TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS TON/TAHUN OLEH: ANITA SAKTIKA DEWI INDRIANA TRISNAWATI I I JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

2 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

3 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat ini. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 2. Ir. Samun Triyoko, selaku Dosen Pembimbing I dan Dr.Eng. Agus Purwanto, selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 4. Ir. Paryant, M.S. dan Ir. Samun Triyoko, selaku Pembimbing Akademik. 5. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya. 6. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya angkatan Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Februari 2012 Penulis iii

4 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman Judul... Lembar Pengesahan... i ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... ix Daftar Gambar... Intisari... xi xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Perancangan Pemilihan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Kegunaan Produk Sifat Fisis dan Kimia Tinjauan Proses Secara Umum BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Produk Konsep Proses... iv 18

5 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Dasar Reaksi Kondisi Operasi Mekanisme Reasksi Tinjauan Termodinamika Tinjauan Kinetika Diagram Alir Proses dan Langkah Proses Diagram Alir Kuantitatif Diagram Alir Kualitatif Diagram Alir Proses Langkah Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Lay Out Pabrik dan Peralatan Lay Out Pabrik Lay Out Peralatan BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES Alat Utama Reaktor Mixer Filter Dryer Alat pendukung v

6 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Tangki Penyimpanan Bahan Baku Heater Belt Conveyor Fan Hopper Screener Silo Penyimpanan Gipsum Screw Conveyor Bucket Elevator Pompa BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses Unit Pengadaan Air Air Proses Air Pendingin Air Umpan Boiler Air Konsumsi umum dan Sanitasi Unit Pengadaan Steam Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Listrik untuk Proses dan Utilitas Listrik untuk Penerangan Listrik untuk AC... vi 85

7 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Listrik Laboratorium dan Instrumentasi Unit Pengadaan Bahan Bakar Laboratorium Laboratorium Fisik Laboratorium Analitik Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Analisa Air Unit Pengolahan Limbah BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Staf Ahli Penelitian dan Pengembangan Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Karyawan Non Shift Karyawan Shift Status Karyawan dan Sistem Upah... vii 110

8 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Karyawan Tetap Karyawan Harian Karyawan Borongan Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji Penggolongan Jabatan Jumlah Karyawan dan Gaji Kesejahteraan Sosial Karyawan BAB VI ANALISIS EKONOMI Fixed Capital Investment (FCI) Working Capital Investment (WCI) Total Capital Investment (TCI) Manufacturing Cost (DMC) General Expense Analisis Kelayakan Kesimpulan Daftar Pustaka... xiii Lampiran viii

9 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Impor Gipsum Indonesia... 3 Tabel 1.2 Pemilihan Proses Tabel 2.1 Komposisi Batuan kapur Tabel 2.2 Harga Berat Molekul dan H o f Komponen Tabel 2.3 Data Energi Bebas Gibbs. 23 Tabel 2.4 Neraca Massa Total Tabel 2.5 Neraca Massa Mixer Tabel 2.6 Neraca Massa Reaktor Tabel 2.7 Neraca Massa Filter Tabel 2.8 Neraca Massa Dryer Tabel 2.9 Neraca Panas Mixer Tabel 2.10 Neraca Panas Reaktor Tabel 2.11 Neraca Panas Filter Tabel 2.12 Neraca Panas Dryer Tabel 2.13 Perincian Luas Tanah pabrik Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper Tabel 3.3 Spesifikasi Screw Conveyor Tabel 3.4 Spesifikasi Bucket Elevator Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa Tabel 4.1 Kebutuhan Air Proses ix

10 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Tabel 4.2 Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam Tabel 4.4 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Tabel 4.5 Total Kebutuhan Air Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas Tabel 4.7 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Tabel 4.8 Total Kebutuhan Listrik Pabrik Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatannya Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Tabel 6.1 Data Cost Index Chemical Plant Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment Tabel 6.3 Working Capital Investment Tabel 6.4 Manufacturing Cost Tabel 6.5 General Expense Tabel 6.6 Fixed Cost (Fa) Tabel 6.7 Variable Cost (Va) Tabel 6.8 Regulated Cost (Ra) Tabel 6.9 Analisis Kelayakan x

11 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Impor Gipsum di Indonesia... 4 Gambar 2.1 Diagram Alir Kuantitatif. 29 Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Gambar 2.4 Layout Pabrik Gypsum Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Gipsum Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan xi

12 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id INTISARI Anita Saktika Dewi, Indriana Trisnawati, 2012, Prarancangan Pabrik Gipsum (Kalsium Sulfat Dihidrat) Dari Batu Kapur dan Asam Sulfat, Kapasitas Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Pabrik gipsum dirancang untuk memenuhi kebutuhan gipsum di dalam maupun di luar negeri. Kapasitas yang direncanakan sebesar ton/tahun. Pabrik ini beroperasi secara kontinyu selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan berdiri di Tuban, Jawa Timur diatas tanah seluas m 2. Gipsum atau Kalsium Sulfat Dihidrat dengan rumus molekul CaSO 4. 2H 2 O. Gipsum berfungsi sebagai cement retarder, wallboard, kapur tulis, plester, campuran cat, bahan pengisi dan lain-lain. Proses pembuatan Gipsum dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, irreversible, eksotermis, isothermal non adiabatic pada suhu 93,33 o C dan tekanan 1 atm, sehingga untuk menjaga suhu reaksi digunakan air pendingin dengan suhu 30 o C. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi operasi relatif rendah. Untuk memproduksi gipsum sebesar ton/tahun (31.565,66 kg/jam) diperlukan bahan baku asam sulfat sebesar ,83 kg/jam dan batu kapur sebesar ,87 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air proses sebesar 9198,74 kg/jam, air pendingin sebesar ,2823 kg/jam, air konsumsi dan sanitasi sebesar 617,71 kg/jam, penyediaan saturated steam sebesar ,8355 kg/jam, penyediaan udara tekan sebesar 100 m 3 /jam, penyediaan listrik sebesar 846,20 kw diperoleh dari PLN dan 1 buah generator set sebesar 1000 kw dan bahan bakar sebanyak 142,35 liter/jam. Pabrik Gipsum ini direncanakan beoperasi pada tahun 2016 dengan menggunakan modal tetap sebesar Rp ,77 dan modal kerja sebesar Rp ,11. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp ,21/tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp ,16/tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 53,91 % dan setelah pajak 40,43 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,56 tahun dan setelah pajak 1,98 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,80 %, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 27,76 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 26,47 %. Dari data analisa kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak dipertimbangkan untuk pendirian di Indonesia. xii

13 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan pembangunan di Indonesia pada era globalisasi ini semakin meningkat. Hal ini dapat dibuktikan dengan semakin banyaknya proyek pembangunan fisik di seluruh nusantara baik di desa maupun kota. Dengan semakin meningkatnya pembangunan fisik di Indonesia, maka kebutuhan semen dan bahan bangunan lain seperti wallboard juga mengalami peningkatan. Peningkatan kebutuhan akan semen dan wallboard berdampak meningkatnya kebutuhan kalsium sulfat dihidrat (gipsum), baik pada industri semen maupun industri pembuatan wallboard karena gipsum merupakan salah satu bahan baku dalam pembuatan semen dan bahan utama dalam pembuatan wallboard. Kebutuhan gipsum di Indonesia dicukupi dengan produksi dalam negeri dan impor dari luar negeri. Produksi gipsum dalam negeri masih belum mencukupi untuk memenuhi kebutuhan gipsum di Indonesia. Oleh karena itu masih diperlukan impor dari luar negeri. Krisis ekonomi yang menimpa Indonesia sejak tahun 1997, menyebabkan mahalnya harga gipsum dari luar negeri. Kurs rupiah yang melemah terhadap dolar Amerika membawa dampak yang besar bagi industri dengan bahan baku yang diimpor dari luar negeri. Untuk mengatasi masalah tersebut maka perlu didirikan industri gipsum di Indonesia. Dengan pendirian industri gipsum di Indonesia, diharapkan mampu mencukupi kebutuhan gipsum di Indonesia. Bab I Pendahuluan

14 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 2 Kalsium sulfat dihidrat (gipsum) dengan rumus molekul CaSO 4.2H 2 O adalah bahan yang paling banyak digunakan sebagai bahan baku ataupun bahan pembantu dalam berbagai jenis industri. Oleh karena itu, pabrik gipsum perlu didirikan di Indonesia dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik gipsum di dalam negeri maka dapat memenuhi kebutuhan gipsum di dalam negeri sehingga impor dapat dikurangi dan jika berlebih bisa untuk diekspor. 2. Proses alih teknologi, dengan adanya industri dengan teknologi tinggi diharapkan tenaga kerja Indonesia dapat meningkatkan pengetahuan, kemampuan dan ketrampilannya sehingga dapat mengurangi ketergantungan pada tenaga kerja asing. 3. Membuka lapangan kerja di sekitar wilayah industri yang didirikan. 4. Sebagai pemasok bahan baku bagi industri dalam negeri yang memakai gipsum sebagai bahan baku maupun bahan pembantu sehingga dapat memacu perkembangan industri yang menggunakan gipsum. Berdasarkan pada pertimbangan di atas maka pabrik gipsum dengan bahan baku batuan kapur dan asam sulfat diharapkan mempunyai prospek yang baik. Bab I Pendahuluan

