listrik untuk pabrik ini disuplai oleh dua sumber, yaitu:

a. Perusahaan Listrik Negara (PLN), merupakan sumber utama dari pabrik Smelter Grade Alumina ini.

b. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), digunakan untuk cadangan jika listrik dari PLN padam atau apabila daya dari PLN tidak mencukupi.

(24)