15 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Penentuan Kapasitas Perancangan Pabrik Pabrik kalsium sulfat dihidrat dari batuan kapur dan asam sulfat ini akan dibangun dengan kapasitas ton/tahun pada tahun Penentuan kapasitas ini dapat ditinjau dari beberapa petimbangan, antara lain : Prediksi kebutuhan pasar Berdasarkan data statistik, kebutuhan gipsum di Indonesia mengalami peningkatan. Produksi gipsum di Indonesia yang masih belum mencukupi kebutuhan dalam negeri mengakibatkan gipsum harus diimpor dari luar negeri. Kebutuhan akan gipsum di Indonesia pada tahun 2005 sampai tahun 2008 dapat dilihat pada Tabel 1.1. dan peningkatan impor gipsum di Indonesia dapat di lihat pada Gambar 1.1. Tahun Tabel 1.1. Data Impor Gipsum Indonesia Konsumsi (ton) , , ,121 ( Badan Pusat Statistik, Jakarta ) Bab I Pendahuluan

16 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 4 Kebutuhan (ton/tahun) y = ,15x ,40 R² = 0, Tahun Gambar 1.1 Grafik Impor Gipsum di Indonesia Perkiraan konsumsi gipsum di Indonesia pada tahun yang akan datang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan y = ,15x ,4 dimana x sebagai tahun dan y sebagai jumlah konsumsi gipsum. Dengan persamaan di atas diperkirakan untuk tahun 2016 kebutuhan gipsum di Indonesia sebesar ton/tahun Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku disini adalah asam sulfat dan batuan kapur. Bahan baku asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang berlokasi di Gresik. Kapasitas produksi asam sulfat dari PT. Petrokimia Gresik sampai dengan ton/tahun. Sedangkan untuk batuan kapur diperoleh dari pertambangan di daerah Tuban, Jawa Timur. Bab I Pendahuluan

17 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Kapasitas Komersial Dalam menentukan besar kecilnya kapasitas pabrik gipsum yang akan didirikan, kita harus mengetahui dengan jelas kapasitas pabrik yang sudah beroperasi dalam pembuatan gipsum baik di dalam maupun luar negeri. Saat ini di Indonesia sudah beroperasi pabrik pembuat gipsum yaitu PT Petrokimia Gresik dengan kapasitas produksi sebesar ton/tahun untuk gipsum sebagai cement retarder, ton/tahun untuk purified gipsum. Total kapasitas produksi gipsum PT Petrokimia Gresik sebesar ton/tahun. ( ). Dengan mempertimbangkan besarnya konsumsi gipsum di Indonesia dan jumlah bahan baku yang tersedia serta data dari pabrik gipsum yang telah berdiri di Indonesia, maka pabrik gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat ini akan dibangun dengan kapasitas perancangan ton/tahun pada tahun 2016 dengan harapan mampu mengurangi ketergantungan impor gipsum dari luar negeri walaupun tidak sepenuhnya mencukupi Penentuan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi suatu perusahaan sangat penting dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan langsung dari nilai ekonomis pabrik yang akan dibangun. Pabrik gipsum ini direncanakan akan dibangun di Tuban, Jawa Timur. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang dirancang secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktorfaktor yang harus dipertimbangkan commit : to user Bab I Pendahuluan

18 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 6 1. Faktor Primer a. Penyediaan bahan baku Kriteria penilaian dititikberatkan pada kemudahan memperoleh bahan baku. Dalam hal ini, bahan baku asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik. Bahan baku batu kapur (CaCO 3 ) diperoleh dari pertambangan yang tersedia di wilayah Tuban, Jawa Timur. b. Pemasaran produk Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan gipsum dan jumlah kebutuhannya. Daerah Tuban merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan PT Semen Gresik sebagai salah satu produsen semen di Indonesia. c. Sarana transportasi Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas jalan raya dan pelabuhan laut yang memadai, maka pemilihan lokasi di Tuban sangat tepat. d. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Dan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jawa timur, Jawa Tengah dan sekitarnya. e. Penyediaan utilitas Perlu diperhatikan sarana- sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga commit proses to produksi user dapat berjalan dengan baik. Bab I Pendahuluan

19 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 7 Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan tempat industri berskala besar (PT Semen Gresik), Tuban telah mempunyai sarana- sarana pendukung yang memadahi. 2. Faktor Sekunder a. Perluasan areal pabrik Tuban memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena masih mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya perluasan pabrik. b. Karakteristik lokasi Karakteristik lokasi menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam hal ini, Tuban sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah memberikan kelonggaran untuk mendirikan suatu pabrik di daerah tersebut. c. Kebijaksanaan pemerintah Pendirian pabrik perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait didalamnya, kebijaksanaan pengembangan industri, dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan. Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu atau merusak lingkungan sekitarnya. Bab I Pendahuluan

20 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 8 d. Kemasyarakatan Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Tuban dirasa tepat. Dari pertimbangan faktor- faktor diatas, maka dipilih daerah Tuban, Propinsi Jawa Timur sebagai lokasi pendirian pabrik gipsum Tinjauan Pustaka Macam-macam Pembuatan Gipsum a. Pembuatan Gipsum dari Gipsum Rock Proses pembuatan gipsum dari rock, yaitu dengan cara menghancurkan batu-batuan gipsum yang diperoleh dari daerah pegunungan. Penghancuran batubatuan ini dengan menggunakan alat primary crusher kemudian diayak agar diperoleh batuan yang halus. Proses penghancuran batuan-batuan gipsum dan pengayakan dilakukan beberapa kali sehingga didapatkan hasil sesuai yang diinginkan. Setelah diayak dimasukkan ke sink float untuk membersihkan batubatuan dari kotoran,kemudian masuk dalam secondary crusher agar batu-batuan yang belum halus dapat dihancurkan lagi dan sebagian lagi masuk dalam fine grinding untuk di giling menjadi butiran yang halus. Setelah dari fine grinding butiran yang halus di kalsinasi dan menghasilkan board plaster, dan sebagian setelah di kalsinasi masuk ke ball mill dan menghasilkan bagged plaster. Proses ini jika dilihat dari aspek ekonomi tidak menguntungkan sebab membutuhkan biaya investasi yang commit sangat to user besar yang digunakan untuk proses Bab I Pendahuluan

21 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 9 penambangan. Namun kapasitas produksi yang dihasilkan belum tentu besar dan juga tidak menghasilkan produk samping yang dapat dijual (W.L., Faith dkk, 1957). b. Pembuatan Gipsum dari Batu Kapur Pada proses ini, batu kapur (CaCO 3 ) direaksikan dengan asam sulfat (H 2 SO 4 ) encer di reaktor pada kondisi operasi suhu 93,33 C dan tekanan 1 atm. Konversi yang dihasilkan dengan metode ini sebesar 82,86%. Produk yang dihasilkan dari reaktor kemudian dimasukkan ke dalam alat pemisah untuk menghilangkan impuritasnya. Kemurnian dari gipsum yang dihasilkan proses ini lebih dari 91%. Reaksinya sebagai berikut: CaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (l) + H 2 O (l) CaSO 4.2H 2 O (s) + CO 2 (g) (1.1) (US Patents ) c. Pembuatan Gipsum dari CaCl 2 dan H 2 SO 4 Proses ini dilakukan dengan cara memasukkan CaCl 2 ke dalam reaktor dengan ditambahkan H 2 SO 4 pada suhu C dan tekanan 1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi netralisasiyang menghasilkan CaSO 4 dan HCl dengan konversi mencapai 100%. Reaksinya sebagai berikut: CaCl 2 + H 2 SO 4 (l) CaSO 4 (s) + 2 HCl (l) (1.2) Proses pemisahan CaSO 4 dan HCl menggunakan absorber yang berupa larutan CaSO 4 diuapkan sehingga menghasilkan CaSO 4. 2H 2 O kemudian Bab I Pendahuluan

22 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 10 dimasukkan dalam alat pengering sehingga menghasilkan gipsum dengan kemurnian 91% (Kirk & Othmer, 1978). Sebelum menentukan pilihan proses yang tepat perlu adanya studi perbandingan dari beberapa proses alternatif baik dari aspek teknis maupun ekonomis. Tabel 1.2 Pemilihan Proses Berdasarkan Aspek Teknis dan Ekonomi No Parameter Proses I Proses II Proses III 1. Aspek teknis - Bahan baku Gipsum rock CaCO 3 dan CaCl 2 dan H 2 SO 4 H 2 SO 4 - Konsumsi energi Sedikit Sedang Sedang - Kemurnian Tergantung Kadar 91-92% Kadar 90% produk bahan baku - Persediaan bahan Terbatas Berlimpah Sangat sulit baku jumlahnya dan mudah didapat 2. Aspek ekonomi - Investasi Besar Sedang Besar Dari tabel diatas maka yang paling baik dan efisien dari segi teknis dan ekonomis adalah perencanaan pendirian pabrik gipsum dengan proses kedua karena bahan baku yang digunakan mudah didapat dan berlimpah jumlahnya. Bab I Pendahuluan

23 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Kegunaan Produk Adapun kegunaan gipsum dalam dunia industri adalah sebagai berikut: 1. Pada industri semen, yaitu sebagai bahan untuk memperlambat pengerasan semen (cement retarder). 2. Sebagai bahan untuk membuat wall board dan kapur papan tulis. 3. Pada bidang kedokteran dan farmasi, digunakan sebagai plester dan cetakan. 4. Pada industri cat, digunakan sebagai bahan pengisi dan campuran cat putih. 5. Pada industri keramik, digunakan sebagai bahan pengisi keramik. 6. Pada industri elektronika, digunakan sebagai bahan pembuat komponenkomponen elektronika. ( Sifat Fisik dan Kimia a. Bahan baku - Rumus molekul : CaCO 3 - Kenampakan : Padat - Komposisi : CaCO 3 : 97,89 % MgCO 3 : 0,95 % SiO 2 : 0,36 % Al 2 O 3 : 0,17 % Fe 2 O 3 : 0,25 % CaSO 4 : 0,08 % commit H 2 O to user : 0,3 % Bab I Pendahuluan

24 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Asam Sulfat Sifat fisis asam sulfat - Rumus molekul : H2SO 4 - Berat molekul (g/gmol) : 98,08 - Kenampakan : Cair - Densitas : 1,837 g/cm 3 - Titik didih : 338 o C - Specific gravity : 1,834 (Perry & Green, 1999) Sifat Kimia Asam Sulfat 1. Dengan basa akan membentuk garam dan air H 2 SO 4 (l) + 2NaOH (s) Na 2 SO 4(s) + H 2 O (l) (1.3) 2. Dengan alkohol membentuk eter dan air 2C 2 H 5 OH (l) + H 2 SO 4(l) C 2 H 5 OC 2 H 5(l) + H 2 O (l) + H 2 SO 4(l) (1.4) 3. Korosif terhadap semua logam 4. Bereaksi dengan NaCl membentuk NaSO 4 NaCl + H 2 SO 4(l) NaSO 4 + 2HCl (l) (1.5) 5. Bereaksi dengan MgCO 3 membentuk MgSO 4 MgCO 3(s) + H 2 SO 4(l) MgSO 4(s) + H 2 O (l) + CO 2(g) (1.6) (Kirk & Othmer 1978) Bab I Pendahuluan

25 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 13 b. Produk 1. Gipsum Sifat fisis gipsum : - Rumus Molekul : CaSO 4.2H 2 O - Nama lain : Kalsium sulfat dihidrat - Berat Molekul (g/gmol) : 172,17 - Kenampakan : Serbuk berwarna putih - Specific gravity : 2,32-2,96 Sifat kimia Gipsum : - Pada temperatur 170 o C akan terbentuk anhidrit. CaSO 4.2H 2 O (s) + panas CaSO 4. 1 H 2O (s) + 3 H2O (steam) (1.7) 2 2 ( Tinjauan Proses Secara Umum Gipsum dihasilkan dari reaksi batu kapur (CaCO 3 ) dengan larutan asam sulfat (H 2 SO 4 ) 50% berat di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi ini berjalan secara isothermal pada suhu 93,33 o C dan tekanan 1 atm, reaksinya sebagai berikut CaCO 3 (s) + H 2 SO 4 (l) + H 2 O (l) CaSO 4.2H 2 O (s) + CO 2 (g) (1.8) Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian dilewatkan pada alat penyaring untuk memisahkan antara gipsum dan cairannya. Produk cairan hasil Bab I Pendahuluan

26 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 14 filtrasi berupa asam sulfat yang akan direcycle menuju mixer. Produk bubur gipsum dilakukan proses purifikasi dengan menggunakan pengering agar didapatkan gipsum dengan kemurnian yang tinggi (US Patents ). Bab I Pendahuluan

27 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 16 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku a. Batuan Kapur Rumus molekul : CaCO 3 Wujud : padat Komposisi : Tabel 2.1. Komposisi Batuan Kapur Komponen Persentase CaCO 3 97,89% MgCO 3 0, 95% SiO 2 0,36% Al 2 O 3 0,17% Fe 2 O 3 0,25% CaSO 4 0,08% H 2 O 0,3% ( Bab II Deskripsi Proses

28 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 17 b. Asam Sulfat Wujud : Cairan Warna : Tidak berwarna Kemurnian : 98% vol Densitas : 1,8 kg/m 3 (30 0 C) ( c. Air Rumus molekul : H 2 O Berat molekul (g/gmol) : 18 Wujud : cair Spesific gravity : 1,00 Titik didih : 100 o C Densitas : 0,95838 g/ml Viskositas : 0,2838 kg/m.s Merupakan larutan yang bersifat melarutkan Merupakan larutan jernih tidak berwarna (Kirk & Othmer, 1978) Spesifikasi Produk Produk utama yang dihasilkan adalah : a. Gipsum Rumus Molekul : CaSO 4.2H 2 O Nama Lain : Kalsium sulfat dihidrat Berat Molekul (g/gmol) : 172,17 Kenampakan : Serbuk berwarna putih Bab II Deskripsi Proses

29 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 18 Specific gravity : 2,32-2,96 Kemurnian : 91 % berat (min) Impuritas H 2 O, H 2 SO 4, SiO 2, CaCO 3, MgCO 3, CaSO 4, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 total maksimal 9% berat ( Produk samping yang dihasilkan adalah b. Karbondioksida Sifat Fisis : Rumus Molekul : CO 2 Berat Molekul (g/gmol) : 44,01 Densitas : 1,562 g/ml (solid 1 atm, 78,5 C) 0,770 g/ml (liquid 56 atm, 20 C) g/l (gas 1 atm, 0 C) Titik lebur : -78 C Titik Didih : -57 C 2.2 Konsep Proses Dasar Reaksi Reaksi pembentukan gipsum dan karbondioksida dari asam sulfat dan batuan kapur merupakan reaksi asidulasi. Senyawa senyawa yang digunakan dalam pembuatan gipsum adalah senyawa anorganik. Bab II Deskripsi Proses

30 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 19 Reaksi pembentukan gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat secara umum yang terjadi adalah sebagai berikut : Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) : 93,33 o C ; 1atm CaCO 3(s) + H 2 SO 4(l) + H 2 O (l) CaSO 4.2H 2 O (s) + CO 2(g) (2.1) (US Patents ) Kondisi Operasi Kondisi operasi di reaktor yang berfungsi untuk membentuk gipsum pada suhu 93,33 o C dan tekanan 1 atm. Konversi pembentukan gipsum sebesar 82,86% dan perbandingan berat antara batuan kapur dan asam sulfat masuk reaktor sebesar 1 : 2. Waktu tinggal di reaktor adalah 10 menit (US Patents ) Mekanisme Reaksi Mekanisme reaksi yang terjadi untuk pembentukan gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat adalah sebagai berikut : Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat : 93,33 o C ; 1atm CaCO 3(s) + H 2 SO 4(l) + H 2 O (l) CaSO 4.2H 2 O (s) + CO 2(g) (2.2) Bab II Deskripsi Proses

31 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 20 Air yang diperoleh dalam reaksi didapat dari larutan asam sulfat, sehingga reaksi dapat ditulis sebagai berikut : A + B + C D + E (2.3) Keterangan: 93,33 o C ; 1atm A = CaCO 3(s) B = H 2 SO 4(l) C = H 2 O (l) D = CaSO 4.2H 2 O (s) E = CO 2(g) (US Patents ) Tinjauan Termodinamika Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (endotermis / eksotermis) dan arah reaksi (reversible / irreversible). Penentuan panas reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar (ΔH o f) pada P = 1 atm dan T = 298 K. Pada pembentukan gipsum terjadi reaksi sebagai berikut: Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) : 93,33 o C ; 1atm CaCO 3(s) + H 2 SO 4(l) + H 2 O (l) CaSO 4.2H 2 O (s) + CO 2(g) (2.4) (US Patents ) Bab II Deskripsi Proses

32 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 21 Harga ΔH o f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada Tabel 2.2. sebagai berikut : Tabel 2.2. Harga Berat Molekul dan ΔH o f masing-masing Komponen Komponen Berat Molekul ( kg/kmol ) H F ( kkal/kmol ) H 2 O 18, ,0754 SiO 2 60, ,238 MgCO 3 84, ,289 H 2 SO 4 98, ,215 CaCO 3 100, ,318 Al 2 O 3 101, ,437 CaSO 4 136, ,378 Fe 2 O 3 159, ,217 CaSO 4.2H 2 O 172, ,534 CO 2 44, ,1038 (Yaws, 1999) ΔH o R = ΔH o f,produk - ΔH o f,reaktan = H o f,caso 4.2H 2 O + H o f,co 2 H o f,caco 3 + H o f,h 2 SO 4 + H o f,h 2 O = [ ,534 + (-94050,1038)] [ ,318 + ( ,215) + (-68315,0754)] kkal/kmol = ,0289 kkal/kmol Bab II Deskripsi Proses

33 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 22 Karena ΔH R pada reaksi di reaktor bernilai negatif, maka reaksi bersifat eksotermis. Penurunan suhu operasi dapat mengakibatkan kenaikan harga K (konstanta kesetimbangan). Hal ini sesuai dengan persamaan berikut : d ln K d T H RT Penurunan suhu pada reaksi eksotermis dan apabila reaksinya bersifat irreversible akan meningkatkan harga konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan gipsum atau dengan kata lain kesetimbangan akan bergeser ke arah eksotermis (pembentukan produk) sehingga konversi akan bertambah besar. Harga G 0 f untuk masing-masing komponen (suhu 298 K) pada Tabel 2.3. sebagai berikut : Tabel 2.3. Data Energi Bebas Gibbs Komponen Bahan Baku dan Produk Komponen G F ( kkal/kmol ) H 2 O ,1 SiO MgCO H 2 SO CaCO Al 2 O CaSO Fe 2 O Bab II Deskripsi Proses

34 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 23 Komponen G F ( kkal/kmol ) CaSO 4.2H 2 O CO ,1 ( Perry & Green, 1999) G = G o f,produk G o f,reaktan = G o f,caso 4.2H 2 O + G o f,co 2 G o f,caco 3 + G o f,h 2 SO 4 + G o f,h 2 O = [ (-94260,1)] [ ( ) + (-56687,1)] = kkal/kmol Dari perhitungan-perhitungan diatas didapatkan : Di Reaktor : H R G G = ,0289 kkal/kmol = kkal/kmol = -RT ln K 298 K ln K 298 K = G RT = = 55,2074 Bab II Deskripsi Proses

35 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 24 Reaksi pembentukan gipsum terjadi pada suhu 93,33 o C (366,33 K), maka: ln K 366,33K K 298K = H R R 1 1 T operasi T 298K ln K 366,33K ln K 298K = 26145,0289 1, , ln K 366,33K 55,2074 = 8,2351 ln K 366,33K = 46,9723 K 366,33K = 2, Dengan harga K pada kondisi operasi besar sehingga dapat disimpulkan bahwa reaksi yang terjadi dalam proses pembentukan gipsum merupakan reaksi irreversibel atau reaksi tidak dapat balik. (Smith & Van Ness, 1975) Tinjauan Kinetika Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) : 93,33 o C ; 1atm CaCO 3(s) + H 2 SO 4(l) + H 2 O (l) CaSO 4.2H 2 O (s) + CO 2(g) (2.5) Fase reaksi di Reaktor merupakan fase padat-cair dan diketahui ukuran padatan menyusut dari 127 mikron (200 mesh) menjadi 50 mikron setelah terjadi reaksi (US Patents ) maka digunakan mekanisme reaksi Shrinking Spherical Particles Bab II Deskripsi Proses

36 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 25 Gambar 2.1. Shrinking Spherical Particles Mekanisme : 1. Difusi reaktan dari badan utama liquid (H 2 SO 4 atau reaktan B) melalui lapisan film ke permukaan padatan (batuan kapur atau reaktan A). 2. Reaksi pada permukaan padatan antara reaktan. 3. Difusi zat hasil dari permukaan padatan melalui lapisan film ke fase liquid. Namun tidak terbentuk lapisan abu, sehingga tidak ada yang menghambat tahap difusi zat hasil ke fase liquid, jadi reaksi di permukaan padatan adalah yang mengendalikan. Reaksi di permukaan padatan pada prosaes pembentukan gipsum dianggap memenuhi reaksi orde satu (pseudo first order-reaction) terhadap batuan kapur (-r A = k.c A ).. Ukuran padatan yang sangat kecil dan jumlah reaktan cair yang jauh lebih banyak, maka difusivitasnya sangat tinggi sehingga transfer massa dianggap sangat cepat dan diabaikan (Levenspiel, hal 577). Bab II Deskripsi Proses

37 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Diagram Alir Dan Langkah Proses Diagram Alir Kuantitatif Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar Diagram Alir Kualitatif Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar Diagram Alir Proses Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.3. Bab II Deskripsi Proses

38 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat 27 Bab II Deskripsi Proses

39 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat 28 Bab II Deskripsi Proses

40 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat 29 DIAGRAM ALIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT KAPASITAS TON/TAHUN ,3.4 4 TP-02 L I FC Air pendingin P-02 Air pendingin LC 4 Keterangan Gambar TP-01 L I TC P-01 FC M P BE-01 H SF FC ,3 Air pendingin , ,3 BE-02 H ,5 Udara In RD BL HE Condensate Steam TC FC BE-03 Packing S S Gudang M = Mixer R = Reaktor RDVF = Rotary Drum Vacum Filter RD = Rotary Dryer S = Silo BC = Belt Conveyor BE = Bucket Elevator SF = Screw Feeder H = Hopper SC = Screen P = Pompa HE = Heat Exchanger = throttle valve = nomor arus = suhu ( o C) = tekanan (atm) = arus pendingin G Air pendingin LC RDVF 1 97,5 BE-03 = arus pemanas 1 TC R SC = arus udara BC-01 P-04 P-05 = pneumatic = electric Packing Gudang Komponen Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 4 Arus 5 Arus 6 Arus 7 Arus 8 Arus 9 Arus 10 H 2O CO SiO MgCO H 2SO CaCO Al 2O CaSO Fe 2O CaSO 4.2H 2O TOTAL DIAGRAM ALIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHYDRAT DARI BATU KAPUR DENGAN ASAM SULFAT KAPASITAS TON / TAHUN JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Dikerjakan Oleh : 1. Anita Saktika Dewi I Indriana Trisnawati I Dosen Pembimbing 1 : Ir.Samun Triyoko NIP Dosen Pembimbing 2 : Dr.Eng. Agus Purwanto S.T., M.T. NIP Bab II Deskripsi Proses

41 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Langkah Proses Proses pembuatan gipsum dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu : 1. Langkah penyiapan bahan baku 2. Langkah pembentukan produk 3. Langkah pemisahan dan pemurnian produk Langkah penyiapan bahan baku Batuan kapur disimpan dalam gudang penyimpanan dengan temperatur 30 0 C dan tekanan 1 atm. Batuan kapur berukuran 200 mesh dibawa menggunakan belt conveyor dan diangkut dengan menggunakan bucket elevator kemudian ditampung di hopper. Dari hopper, batuan kapur dimasukkan ke dalam screw feeder yang berfungsi sebagai feeder, kemudian batuan kapur dimasukkan ke dalam reaktor untuk diproses. Asam sulfat disimpan dalam tangki penyimpanan pada kondisi 30 o C dan tekanan 1 atm. Asam sulfat ini memiliki kadar 98%. Asam sulfat kemudian dipompakan ke mixer untuk diencerkan menggunakan air hingga mencapai kadar 50%. Ke dalam mixer juga ditambahkan recycle dari filter Langkah Pembentukan Produk Tahap ini bertujuan untuk membentuk gipsum yang merupakan reaksi antara batuan kapur, larutan asam sulfat. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor berlangsung pada tekanan 1 atm dan temperatur 93,33 o C. Reaktor yang digunakan adalah RATB (Reaktor commit Alir to Tangki user Berpengaduk). Batuan kapur Bab II Deskripsi Proses

42 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 32 masuk ke dalam reaktor 1 pada suhu 30 o C dan asam sulfat dari mixer pada suhu 93,33 o C pada tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah reaksi eksotermis dan suhu produk keluar reaktor sebesar 93,33 C. Reaksi tersebut selain menghasilkan kalsium sulfat dihidrat (CaSO 4.2H 2 O) juga menghasilkan gas karbondioksida (CO 2 ). Gas keluar dari reaktor langsung dibuang ke lingkungan. Slurry yang keluar dari reaktor kemudian di pompa ke rotary drum vacum filter Langkah Pemisahan dan Pemurnian produk Langkah pemisahan bertujuan untuk memisahkan gipsum dengan air dan asam sulfat. Proses pemisahan ini menggunakan jenis rotary drum vacuum filter. Keluaran dari filter yang beroperasi pada suhu 93,3 0 C dan 1 atm ini ialah produk gipsum sebagai cake dan larutan asam sulfat sebagai filtrat. Cake gipsum keluaran filter dialirkan menggunakan screw feeder menuju dryer yang beroperasi pada suhu 93,3 C dan tekanan 1 atm sehingga mengalami proses purifikasi, yaitu proses pengurangan kandungan cairan dalam cake gipsum. Proses purifikasi cake gipsum (CaSO 4.2H 2 O) bertujuan untuk menaikan kemurnian cake gipsum (CaSO 4.2H 2 O) yang dihasilkan filter karena kemurnian cake yang dihasilkan masih rendah dan belum sesuai dengan yang ada di pasaran. Proses purifikasi menggunakan rotary dryer tipe direct counter current yang metode pengeringannya menggunakan hembusan udara panas yang berasal dari udara kering yang dipanaskan dengan heat exchanger yang menggunakan steam sebagai pemanas. Bab II Deskripsi Proses

43 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 33 Produk keluaran rotary dryer yang memiliki kadar CaSO 4.2H 2 O sebesar 91,96% sudah berada diatas pasaran. kadar CaSO 4.2H 2 O yang ada dipasaran adalah 91%. Untuk menyeragamkan ukuran produk, gipsum disaring menggunakan screener selanjutnya diangkut menggunakan bucket elevator menuju silo untuk menampung sementara produk gipsum sebelum menuju ke unit packaging untuk di kemas kemudian disimpan di gudang penyimpanan sebagai produk utama. Filtrat yang dihasilkan dari filter berupa air dan asam sulfat yang selanjutnya direcycle ke mixer. Bab II Deskripsi Proses

44 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Neraca Massa dan Panas Neraca Massa Basis Satuan Kapasitas produksi : 1 jam operasi : kg/jam : ton/tahun Neraca Massa Total Tabel 2.4. Neraca Massa Total Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) H 2 O 9374, ,69 CO ,71 SiO 2 69,61 69,61 MgCO 3 183, ,70 H 2 SO ,35 565,72 CaCO , ,17 Al 2 O 3 32,87 32,87 CaSO 4 15,47 15,47 Fe 2 O 3 48,34 48,34 CaSO 4.2H 2 O 28979,95 Total 45727, ,24 Bab II Deskripsi Proses

45 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Neraca Massa Alat Mixer Tabel 2.5 Neraca Massa Mixer Masuk Keluar Senyawa Arus 2 Arus 3 Arus 8 Arus 4 kmol kg kmol Kg kmol kg kmol kg H 2 O 18,96 341,49 498, ,54 556, , , ,87 H 2 SO 4 174, ,35 23, ,52 197, ,87 Jumlah 193, ,84 498, ,54 579, , , ,74 Total 38673,74 kg 38673,74 kg Bab II Deskripsi Proses

46 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 36 Reaktor Tabel 2.6. Neraca Massa Reaktor Masuk Keluar Senyawa Arus 1 Arus 4 Arus 5 Arus 6 kg Kg kg kg H 2 O 58, , , ,05 CO ,71 SiO 2 69,61 69,61 MgCO 3 183,70 183,70 H 2 SO ,87 0, ,15 CaCO , ,17 Al 2 O 3 32,87 32,87 CaSO 4 15, Fe 2 O 3 48, CaSO 4.2H 2 O Total 19336, , , Total (kg) 58010, ,61 Bab II Deskripsi Proses

47 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 37 Filter Tabel 2.7 Neraca Massa Filter Masuk Keluar Komponen Arus 6 Arus 7 Arus 8 kmol kg kmol kg kmol kg H 2 O 695, ,05 139, ,21 556, ,84 CO 2 SiO 2 1,16 69,61 1,16 69,61 MgCO 3 2,18 183,70 2,18 183,70 H 2 SO 4 28, ,15 5,77 565,63 23, ,52 CaCO 3 20, ,17 20, ,17 Al 2 O 3 0,32 32,87 0,32 32,87 CaSO 4 0,11 15,47 0,11 15,47 Fe 2 O 3 0,30 48,34 0,30 48,34 CaSO 4.2H 2 O 168, ,95 168, ,95 Total 917, ,33 338, ,96 579, ,37 Total ( kg) 46766, ,33 Bab II Deskripsi Proses

48 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 38 Dryer Tabel 2.8. Neraca Massa Dryer Masuk Keluar Senyawa Arus 7 Arus 9 Arus 10 kmol kg kmol kg kmol kg H 2 O 139, ,21 6,95 125,26 132, ,95 CO 2 SiO 2 1,16 69,61 1,16 69,61 MgCO 3 2,18 183,70 2,18 183,70 H 2 SO 4 5,77 565,63 0,29 28,28 5,48 537,35 CaCO 3 20, ,17 20, ,17 Al 2 O 3 0,32 32,87 0,32 32,87 CaSO 4 0,11 15,47 0,11 15,47 Fe 2 O 3 0,30 48,34 0,30 48,34 CaSO 4.2H 2 O 168, ,95 173, ,95 Total 338, ,97 200, ,67 137, ,30 Total ( kg ) 34482, ,97 Bab II Deskripsi Proses

49 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Neraca Panas Basis Satuan : 1 jam operasi : kkal/jam Mixer Tabel 2.9. Neraca Panas Mixer Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Arus ,96 Arus ,99 Arus ,32 Q pelarutan ,93 Arus ,92 Q pendingin ,27 Total , ,92 Reaktor Tabel Neraca Panas Reaktor Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Q umpan ,99 Q produk ,81 Q pendingin ,52 Q reaksi ,79 Total , ,98 Bab II Deskripsi Proses

50 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 40 Filter Tabel Neraca Panas Filter Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Arus ,96 Arus 7,Cake ,74 Arus 8,Filtrat 28450,22 Total , ,96 Dryer Tabel Neraca Panas Dryer Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam) Arus ,32 Arus ,32 Udara masuk ,14 Arus ,98 Udara keluar ,69 Q Loss ,53 Total , ,46 Bab II Deskripsi Proses

51 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Lay Out Pabrik dan Peralatan Tata letak pabrik berhubungan dengan segala proses perencanaan dan pengaturan letak daripada mesin, peralatan, aliran bahan dan pekerja di masingmasing wilayah kerja yang ada. Tata letak pabrik yang baik dari segala fasilitas produksi dalam suatu pabrik adalah dasar dalam membuat operasi kerja menjadi lebih efektif dan efisien. Secara umum pengaturan dari semua fasilitas produksi ini direncanakan sehingga akan diperoleh : a) Minimum transportasi dan pemindahan proses b) Minimum pemakaian area tanah. c) Pola aliran produksi yang terbaik d) Fleksibilitas untuk menghadapi kemungkinan ekspansi ke depan Lay Out Pabrik Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah : 1. Pabrik gipsum ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. 2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan. Bab II Deskripsi Proses

52 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun. 4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door. 5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan atau lahan. (Vilbrant, 1959) Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu : a. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual. b. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. Bab II Deskripsi Proses

53 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 43 d. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. e. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan. (Vilbrant, 1959) Tabel Perincian luas tanah pabrik No Area Luas ( m 2 ) 1 Pos Keamanan Jalan, dan taman Kantor Administrasi Laboratorium Poliklinik Masjid Kantin Bengkel dan Perlengkapan Packaging dan Gudang Daerah Proses Perluasan Pabrik Utilitas Pemadam 480 Bab II Deskripsi Proses

54 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 44 No Area Luas ( m 2 ) 14 Parkir Ruang kontrol Ruang Generator Garasi 445 Total luas tanah Taman Plant utilities Fire station gudang pos Jembatan timbang Garasi Expansion area Plant area Bengkel dan perlengkapan laboratorium taman Masjid parkir Taman Area perkantoran Taman Parkir pos Kantin klinik Exit Entrance Gambar 2.3. Layout Pabrik Gipsum Bab II Deskripsi Proses

55 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Lay Out Peralatan. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada Pabrik Gipsum, antara lain : 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. 2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan. Bab II Deskripsi Proses

56 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 6. Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan. (Vilbrant, 1959) Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga : - Kelancaran proses produksi dapat terjamin - Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia - Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi Bab II Deskripsi Proses

57 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 47 TP-01 S TP-02 TP-02 G TP-01 TP-02 TP-02 S CR M R RDVF RD Keterangan : TP-01 : Tangki penyimpan asam sulfat TP-02 : Tangki penyimpan air G : Gudang S : Silo M : Mixer R : Reaktor RDVF : Rotary Drum Vacum Filter RD : Rotary Dryer CR : Controll Room Gambar 2.4. Tata Letak Peralatan Proses Bab II Deskripsi Proses

58 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 49 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1. Alat Utama Reaktor Kode : R Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi antara CaCO 3 (Batuan Kapur) dengan H 2 SO 4 (Asam sulfat) membentuk CaSO 4.2 H 2 O (Kalsium sulfat dihidrat) dan CO 2 (Karbondioksida) Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) Bahan : Carbon Steel SA 283 Grade C Kondisi Operasi Suhu : 93,3 C Tekanan : 1 atm Jumlah : 1 buah Waktu tinggal : 10 menit Dimensi Reaktor Diameter : 2,1014 m Tinggi : 2,1014 m Tebal Shell : 0,0048 m Head dan Bottom Tipe : Torispherical Dished Head Tebal : 0,0079 m Tinggi : 0,4130 m Tinggi total reaktor : 2,9273 m Pengaduk Jenis : Turbine commit Impeller to user With 6 Flat Blade Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

59 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 50 Diameter : 0,7006 m Lebar blade : 0,1401 m Lebar baffle : 0,3573 m Daya : 21 HP Koil pendingin Pendingim : Air Suhu masuk : 30 C Suhu keluar : 50 C Jumlah : 22 putaran Pipa Koil IPS : 1,5 in = 0,0381 m OD : 1,9 in = 0,0483 m SN : 40 ID : 12,75 in = 0,5398 m Susunan koil : Helix Tinggi koil : 1,9617 m Volume koil : 4,5814 m 3 Konstruksi : Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316 ( 18 Cr-10 Ni-2Mo) Mixer Kode Fungsi Jenis : M : Membuat larutan H 2 SO 4 encer 50% berat : Tangki silinder tegak dengan bentuk atap dan dasarnya torispherical dan dilengkapi dengan pengaduk Jumlah : 1 Buah Volume : 8,1419 commit m 3 to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

60 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 51 Bahan : Stainless Steel SA 167 Grade 11 Tipe 316 Kondisi Suhu : 30 C Tekanan : 1 atm Dimensi Diameter Tinggi Tebal Shell Tebal Head : 1,7010 m : 3,4020 m : 0,0048 m : 0,0064 m Pengaduk Tinggi Head : 0,3118 m Tinggi Total : 4,0255 m Tipe Diameter Kecepatan Power : Turbine Impeller With 6 Flat Blade : 0,5670 m : 199,0336 rpm : 30 hp Koil pendingin Pendingin : air Suhu masuk : 30 C Suhu keluar : 50 C Jumlah : 28 putaran Pipa Koil IPS : 1,5 in OD : 1,9 in = 0,0483 m SN : 40 Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

61 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 52 ID : 1,61 in = 0,0409 m Susunan koil : Helix Tinggi koil : 1,3528 m Volume koil : 2,5693 m 3 Konstruksi : Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316 ( 18 Cr-10 Ni-2Mo) Filter Kode Fungsi : RDVF : Untuk memisahkan padatan gipsum dengan larutan asam sulfat dan air. Tipe Bahan konstruksi Jumlah : Rotary Drum Vacuum Filter : Carbon Steel SA 283 Grade C : 1 buah Kondisi Operasi Suhu : 93,3 C Tekanan : 1 atm Dimensi Diameter Panjang : 3,3146 m : 6,6291 m Rpm Jumlah putaran Power Motor : 0,7573 Rpm : 46 siklus per jam : 30 HP Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

62 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Dryer Kode Fungsi Tipe Bahan konstruksi Jumlah : RD : Mengurangi kandungan air dalam Gipsum. : Direct contact counter current Rotary Dryer : Carbon Steel SA 283 Grade C : 1 buah Kondisi operasi Suhu bahan masuk : 93,33 o C Suhu udara masuk : 177 Suhu bahan keluar : 97,5 o C o C Suhu udara keluar : 100,2 o C Diameter : 2,42 m Panjang Tebal shell : 12,26 m : 0,0064 m Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

63 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Alat Pendukung Tangki Penyimpan Bahan Baku Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan bahan Baku Kode TP-01 TP-02 Fungsi Tipe Menyimpan bahan baku asam sulfat untuk masa produksi selama 14 hari. Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas conical roof. Menyimpan bahan baku air proses untuk 14 hari penyimpanan. Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas conical roof. Jumlah 4 buah 2 buah Waktu Penyimpanan 14 Hari 14 Hari Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 Grade C Carbon Steel SA 283 Grade C Volume Tangki 3115,7733 m ,5767 m 3 Penyimpanan 12463,0933 m ,1538 m 3 Kondisi operasi : Suhu Tekanan Dimensi 30 0 C 1 atm 30 0 C 1 atm Diameter 21,3363 m 18,2882 m Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

64 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 55 Tinggi Tinggi head Tinggi total 9,1441 m 6,1592 m 15,3034 m 7,3153 m 5,3278 m 12,6431 m Jumlah Course 5 buah 4 buah Tebal Course Course 1 Course 2 Course 3 Course 4 Course 5 0,0095 m 0,0095 m 0,0064 m 0,0064 m 0,0048 m 0,0096 m 0,0064 m 0,0064 m 0,0064 m Tebal head 0,0191 m 0,00096 m Heater Kode : HE Fungsi : Untuk memanaskan udara sebagai media pemanas dryer. Tipe : Shell and Tube 1 2 Counter Current Jumlah : 1 buah Luas Transfer Panas : ft 2 Beban Panas : 2, KJ/jam Media Pemanas : Steam Bahan konstruksi Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

65 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 56 Tube Shell Spesifikasi Tube OD Tube ID Tube BWG Susunan Passes Panjang Tube Spesifikasi Shell ID Shell Baffle Spacing Passes : : : : : : : : Cast Steel Carbon Steel SA 283 Grade C 0,0191 m 0,0166 m 18 Triangular Pitch, Pt = 1 in 2 4,8768 m 0,9398 m 0,4699 m Belt Conveyor Kode : BC Fungsi : Mengangkut batuan kapur dari gudang untuk diumpankan ke reaktor Tipe Jumlah Panjang Kecepatan belt Tenaga motor : Closed Belt Conveyor : 1 buah : 3 m : 60,4277 ft/mnt : 0,5 commit Hp to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

66 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 57 Bahan Idler Belt Casing : Carbon Steel SA 283 Grade C : karet : Carbon Steel SA 283 Grade C Blower Kode : BL Fungsi : Mengalirkan udara yang akan dipakai sebagai udara pemanas dalam dryer Tipe : Centrifugal blower Jumlah : 1 buah Kondisis operasi Suhu Tekanan : : 35 o C 1 atm Tenaga motor : 32 Hp Hopper Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper Kode H-01 H-02 Fungsi Tempat menampung batuan kapur sebelum diumpankan reaktor Tempat menampung cake dari filter sebelum diumpankan ke dryer Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

67 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 58 Kode H-01 H-02 Tipe Tangki silinder dengan conical bottom Tangki silinder dengan conical bottom Jumlah 1 buah 1 buah Bahan Konstruksi Kondisi Operasi Suhu Tekanan Dimensi Diameter Silinder Tinggi Total Tinggi Conical 1 Tinggi Conical 2 Diameter Conical 1 Tebal Shell Tebal Head Tebal Bottom Carbon steel SA-283 grade C 93,3 o C 1 atm 2,1173 m 2,4969 m 0,2316 m 0,6113 m 0,7058 m 0,0064 m 0,0064 m 0,0064 m Carbon steel SA-283 grade C 93,3 o C 1 atm 2,7773 m 3,2778 m 0,8018 m 0,3012 m 0,9257 m 0,0064 m 0,0064 m 0,0064 m Screener Kode : SC Fungsi : Menyeragamkan ukuran produk (50 mikron) Kondisi operasi, : P commit = 1 atm to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

68 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 59 T = 81,3 C Jenis Kapasitas : Vibrating Screen Single Deck : 31,5657 ton/jam Luas ayakan : 47,7906 ft 2 Tenaga Material : 21 HP : Carbon Steel SA 283 Grade C Silo Penyimpanan Gipsum (CaSO 4. 2H 2 O) Kode Tugas Jumlah : S : Menyimpan produk gipsum selama 7 hari : 2 Buah Kapasitas : 48267,53 ft 3 = 1366,83 m 3 Kondisi penyimpanan Tekanan Suhu : 1 atm : 30 C Dimensi: Diameter Tinggi : 33,7726 ft = 10,2940 m : 80,0734 ft = 24,4067 m Tebal shell : 0,5 in Tebal head : 0,5 in Pompa-01 Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

69 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat Screw Conveyor Tabel 3.3 Spesifikasi Screw conveyor Kode SC-01 SC-02 Fungsi Mengumpankan batuan kapur ke Reaktor Mengumpankan cake dari filter ke dryer Jumlah 1 buah 1 buah Panjang 3,0480 m 3,048 m Diameter of flight 0,2540 m 0,254 m Diameter of pipe 0,0635 m 0,0635 m Diameter of shaft 0,0508 m 0,0508 m Tenaga motor 1 Hp 2 Hp Kecepatan 55 rpm 80 rpm Bahan Carbon Steel SA 283 Grade C Carbon Steel SA 283 Grade C Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

70 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat Bucket Elevator Tabel 3.4 Spesifikasi Bucket Elevator Kode BE-01 BE-02 BE-03 Tugas Mengangkut batuan kapur dari Mengangkut cake dari screw Mengangkut produk gipsum belt conveyor ke Hopper-01 feeder ke Hopper-02 dari dryer ke silo Tipe Continuous bucket elevator Continuous bucket elevator Continuous bucket elevator Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah Kecepatan bucket 82,8723 ft/menit 147,7840 ft/menit 135,281 ft/menit Tenaga motor 2 Hp 3 Hp 3 Hp Ukuran bucket 8 x 5,5 x 7,75 in 8 x 5,5 x 7,75 in 8 x 5,5 x 7,75 in Bahan : - Belt Karet Karet Karet - Bucket & Casing Carbon Steel SA 283 Grade C Carbon Steel SA 283 Grade C Carbon Steel SA 283 Grade C Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

71 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat Pompa Tabel 3.5 Spesifikasi pompa Kode P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 Tugas Mengalirkan asam Mengalirkan air dari Mengalirkan asam Mengalirkan produk Mengalirkan asam sulfat dari tangki tangki penyimpanan sulfat dari mixer ke slurry dari reaktor sulfat dari filter ke penyimpanan ke ke mixer reaktor. ke filter mixer mixer Jenis Single stage Single stage Single stage Agigated Single stage centrifugal pump centrifugal pump centrifugal pump centrifugal slurry centrifugal pump pump Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah Kapasitas 12,7780 gpm 23,1795 gpm 150,8203 gpm 125,3845 gpm 58,6317 gpm Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

72 Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat 86 Kode P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 Power pompa 0,5 HP 0,5 HP 1,5 HP 60 HP 0,75 HP Power motor 0,75 HP 0,75 HP 2 HP 67 HP 1 HP NPSH required 1,5515 ft 2,3077 ft 11,2443 ft 5,9894 ft NPSH available 34,74 ft 46,21 ft 29,3663 ft 36,3972 ft Pipa : Nominal Size 1,5 in 2 in 5 in 3 in 2,5 in Schedule S Number ID 1,38 in 2,067 in 5,047 in 3,068 in 2,709 in OD 1,66 in 2,38 in 5,56 in 3,5 in 2,88 in Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

73 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 64 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau sering disebut unit utilitas merupakan bagian yang penting untuk menunjang berlangsungnya proses dalam suatu pabrik. Unit pendukung proses meliputi : unit pengadaan air, unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar. Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik gipsum adalah : 1. Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut : a. Air proses b. Air pendingin c. Air umpan boiler d. Air konsumsi umum dan sanitasi 2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam untuk memanaskan udara. Udara panas digunakan sebagai pemanas di dryer ( RD ) dan heat exchanger. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

74 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain. 4. Unit pengadaan listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator Unit Pengadaan Air Air yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar panas maka perlu diadakan pengolahan air sungai. Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan tersebut antara lain meliputi screening, pengendapan, penggumpalan, klorinasi, demineralisasi, dan deaerasi. Diagram alir dari pengolahan air sungai dapat dilihat pada gambar 4.1 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

75 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 66 TU-01 PU-04 TU-02 Chlorine TU-05 PU-03 CL TU-04 PU-01 BU-01 PU-02 FLO PU-05 Blow Down FILTER BU-02 PU-06 Air rumah tangga sanitasi Air proses air pendingin PAP-01 NaH2PO4 KE AE Hidrazine PU-07 PU-08 TU-06 PU-09 DEAERATOR PU-10 TU-07 Umpan boiler steam Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai Keterangan : AE : Anion Exchanger BU : Bak Utilitas CL : Clarifier KE : Kation Exchanger PU : Pompa Utilitas TU : Tangki Utilitas FLO : Tangki Flokulator Air sungai dialirkan dari sungai ke kolam penampungan dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

76 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 67 untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Pencucian dilakukan secara kontinyu. Setelah dipompa kemudian dialirkan ke strainer yang mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm dan mengalami pencucian balik secara periodik. Air sungai kemudian dialirkan ke flokulator. Di dalam flokulator ditambahkan larutan tawas 5%, larutan kapur 5%. Dari flokulator air sungai kemudian dialirkan ke dalam clarifier untuk mengendapkan gumpalan partikel-partikel halus. Endapan kemudian dikeluarkan sebagai blowdown, melalui bagian bawah clarifier. Air sungai kemudian dialirkan ke saringan pasir untuk menghilangkan partikel-partikel yang masih lolos di clarifier. Air sungai yang sudah bersih kemudian dialirkan ke bak penampung air bersih. Dari bak penampung air bersih sebagian dipompa ke kation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca 2+, Mg 2+, K +, Fe 2+, Al 3+ ) yang ada di air umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis hydrogenzeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H + yang ada pada resin. Akibat tertukarnya ion H + dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka air keluaran kation exchanger mempunyai ph rendah (3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO 3 sekitar 12 ppm. FMA merupakan salah satu parameter untuk mengukur tingkat kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm, apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H 2 SO 4 dengan konsentrasi 4%. Air keluaran kation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion (HCO - 3, SO 2-4, Cl -, Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

77 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 68 NO 3+, dan CO 3- ) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anion-anion dalam air umpan ditukar dengan ion OH - dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan exchanger menjadi bebas dan berkaitan dengan OH - yang lepas dari resin yang mengakibatkan terjadinya netralisasi sehingga ph air keluar anion exchanger kembali normal dan ada penambahan konsentrasi OH - sehingga ph akan cenderung basa. Batasan yang diijinkan ph (8,8-9,1), kandungan Na + = 0,08-2,5 ppm. Kandungan silika pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air pendingin dan sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gas-gas terlarut terutama O 2. Gas tersebut dihilangkan dari unit deaerator karena menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm. Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah, mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N 2 H 4 ). Adapun reaksi yang terjadi adalah: N 2 H 4 (aq) + O 2 (g) N 2 (g) + 2 H 2 O (l) Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

78 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Air proses Air proses yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai air proses adalah karena faktor-faktor sebagai berikut : a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Air proses ini digunakan sebagai pelarut pada mixer, sebagai air pencuci pada rotary drum vacuum filter. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai air proses adalah : a. Partikel-partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen lain). b. Partikel-partikel kecil/mikroba (ganggang dan mikroorganisme sungai). Kebutuhan air proses dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Kebutuhan air proses No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan ( kg/jam ) 1 M Mixer 8974, RDVF Rotary DrumVacuum Filter 224,2000 Jumlah 9198,7396 kg/jam Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

79 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 70 Total kebutuhan air proses = 9198,7396 kg/jam Densitas air pada 30 o C adalah = 994,3965 kg/m 3 (Geankoplis, 2003) Air Pendingin Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang lokasinya tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut : a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai pendingin adalah partikel-partikel besar/makroba dan partikel-partikel kecil/mikroba sungai yang dapat menyebabkan fouling pada alat-alat proses. Adapun persyaratan air yang akan digunakan sebagai pendingin adalah : Kekeruhan maksimal 3 ppm Bukan air sadah Bebas bakteri Bebas mineral Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

80 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 71 Kebutuhan air pendingin dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Kebutuhan air pendingin No. Alat Kebutuhan ( kg/jam ) 1 Reaktor , Mixer 2834,6857 Total ,2823 kg/jam Jumlah air yang digunakan adalah sebesar ,2823 kg/jam. Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air pendingin sebesar ,7282 kg/jam Air Umpan Boiler Untuk kebutuhan air umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut : a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut. b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming) Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

81 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 72 c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming) Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi. Pengolahan air umpan boiler Air yang berasal dari sungai belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah-masalah seperti : Pembentukan kerak pada boiler Terjadinya korosi pada boiler Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi : 1. Kation Exchanger Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenis C-300 dengan notasi RH 2. Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah: 2NaCl + RH > RNa HCl (4.1) Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

82 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 73 CaCO 3 + RH > RCa + H 2 CO 3 (4.2) BaCl 2 + RH > RBa + 2 HCl (4.3) Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan larutan H 2 SO 4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah: RNa 2 + H 2 SO > RH 2 + Na 2 SO 4 (4.4) RCa + H 2 SO > RH 2 + CaSO 4 (4.5) RBa + H 2 SO > RH 2 + BaSO 4 (4.6) 2. Anion Exchanger Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH) 2. Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah: R(OH) HCl > RCl H 2 O (4.7) R(OH) 2 + H 2 SO > RSO H 2 O (4.8) R(OH) 2 + H 2 CO > RCO H 2 O (4.9) Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah: RCl NaOH > R(OH) NaCl (4.10) RSO NaOH > R(OH) Na 2 SO 4 (4.11) RCO NaOH > R(OH) Na 2 CO 3 (4.12) Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

83 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Deaerasi Merupakan proses penghilangan gas - gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat merusak baja. Gas gas ini kemudian dibuang ke atmosfer. 4. Tangki Umpan Boiler Unit ini berfungsi menampung air umpan boiler dengan waktu tinggal 24 jam. Ke dalam tangki ini ditambahkan bahan-bahan yang dapat mencegah korosi dan kerak, antara lain: a. Hidrazin (N 2 H 4 ) Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Adapun reaksi yang terjadi adalah: N 2 H 4 (aq) + O 2 (g) N 2 (g) + 2 H 2 O (l) (4.13) b. NaH 2 PO 4 Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi adalah: 2 NaH 2 PO NaOH + 3 CaCO 3 Ca 3 (PO 4 ) Na 2 CO H 2 O (4.14) Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

84 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 75 Kebutuhan steam dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam No. Alat Kebutuhan ( kg/jam ) 1. Heater ,8355 Total ,8355 kg/jam Jumlah air yang digunakan adalah sebesar ,8355 kg/jam. Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler sebesar 2.201,1671 kg/jam Air konsumsi umum dan sanitasi Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari air sungai. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik : a. Suhu di bawah suhu udara luar b. Warna jernih c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

85 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 76 Syarat kimia : a. Tidak mengandung zat organik b. Tidak beracun Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri bakteri, terutama bakteri yang pathogen. Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi dapat dilihat pada tabel 4.4. Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi No Nama Unit Kebutuhan ( kg/hari) 1. Perkantoran Laboratorium Kantin Hidran/Taman Poliklinik 800 Total kg/hari 617,7083 kg/jam Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

86 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 77 Total Kebutuhan air sungai yang harus disediakan dapat dilihat pada tabel 4.5. Tabel 4.5 Total Kebutuhan air sungai yang harus disediakan No Kebutuhan Jumlah air (kg/jam) 1. Air proses 9.198, Make up air pendingin , Make up air umpan boiler 2.201, Air konsumsi dan sanitasi 617,7083 Total ,3433 kg/jam Untuk keamanan dipakai 10 % lebih, maka : Total kebutuhan = ,8776 kg/jam Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik gipsum ini digunakan sebagai media pemanas mixer dan heat exchanger. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler. Steam yang dihasilkan dari boiler ini mempunyai suhu 200 o C dan tekanan 15,539 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar ,8355 kg/jam. Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi dan make up blowdown pada boiler maka, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah ,419 kg/jam. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

87 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 78 Perancangan boiler : Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam Steam yang dihasilkan : T = 392 F P= 225,52 psia λsteam = 4.537,6412 BTU/lbm Untuk tekanan > 200 psia, digunakan boiler jenis water tube boiler. Menentukan luas penampang perpindahan panas Daya yang diperlukan boiler untuk menghasilkan steam dihitung dengan persamaan : ms.( h hf ) Daya 970,3x34,5 Dengan : ms = massa steam yang dihasilkan h = entalpi steam pada P dan T tertentu hf = entalpi umpan (BTU/lbm) = ,0832 lb/jam = 833,3711 BTU/lbm = 259,9208 BTU/lbm Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 649,6252 HP ditentukan luas bidang pemanasan = 12 ft 2 /HP Total heating surface = 7795,5027 ft 2 Perhitungan kapasitas boiler Q = ms (h hf) Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

88 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 79 = ,77 BTU/jam Kebutuhan bahan bakar Bahan bakar yang digunakan adalah IDO (Industrial Diesel Oil) Heating value (H V ) = ,0906 BTU/lb Densitas (ρ) = 50,5664 lb/ft 3 Jumlah bahan bakar IDO untuk memenuhi kebutuhan panas yang ada sebanyak 1134,0238 L/jam Spesifikasi boiler yang dibutuhkan : Kode : B-01 Fungsi Jenis Jumlah Tekanan steam : Memenuhi kebutuhan steam : Water tube boiler : 1 buah : 225,524 psia (15,5 atm) Suhu steam : 392 o F (200 o C) Efisiensi : 80 % Bahan bakar : IDO Kebutuhan bahan bakar : 1134,0238 L/jam Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik gipsum ini diperkirakan sebesar 100 m 3 /jam, tekanan 100 psi dan suhu 35 o C. Alat untuk menyediakan udara Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

89 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 80 tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm. Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan : Kode Fungsi Jenis Jumlah Kapasitas Tekanan suction Tekanan discharge Suhu udara : KU-01 : Memenuhi kebutuhan udara tekan : Single Stage Reciprocating Compressor : 1 buah : 100 m 3 /jam : 14,7 psi (1 atm) : 100 psi (6,8 atm) : 35 o C Efisiensi : 80 % Daya kompresor : 11 HP Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik gipsum ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan : a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

90 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 81 Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 2. Listrik untuk penerangan 3. Listrik untuk AC 4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 5. Listrik untuk alat-alat elektronik Besarnya kebutuhan listrik masing masing keperluan di atas dapat diperkirakan sebagai berikut : Listrik untuk keperluan proses dan utilitas Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan keperluan pengolahan air dapat dilihat pada tabel 4.6. Tabel 4.6 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas Nama Alat Jumlah HP Total HP R RVF RD B P ,60 0,6000 P ,50 0,50 P ,50 1,500 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

91 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 82 Nama Alat Jumlah HP Total HP P ,00 60,000 P ,75 0,750 M ,00 BC 1 0,50 0,50 BE ,50 1,50 BE ,50 1,50 BE ,50 1,50 SC 1 21,00 21,00 PWT ,75 0,75 PWT ,00 2,00 PWT ,05 0,05 PWT ,05 0,05 PWT ,75 0,75 PWT ,05 0,05 PWT ,25 0,25 PWT ,00 2,00 PWT ,75 0,75 PWT ,25 0,25 PU 1 18,00 18,00 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

92 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 83 Nama Alat Jumlah HP Total HP FL 1 0,50 0,50 FN 2 2,00 4,00 KU 1 11,00 11,00 Total 283,75 HP Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 283,75 HP. Diperkirakan kebutuhan listrik untuk alat yang tidak terdiskripsikan sebesar ± 20 % dari total kebutuhan. Maka total kebutuhan listrik adalah 340,50 HP atau sebesar 507,82 kw Listrik untuk penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan: L = a.f/u.d dengan : L : Lumen per outlet a : Luas area, ft 2 F : foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 6 th ed) U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 6 th ed) D : Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 6 th ed) Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

93 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 84 Tabel 4.7 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan Bangunan Luas, m 2 Luas, ft 2 F U D F/U.D Pos keamanan , ,42 0,75 63,49 Parkir , ,49 0,75 27,21 Musholla , ,55 0,75 48,48 Kantin , ,51 0,75 52,29 Kantor , ,6 0,75 77,78 Poliklinik , ,56 0,75 47,62 Ruang kontrol , ,56 0,75 95,24 Laboratorium , ,56 0,75 95,24 Proses , ,59 0,75 67,80 Utilitas , ,59 0,75 22,60 Ruang generator , ,51 0,75 26,14 Bengkel , ,51 0,75 104,58 Garasi , ,51 0,75 26,14 Gudang , ,51 0,75 26,14 Pemadam , ,51 0,75 52,29 Jalan dan taman ,70 5 0,55 0,75 12,12 Area perluasan ,23 5 0,57 0,75 11,70 Jumlah ,0 Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

94 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 85 Jumlah lumen : untuk penerangan dalam ruangan = ,956 lumen untuk penerangan bagian luar ruangan = ,176 lumen Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40 W mempunyai lumen (Tabel 18 Perry 6 th ed.). Jadi jumlah lampu dalam ruangan = ,956 / = 2606 buah Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt, dimana lumen output tiap lampu adalah lumen (Perry 6 th ed.). Jadi jumlah lampu luar ruangan = ,176 / = 399 buah Total daya penerangan = ( 40 W x W x 399 ) = W = 144,140 kw Listrik untuk AC Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar Watt atau 15 kw Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar Watt atau 10 kw. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

95 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 86 Tabel 4.8 Total kebutuhan listrik pabrik No. Kebutuhan Listrik Tenaga listrik, kw 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 507, Listrik untuk keperluan penerangan 144, Listrik untuk AC Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 10 TOTAL 676,962 kw Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output sebesar 846,202 kw. Dipilih menggunakan generator dengan daya 1000 kw, sehingga masih tersedia cadangan daya sebesar 153,80 kw. Spesifikasi generator yang diperlukan : Jenis Jumlah Kapasitas / Tegangan : AC generator : 1 buah : 1000 kw ; 220/360 Volt Efisiensi : 80 % Bahan bakar : IDO Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

96 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah IDO (Industrial Diesel Oil). IDO diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan IDO sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan : 1. Mudah didapat 2. Lebih ekonomis 3. Mudah dalam penyimpanan Bahan bakar solar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Specific gravity : 0,8124 Heating Value : Btu/lb Efisiensi bahan bakar : 80% Densitas : 50,5664 lb/ft 3 a. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler Kebutuhan bahan bakar = 1134,0238 L/jam b. Kebutuhan bahan bakar untuk generator Kapasitas generator = 1000 kw = ,09 Btu/jam Kebutuhan bahan bakar = 142,35 L/jam Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

97 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Laboratorium Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk memperoleh data data yang diperlukan. Data data tersebut digunakan untuk evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian mutu. Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk. Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi. Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang mempunyai tugas pokok antara lain : a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan lainlain yang berkaitan langsung dengan proses produksi Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

98 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 89 Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non-shift. 1. Kelompok shift Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 3 shift. Masing masing shift bekerja selama 8 jam. 2. Kelompok non-shift Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagent kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara lain : a. Menyediakan reagent kimia untuk analisa laboratorium b. Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi c. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1. Laboratorium fisik 2. Laboratorium analitik 3. Laboratorium penelitian dan pengembangan Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

99 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Laboratorium Fisik Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan pemeriksaan dan pengamatan terhadap semua arus yang berasal dari proses maupun tangki, jadi pemeriksaan dan pengamatan dilakukan terhadap bahan baku dan produk akhir. Kerja dan tugas laboratorium ini adalah melakukan analisa terhadap sifat sifat fisika dan kandungan kimiawi bahan baku dan produk akhir Laboratorium Analitik Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk mengenai sifat sifat kimianya. Analisa yang dilakukan, yaitu : Analisa bahan baku Analisa bahan baku batuan kapur yang dilakukan antara lain ; uji kemurnian, uji ukuran dan uji kadar air. Sedangkan untuk bahan baku asam sulfat dilakukan beberapa analisa antara lain ; specific gravity, uji kemurnian dan uji ph. Analisa komposisi produk utama Jenis analisa yang dilakukan antara lain ; uji kemurnian, uji ukuran dan uji kadar air. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

100 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya : Diversifikasi produk Perlindungan terhadap lingkungan Disamping mengadakan penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku. Alat analisa penting yang digunakan antara lain : 1. Spektrofotometer Sinar X, untuk memeriksa kandungan pada batuan kapur dan gipsum. 2. ph meter, untuk mengetahui tingkat keasaman dan kebasaan cairan. 3. Buret, botol timbang dan alat titrasi lainnya, untuk penetapan kadar asam sulfat. 4. Oven dan botol timbang, untuk penetapan kadar air dalam batuan kapur dan gipsum. 5. Neraca Analitik, untuk menimbang sampel. 6. Hydrometer, untuk mengukur specific gravity cairan. 7. Termometer, untuk mengukur suhu. 8. Alat Pengayak US Mesh 250 dan 200, untuk analisa ukuran padatan. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

101 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id Analisa Air Air yang dianalisis antara lain: 1. Air baku 2. Air pendingin 3. Air demineralisasi 4. Air umpan boiler 5. Air limbah Parameter yang diuji antara lain warna, ph, kandungan Klorin, tingkat kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan konduktivitas air. Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain: 1. ph meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air. 2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa terlarut dalam air. 3. Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, hidrazin, turbiditas, dan kadar sulfat. 4. Peralatan titrasi, untuk mengetahui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan alkalinitas. 5. Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut dalam air. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

102 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 93 Air umpan boiler yang dihasilkan unit demineralisasi juga diuji oleh laboratorium ini. Parameter yang diuji antara lain ph, konduktivitas dan kandungan silikat (SiO 2 ), kandungan Mg 2+, Ca Unit Pengolahan Limbah Limbah yang dihasilkan dari pabrik gipsum dapat diklasifikasi : 1. Pengolahan bahan buangan cair Pengolahan limbah ini didasarkan pada jenis buangannya : a. Pengolahan air buangan sanitasi Limbah sanitasi merupakan pembuangan air yang telah dipakai untuk keperluan kantor dan pabrik lainya seperti pencucian, air masak, dan lain lain. Penanganan limbah ini tidak memerlukan hal khusus karena limbah seperti limbah rumah tangga lainya, air buangan ini tidak mengandung bahan bahan kimia yang berbahaya, yang perlu diperhatikan di sini adalah volume buangan yang diijinkan dan kemana pembuangan air limbah ini dilakukan. Proses pengolahan dari air limbah sanitasi ini adalah sebagai berikut : semua limbah sanitasi dari seluruh kawasan pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan menggunakan lumpur aktif, aerasi dan disinfektan Ca hypocloride. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

103 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat digilib.uns.ac.id 94 b. Pengolahan limbah minyak dari pompa Limbah cair yang mengandung minyak-minyak berasal dari buangan pelumas pada pompa, dan alat-alat lainnya. Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak dialirkan ke tungku pembakaran, sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke penampungan akhir, kemudian di buang. 2. Pengolahan bahan buangan padatan Limbah padat yang dihasilkan berasal dari limbah domestik, IPAL, dan limbah padat dari proses. Limbah domestik berupa sampah sampah dari keperluan sehari hari seperti kertas dan plastik, sampah tersebut ditampung di dalam bak penampungan dan selanjutnya dikirim ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Limbah yang berasal dari IPAL diurug didalam tanah yang dindingnya dilapisi dengan clay (tanah liat) agar bila limbah yang dipendam termasuk berbahaya tidak menyebar ke lingkungan sekitarnya. 3. Pengolahan limbah gas Limbah gas yang berasal dari alat alat produksi dibuang ke udara melalui stack yang mempunyai tinggi minimal 4 kali tinggi bangunan, banyaknya limbah gas yang dibuang dapat diminimalisasi dengan jalan melakukan perawatan yang rutin terhadap mesin mesin produksi sehingga pembakarannya sempurna dan dapat meminimalisasi pencemaran udara. Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium