109303994 report of samator gas kendal semarang indonesia
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTEK KERJA
UNIT PEMISAHAN UDARA PT. SAMATOR GAS KENDAL - JAWA TENGAH
(Air Separation Unit PT. Samator Gas, Kendal – Central Java )
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Diploma III Teknik Kimia
Program Diploma Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Semarang
Disusun oleh :
AGUS SUPRIYANTO NIM. L0C 008 008
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
2011
HALAMAN PENGESAHAN
Nama : Agus Supriyanto
NIM : L0C 008 008
Program Studi : Program Studi Diploma III Teknik Kimia
Fakultas : Teknik
Universitas : Diponegoro
Dosen Pembimbing : Ir. Hj. Wahyuningsih. M.Si
Judul Laporan Praktek Kerja
Bahasa Indonesia : Unit Pemisahan Udara
PT.Samator Gas, Kendal-Jawa Tengah
Bahasa Inggris : Air Separation Unit,
PT. Samator Gas, Kendal Central Java
Laporan Praktek Kerja ini telah diperiksa dan disetujui pada :
Hari :
Tanggal :
Semarang, Juli 2011 Dosen Pembimbing,
Ir. Hj. Wahyuningsih. M.Si 19540318 198603 2 001
INTISARI
PT. Samator, Kaliwungu, Kendal merupakan anak cabang dari Samator Group yang berpusat di Surabaya, Jawa Timur. PT Samator adalah suatu perusahaan yang memproduksi Oksigen, Nitrogen, dan Argon yang dibutuhkan oleh industri. Perusahaan ini didirikan pada tahun 1990 dengan nama PT. Indogas Raya Utama yang kemudian pada tahun 2004 diubah namanya menjadi PT. Samator. Unit LONA (Liquid Oxygen, Nitrogen dan Argon) PT. Samator, Kaliwungu, Kendal memproduksi oksigen, nitrogen dan argon dalam bentuk cair dan gas. Produk tersebut diperoleh dengan bahan baku udara bebas yang berasal dari sekitar pabrik. Dalam menjalankan produksi, PT. Samator, Kaliwungu, Kendal sangat memperhatikan keselamatan kerja antara lain dengan adanya kebijakan HSE (Health, Safety, and Environment).
Proses pembuatan oksigen, nitrogen dan argon ini terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama yaitu langkah persiapan bahan baku untuk menghilangkan impuritas yang ada pada udara umpan serta mengatur kondisi (suhu dan tekanan) udara umpan agar siap dipisahkan. Langkah kedua yaitu proses pembentukan produk yang didasarkan pada operasi pemisahan secara difusi dalam hal ini adalah distilasi bertingkat yang dijalankan pada suhu yang sangat rendah. Proses ini merupakan proses cryogenik yaitu proses dengan suhu operasi dibawah -100 0C. Langkah ketiga adalah pemurnian produk yang dihasilkan.
Dalam memproduksi oksigen, nitrogen dan argon, Unit LONA PT. Samator menggunakan pesawat produksi yang berada dibawah lisensi Teisan, Jepang. Sedangkan utilitas yang digunakan berupa penyediaan air, listrik, refrigerant dan udara tekan.
PT. Samator merupakan pabrik yang ramah lingkungan karena hampir tidak mengeluarkan limbah yang berbahaya bagi lingkungan. Untuk menjaga kualitas dari produk yang dihasilkan, maka di PT. Samator terdapat bagian Quality Control. Kapasitas produksi yang dihasilkan adalah untuk produk LOX (Liquid Oksigen) 2000 Nm3/jam dengan kemurnian 99,6 %. LIN (Liquid Nitrogen) 1000 Nm3/jam dengan kemurnian 99,999 % sedang LAR (Liquid Argon ) 60 Nm3/jam dengan kemurnian 99,999 %.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Laporan Kerja Praktek di
Unit Pemisahan Udara PT. Samator Gas Cabang Kendal, Semarang – Jawa
Tengah.
Laporan kerja praktek ini disusun dan diajukan sebagai syarat mata kuliah
untuk menyelesaikan studi di Program Studi Diploma III Teknik Kimia Universitas
Diponegoro, Semarang.
Penyusun memperoleh kesempatan Kerja Praktek di PT. Samator Gas
Cabang Kendal, Semarang yang telah dilaksanakan pada tanggal 1-28 Februari
2011.
Tugas dan laporan kerja praktek ini terwujud atas bantuan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima
kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Edy Supriyo, MT. selaku ketua Jurusan DIII Teknik Kimia
Universitas Diponegoro.
2. Ibu Ir.Hj. Wahyuningsih, M.Si. selaku dosen pembimbing Laporan Kerja
Praktek atas waktu dan bimbingannya.
3. Ibu Ir. Margaretha Tuti Susanti, MP. Dan Bapak M. Endy Yulianto, ST. MT.
selaku dosen wali kelas A 2008.
4. Bapak Ir. Muhammad Rifa’i selaku Manager Produksi Unit Pemisahan Udara
dan Hidrogen Plant PT. Samator Kendal sekaligus sebagai pembimbing
lapangan pada kerja praktek ini.
5. Bapak Zulfa selaku Supervisor Produksi Unit Pemisahan Udara dan
Hidrogen PT. Samator, Kaliwungu Kendal.
6. Bapak Anwar, ST selaku Supervisor Quality Control PT. Samator, Kaliwungu
Kendal.
7. Seluruh staff karyawan PT. Samator Kaliwungu Kendal yang telah
memberikan pengarahan dan bimbingan dalam pelaksanaan Kerja Praktek.
8. Teman-teman Bunga Sakura angkatan 2008 kelas A yang telah membantu
dan memberikan semangat dalam penyusunan laporan Praktek Kerja ini.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan Kerja
Praktek ini yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu.
Penyusun menyadari bahwa laporan kerja praktek ini masih jauh dari kata
sempurna, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun senantiasa
penyusun harapkan. Semoga laporan ini bermanfaat dan berguna bagi semua
pihak, khususnya mahasiswa Teknik Kimia.
Semarang, 8 Juli 2011
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... .i
HALAMAN PENGESAHAN.........................………………………………..…ii
INTISARI .................................................................................................. iii
KATA PENGANTAR .................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... x
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Berdirinya Pabrik .................................................... .1
1.2 Gambaran Umum Pabrik ................................................................ .2
1.2.1 Bahan Baku dan Bahan Pembantu ........................................... .2
1.2.2. Produk Unit Air Separation Plant Liquid Oksigen,
Nitrogen, Argon ......................................................................... .5
1.2.3 Unit-unit Dalam Pabrik...................................................................7
1.2.4 Organisasi Perusahaan ............................................................. 8
1.2.4.1 Struktur dan Job Diskripsi ...................................................... 8
1.2.4.2 Fasilitas Penunjang ............................................................... 12
1.2.4.3 Jumlah dan Pendidikan Karyawan ........................................ 13
1.2.4.3 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ....................................... 13
1.2.5 Lokasi Pabrik.............................................................................. 16
1.2.6 Sistem Pemasaran Hasil ............................................................ 17
1.2.7 Penambahan Limbah .................................................................... 18
1.3 Layout Pabrik ....................................................................................... 20
1.4 Layout Alat ........................................................................................... 21
1.4.1 Cold Box ........................................................................................ 22
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Baku Dan Bahan Pembantu ................................................. 24
2.1.1 Bahan Baku .............................................................................. 24
2.1.2 Bahan Pembantu ...................................................................... 28
2.2 Tinjauan Proses .............................................................................. 29
2.2.1 Proses Pemisahan Udara Secara Kriogenik
Untuk Produksi Gas dan Nitrogen Cair ...................................... 32
2.2.2 Proses Pemisahan Udara Secara Kriogenik
Untuk Produksi Gas dan Oksigen Cair ....................................... 33
2.2.3 Proses Pendinginan Dan Pencairan Udara ................................ 35
2.2.4 Proses Produksi Oksigen dan Nitrogen ...................................... 36
2.2.5 Jenis – Jenis Kolom Distilasi Pada Pemisahan
Oksigen dan Nitrogen ................................................................. 38
2.2.5.1 Kolom Tunggal Linde ............................................................. 38
2.2.5.2 Kolom Ganda Linde ............................................................... 40
2.2.5.3 Packed Tower ........................................................................ 42
BAB III DESKRIPSI PROSES
3.1 Persiapan Bahan .............................................................................. 45
3.1.1 Bahan Baku ................................................................................ 45
3.1.2 Bahan Pembantu ........................................................................ 45
3.2 Tahapan Proses................................................................................ 47
3.2.1 Langkah Persiapan Bahan Baku .............................................. 47
3.2.1.1 Penekanan dan Pemurnian .................................................. 47
3.2.1.2 Pendinginan ......................................................................... 51
3.2.2 Langkah Pembentukan Produk ................................................. 52
3.2.3 Langkah Pemunian Produk Argon ............................................. 55
3.2.4 Pengisian Produk ke Storage Tank, Lorry Tank
Dan Tabung Produk .................................................................. 58
BAB IV SPESIFIKASI ALAT
4.1 Spesifikasi Alat................................................................................ 62
4.1.1 Unit Penyediaan Udara Umpan ............................................... 62
4.1.2 Unit Pendingin .......................................................................... 67
4.1.3 Unit Pemisahan Udara Umpan ................................................. 69
4.1.4 Unit Produksi Argon Murni........................................................ 76
4.2 Gambar dan Cara Kerja Pesawat Utama ......................................... 79
4.2.1 Unit Moleculer Sieve Adsorber (T-18 A/B) .................................. 79
4.2.2 High Pressure Column(K-50) ..................................................... 82
4.2.3 Lower Pressure Column(K-51) ................................................... 84
4.2.4 Air Exchanger ............................................................................ 87
BAB V NERACA MASSA DAN NERACA PANAS
5.1 Dasar Teori ........................................................................................ 92
5.1.1 Neraca Massa....................................................................................92
5.1.2 Neraca Panas....................................................................................94
5.2 Neraca Massa PT.Samator – Kendal ................................................. 101
5.3 Neraca Panas PT.Samator – Kendal....................................................109
BAB VI UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
6.1. Utilitas....................................................................................................118
6.1.1 Penyediaan Air..................................................................................118
6.1.1.1 Penyediaan Air Minum...............................................................119
6.1.1.2 Penyediaan Air Pendingin..........................................................120
6.1.1.3 Proses Pengolahan Air Pendingin .......................................... 122
6.1.2 Penyediaan Tenaga Listrik..............................................................127
6.1.3 Penyediaan Refrigerant ............................................................... 128
6.1.4 Penyediaan Udara Tekan...............................................................128
6.2 Pengolahan Limbah..............................................................................129
BAB VII LABORATORIUM
7.1. Analisa Bahan Baku ......................................................................... 131
7.2 Analisa Bahan Setengah Jadi .......................................................... 132
7.3. Analisa Produk ................................................................................. 134
BAB VIII PENUTUP
8.1. Kesimpulan ..................................................................................... 138
8.2. Saran ............................................................................................. 139
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………140
LAMPIRAN……………………………………………………………………….141
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur Organisasi Perusahaan ............................................ 10
Gambar 2. Struktur Organisasi Bagian Produksi ..................................... 11
Gambar 3. Lay Out Pabrik ...................................................................... 20
Gambar 4. Lay Out Alat Plant LONA ....................................................... 21
Gambar 5. Pemisahan Udara Kriogenik Untuk Produksi Nitrogen ........... 33
Gambar 6. Pemisahan Udara Kriogenik Untuk Produksi Oksigen ............ 35
Gambar 7. Sistem Linde Kolom Tunggal.....................................................39
Gambar 8. Sistem Linde Kolom Ganda.......................................................41
Gambar 9. Packed Tower.............................................................................43
Gambar 10. Diagram Alir Proses ..................................................................61
Gambar 11. Molecular Sieve Adsorber (T-18 A/B) .................................... 81
Gambar 12. High Pressure Column (K-50) ................................................ 83
Gambar 13. Low Pressure Column (K-51) ................................................. 86
Gambar 14. Air Exchanger ........................................................................ 88
Gambar 15. Blok Diagram Penyediaan Air Pendingin................................126
Gambar 16. Diagram Neraca Massa Over All.......................................167
Gambar 16. Diagram Neraca Panas Over All.......................................205
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi Komponen Penyusun Udara ................................. ......2
Tabel 2.Kandungan Impuritas Dalam Udara Umpan ............................ ......3
Tabel 3. Sifat Fisik Komponen Udara ................................................... ......3
Tabel 4. Komposisi Gas Kering Dalam Udara...............................................24
Tabel 5. Neraca Massa Kompresor Udara.. ......................................... ......101
Tabel 6. Neraca Massa High Level Freon .................................................. 101
Tabel 7. Neraca Massa Moleculer Sieve .................................................... 102
Tabel 8. Neraca Massa High Pressure Column ......................................... 102
Tabel 9. Neraca Massa Low pressure Column........................................... 103
Tabel 10. Neraca Massa Argon Column .................................................... 104
Tabel 11. Neraca Massa Deoxo Tower ...................................................... 105
Tabel 12. Neraca Massa Pure Argon Column ............................................ 105
Tabel 13. Neraca Massa Total ................................................................... 106
Tabel 14. Neraca Panas Kompresor Udara ............................................... 109
Tabel 15. Neraca Panas Reactivation Exchanger ...................................... 119
Tabel 16. Neraca Panas After Cooler ........................................................ 110
Tabel 17. Neraca Panas High Level Freon ................................................ 110
Tabel 18. Neraca Panas Air Exchanger ..................................................... 111
Tabel 19. Neraca Panas Sub Cooler .......................................................... 112
Tabel 20. Neraca Panas High Pressure Column ........................................ 113
Tabel 21. Neraca Panas Low Pressure Column ...................................…....113
Tabel 22. Neraca Panas Argon Column .......................................................115
Tabel 23. Neraca Panas Pure Argon Column...............................................116
Tabel 24. Neraca Panas Total.......................................................................117
Tabel 25. Syarat Kualitas Baku Air................................................................119
Tabel 26. Syarat Baku Air Mutu Air Pendingin ........................................... 121
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Perhitungan Neraca Bahan Total ............................................... 141
Lampiran Perhitungan Neraca Panas Total ............................................... 168
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Didirikannya Pabrik
PT Samator didirikan oleh Bapak Arief Harsono pada tanggal 22 Juli 1975
dengan membangun pabrik acetylen di Surabaya sebagai awal bergerak dalam
bidang gas industri. Selain itu juga memproduksi karbondioksida (CO2) dan
nitrogen (N2) dan pada tahun 1984 mengalami perkembangan dengan
memproduksi oksigen (O2).
Pada tahun 1988 PT Samator mendirikan kelompok usaha SAMATOR
yang melakukan perluasan usaha baik dibidang gas industri, industri kimia,
industri sepatu, properti, kosmetik dan plastik, lembaga keuangan dan
perdagangan. Divisi gas industri SAMATOR Group yang telah berkembang
selama lebih dari 25 tahun saat ini merupakan salah satu produsen gas industri
yang terbesar di Indonesia yang memproduksi acetylen, oksigen cair dan gas,
nitrogen cair dan gas, argon cair dan gas, karbondioksida cair dan gas, dry ice,
hidrogen serta mixed gas. Industri ini berkembang ke Solo, Gresik, Padang,
Kalimantan, Semarang, dan Jakarta dibawah naungan SAMATOR Group dan di
daerah Semarang tepatnya di Kendal didirikan PT Indogas Raya Utama yang
memproduksi oksigen, nitrogen dan argon dalam bentuk cair dan gas atau Liquid
Oksigen, Nitrogen, dan Argon (LONA). PT Indogas Raya Utama didirikan pada
tahun 1990 dan mulai beroperasi pada tahun 1992. Plant LONA PT Indogas
Raya Utama mendapat lisensi mesin dari Teisan TK, Jepang. Pada tahun 1995
didirikan plant hidrogen (H2) dan mulai dioperasikan pada 6 bulan berikutnya
dengan proses electrolytic dari Toronto, Canada. Pada tahun 2004 PT
Indogas Raya Utama diubah namanya menjadi PT Samator.
1.2 Gambaran Umum Pabrik
1.2.1 Bahan Baku dan Bahan Pembantu
Bahan baku yang digunakan PT Samator untuk plant LONA adalah udara
bebas yang diambil dari udara sekitar pabrik, dengan spesifikasi bahan baku
sebagai berikut :
Wujud : gas
Kenampakan : tidak berwarna
Komposisi rata-rata penyusunnya adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Komposisi Komponen Penyusun Udara Komponen % volume % berat
Nitrogen (N2)
Oksigen (O2)
Argon (Ar)
Karbondioksida (CO2)
Hidrogen (H2)
Neon (Ne)
Helium (He)
Kripton (Kr)
Xenon (Xe)
Impuritas
78,11000
20,92700
0,93000
0,03000
0,00010
0,00180
0,00050
0,00010
0,00001
0,00049
75,47000
23,20000
1,28000
0,00046
0,00001
0,00120
0,00007
0,00030
0,00004
0,04792
(Reff. Manual Instruction of Plant)
Batas maksimal impuritas untuk kelancaran proses produksi pada PT. Samator
Gas adalah sebagai berikut:
Tabel 2 Kandungan Impuritas dalam Udara Umpan yang Berpengaruh pada Proses Produksi
Impuritas Batas maksimal
Debu
H2O
CO2
1 mg / Nm3
2 ppm
2 ppm
(Reff. Manual Instruction of Plant)
Sifat-sifat fisis komponen udara dapat dilihat pada tabel 3 :
Tabel 3 Sifat-sifat Fisis Komponen Udara Sifat fisis Udara O2 N2 Ar
BM
Densitas gas, kg/ m3
Volume jenis, m3 /kg
TD/cair, 0C
Tc, 0C
Pc, atm
c, kg/m3
28,96
1,2928
0,773
-193
-140,7
37,2
0,31
32
1,4292
0,700
-182,97
-118,8
49,7
0,43
28,06
1,2505
0,799
-195,81
147,10
33,5
0,311
39,944
1,7828
0,56
-185,9
-122,4
48,0
0,531
(Reff. Manual Instruction of Plant)
Sedangkan bahan pembantu yang digunakan di unit LONA antara lain :
a. Alumina gel
Alumina gel digunakan sebagai pengering gas. Macam-macam gas yang
dapat dikeringkan : Udara, argon, helium, hydrogen, metana, etana, propane,
asetilen, dan uap air.
Spesifikasinya adalah sebagai berikut :
Wujud : padat
Bentuk : kristal porous
Surface area : 360 m2 / gr
Spesific heat : 0,24 Cal / gr0C
Bulk density : 50 lb / ft3
Reactivation temperatur : 300 – 600 0F
b. Molekular sieve
Merupakan zeolit buatan dengan pori-pori yang sangat kecil, digunakan
sebagai adsorber CO2 (menyerap CO2 agar tidak terbentuk dry ice di pipa
atau exchanger yang menyebabkan penyumbatan). Tipe molecular sieve
yang terdapat di pasaran antara lain : 3A (potassium), 4A (sodium), 8A/10X
(kalsium), serta 9A/13X (sodium), yang masing-masing memiliki fungsi serta
ukuran yang berbeda.
c. Gas Hidrogen
Gas Hidrogen ini digunakan sebagai pengikat Oksigen pada proses
pemurnian gas Argon.
(Sumber: Manual Instruction of Plant)
1.2.2 Produk unit Air Separation Plant Liquid Oksigen, Nitrogen, Argon
a. Gas Oksigen
Wujud : gas
Kenampakan : tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa
Tekanan : 150 kg / cm2g
Kemurnian : 99,1 %
b. Oksigen Cair
Wujud : cair
Kenampakan : tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna
Tekanan : 4,8 kg / cm2g
Suhu : - 183 0C
Kemurnian : 99,6 %
Impuritas : Nitrogen dan argon 0,4 %
c. Gas Nitrogen
Wujud : gas
Kenampakan : tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna
Tekanan : 150 kg / cm2g
Standart : Ultra High Purity max 3 ppm O2, 3 ppm H2O
High Purity max 6 ppm O2, 5 ppm H2
Industrial grade max 10 ppm O2
d. Nitrogen cair
Wujud : cair
Kenampakan : tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna
Tekanan : 5,1 kg / cm2g
Suhu : -191 0C
Kemurnian : 99,999 %
Impuritas : oksigen 1 ppm
e. Argon cair
Wujud : cair
Kenampakan : tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna
Tekanan : 2,7 kg / cm2g
Suhu : -185 0C
Kemurnian : 99,999 %
Impuritas : oksigen 1 ppm dan nitrogen 1 ppm
f. Argon gas
Wujud : gas
Tekanan : 150 kg / cm2g
Standart : Ultra High Purity max 3 ppm O2, 3 ppm H2O
High Purity max 6 ppm O2, 5 ppm H2
Industrial grade max 10 ppm O2
1.2.3 Unit-unit dalam pabrik
Unit-unit yang ada di PT. Samator adalah
1. Unit LONA
Unit ini memproduksi liquid oksigen, nitrogen, dan argon dengan
menggunakan bahan baku dari udara atmosfir. Kapasitas produksi dari liquid
oksigen adalah 2000 Nm3/jam, liquid argon 60 Nm3/jam, serta liquid nitrogen
1000 Nm3/jam. Prinsip pemisahan udara berdasarkan adanya beda fase yang
disebabkan titik didihnya pada tekanan atmosfir.
2. Unit Utilitas
Adalah unit yang menyediakan bahan penunjang untuk kegiatan dan
operasi produksi yang meliputi :
a. Penyediaan air minum, air pendingin
b. Penyediaan listrik
c. Penyediaan refrigerant
d. Penyediaan gas untuk instrumen
3. Unit Laboratorium
Unit laboratorium bertujuan untuk mendapatkan hasil produksi yang
beragam, waktu yang seoptimal mungkin sehingga dapat menekan biaya
produksi, juga pada produksi ini dilakukan analisa proses produksi, hasil
produksi dan penunjang hasil produksi.
1.2.4 Organisasi Perusahaan
1.2.4.1 Struktur dan Job Diskripsi
Organisasi dan operasional PT Samator dalam usaha menata
manajemen perusahaan dan mengatur kebijakan diawasi dan dikendalikan
secara langsung oleh General Manager dan menggunakan sistem garis, dimana
pertanggungjawaban berjalan dari bawah ke atas dan kebijakan dari atas ke
bawah. Kebijakan dilaksanakan oleh General Manager yang dibantu oleh
beberapa manager bagian yaitu :
Manager Akuntansi / keuangan
Manager Umum / personalia
Manager Produksi
Manager Penjualan
Para manager melaksanakan tugasnya dengan membawahi para
supervisor. Supervisor ini bertugas mengkoordinir kerja para operator sesuai
dengan bidangnya masing-masing.
Dalam mempertanggungjawabkan bidang keuangan, manager keuangan
secara periodik menyampaikan laporan bulanan kepada direksi tentang neraca
bulanan, mutasi kas, bank bulanan, laporan penjualan serta laporan lain yang
diminta direksi.
Secara lengkap struktur organisasi PT Samator dapat dilihat pada
gambar 1 sedangkan struktur organisasi bagian produksi dapat dilihat pada
gambar 2. Tugas dan wewenang dari kepala cabang dan manager adalah :
1. Kepala Cabang (General Manager)
Memimpin aktivitas-aktivitas produksi, penjualan umum, personalia/
administrasi, akuntansi, termasuk didalamnya memberikan bimbingan,
mengkoordinasi dan melakukan pengawasan sesuai dengan kebijaksanaan
yang telah diterapkan.
2. Manager Akuntansi / keuangan
Membantu kepala cabang dalam mengatur, mencatat, mengawasi keuangan
perusahaan sekaligus membuat anggaran belanja perusahaan serta
mengadakan analisa dan pengawasan terhadap pelaksanaan anggaran yang
telah ditetapkan.
Gambar 2 Struktur Organisasi Bagian Produksi PT Samator
(Sumber: Instruksi Kerja Yanaco PES 1000,2008)
3. Manajer Umum/ Personalia
Memikirkan, merumuskan, mengelola personalia dan rumah tangga serta
melaksanakan kebijakan dalam bidang pembelanjaan, pembiayaan, rencana
anggaran, pembukuan dan kesejahteraan pegawai sesuai dengan ketetapan
direksi.
4. Manager Produksi
Membantu kepala cabang dalam memikirkan dan merumuskan dalam bidang
teknik atau produksi serta melaksanakan kebijakan tersebut.
5. Manager Penjualan
Membantu kepala cabang dalam memikirkan, merumuskan, menganalisa dan
melaksanakan kebijaksanaan perusahaan dalam bidang penjualan hasil
produksi dan barang dagangan.
1.2.4.2 Fasilitas Penunjang
Selain memberikan gaji, PT. Samator juga memberikan fasilitas-fasilitas
untuk kesejahteraan karyawannya, yaitu :
1. Asuransi tenaga kerja
2. Seragam bagi karyawan
3. Koperasi karyawan
4. Pengobatan
5. Kantin makan karyawan
6. Tempat ibadah atau mushola
7. Tunjangan perkawinan
8. Tunjangan Hari Raya
9. Tunjangan hari tua
10. Tunjangan kematian
1.2.4.3 Jumlah dan Pendidikan Karyawan
Jumlah karyawan PT. Samator adalah 131 orang yang terdiri dari :
- Bagian Pemasaran : 46 orang
- Bagian Produksi : 41 orang
- Bagian Akuntansi dan keuangan : 15 orang
- Bagian Personalia dan Umum : 29 orang
Sedangkan untuk pembagian jam kerja karyawan PT. Samator terbagi
dalam dua bagian yaitu karyawan shift dan karyawan staff.
Karyawan shift dibagi menjadi tiga yaitu :
Shift A : jam 07.00 – 15.00 WIB
Shift B : jam 15.00 – 23.00 WIB
Shift C : jam 23.00 – 07.00 WIB
Pergantian shift dilakukan tiap 2 hari sekali dengan 2 kali hari libur.
Karyawan staff :
- Hari Senin – Jum’at : jam 08.00 – 16.00 WIB
- Hari Sabtu : Jam 08.00 – 14.00 WIB
- Hari Minggu : libur
1.2.4.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja
Kebijakan Keselamatan dan Kesehatan Kerja serta Perlindungan
Lingkungan. Kebijakan PT Samator adalah seluruh kegiatan operasinya dengan
mengutamakan perlindungan terhadap lingkungan hidup dan keselamatan serta
kesehatan kerja karyawan, pelanggan dan masyarakat umum.
Peraturan-peraturan yang berkenaan dengan keselamatan kerja dalam
hal ini di PT. Samator berdasarkan atas :
- PP No. 11 tahun 1979 pasal 36
- UU No. 1 tahun 1970 Bab III pasal 3 dan 4
Tujuan Keselamatan Kerja :
Menjamin tiap pekerja atas hak dan keselamatannya dalam melaksanakan
tugas untuk kesejahteraan hidupnya, meningkatkan hasil produksi.
Menjamin keselamatan orang yang ada di lokasi kerja
Menjamin agar sumber produksi dapat dipelihara dengan baik dan dapat
digunakan secara efisien.
Menjamin agar proses produksi dapat berjalan dengan lancar tanpa
hambatan apapun.
Untuk mewujudkan hal tersebut, PT Samator memusatkan keselamatan
kerja sebagai berikut :
1. Perlindungan badan dan kepala
- coverall (pakaian kerja)
- topi pengaman
- kaos tangan
2. Perlindungan mata
Pelindung mata menggunakan lensa photocromics
3. Perlindungan kaki
Menggunakan sepatu boot laras tinggi
4. Perlindungan alat pendengaran
Penyumbat telinga
Selain hal tersebut diatas PT Samator menerapkan kebijakan Health,
Safety and Environment (HSE) yang menyatakan bahwa Samator Group taat dan
tunduk terhadap peraturan perundangan yang berkaitan dengan HSE dimanapun
Samator Group beroperasi.
Tujuan dari Samator Group yang berkenaan dengan penerapan kebijakan
HSE adalah sebagai berikut :
Memperbaiki kepedulian terhadap kesehatan, keselamatan kerja dan
lingkungan dimanapun Samator Group beroperasi.
Mengurangi limbah, menghemat energi dan mencari peluang untuk
senantiasa memperbaikinya secara terus-menerus.
Beberapa hal yang dilakukan untuk mencapai tujuan di atas adalah :
Membuat dan memelihara plant, equipment dan sistem kerja yang aman.
Membuat program untuk memastikan keselamatan kerja dan potensi bahaya
yang berkaitan dengan seluruh proses produksi yang terkendali.
Memelihara tempat kerja dalam kondisi yang aman tanpa adanya bahaya
terhadap kesehatan, keselamatan dan lingkungan.
Menyediakan alat pelindung diri yang sesuai berkaitan dengan aspek
keselamatan dan kesehatan kepada karyawan dan pengunjung.
Selalu melakukan pembaharuan dan sosialisasi terhadap kebijakan HSE
yang terbaru.
Kebijakan kebersihan lingkungan (housekeeping) adalah bagian yang tidak
terpisahkan dari kebijakan HSE dan senantiasa memastikan kebersihan
lingkungan yang baik untuk menghindari kecelakaan yang besar.
Bersihkan segala tumpahan, ceceran secepatnya sesuai dengan prosedur
yang berlaku untuk menghindari terjadinya potensi bahaya yang lebih besar
berkaitan dengan HSE. Selalu mematikan tutup (turn off) gas, air, listrik, pipa
gas dan bahan kimia apabila tidak dipergunakan.
Sistem penghargaan dan hukuman berkaitan dengan HSE tertulis dalam
peraturan perusahaan untuk memastikan bahwa kebijakan ini dilaksanakan
dengan baik.
1.2.5 Lokasi Pabrik
PT Samator berlokasi di Jalan Kaliwungu Kendal Km. 19 Desa Nolokerto,
Kecamatan Kaliwungu, Kendal, Propinsi Jawa Tengah.
Dari segi geografis dan ekonomis, lokasi tersebut cukup strategis karena
ada beberapa faktor yang mendukung, yaitu :
a. Lokasi
Kendal memiliki potensi sangat besar untuk berkembang dalam bidang
industri karena letaknya dekat dengan Semarang yang merupakan pusat
industri dan perekonomian di Jawa Tengah, sehingga dalam kegiatannya
dibidang pemasaran produk, PT Samator tidak mengalami kesulitan.
b. Bahan Baku
Udara yang merupakan bahan baku utama PT Samator diperoleh dari sekitar
pabrik yang kondisinya masih bersih dan bebas dari polutan karena
berdekatan dengan kawasan hutan buatan yang asri.
c. Transportasi
Pabrik terletak di tepi jalan raya utama Semarang-Kendal (jalur pantura)
sehingga mudah untuk mendistribusikan produk dan mendatangkan bahan
pembantu.
d. Pemasaran
Adanya konsumen besar di sekitar PT Samator yang membutuhkan gas
industri seperti pabrik Polysindo, Tensindo, industri baja, bahan makanan,
karoseri, bengkel dan rumah sakit.
1.2.6 Sistem Pemasaran Hasil
Sistem pemasaran produksi PT Samator meliputi 2 cara,yaitu :
1. Distribusi secara langsung
Sistem ini menjual produk secara langsung kepada konsumen dengan
sasarannya adalah perusahaan besar. Contohnya adalah Polysindo sebagai
konsumen langsung dengan N2. Keuntungan dari sistem ini adalah harga
lebih murah dan supplay lebih terjamin untuk konsumen, sedangkan bagi
pabrik adalah mendapatkan pelanggan tetap.
2. Distribusi tak langsung
Cara yang dilakukan adalah dangan mendirikan depot-depot yang bertujuan
untuk menjamin kecepatan pengiriman dan pemantauan pemasaran dan unit
pengisian, bertujuan untuk menghemat biaya angkut, meningkatkan volume
pembotolan serta agar lebih dekat dengan daerah pemasaran.
1.2.7 Penanganan Limbah
a. Limbah Gas
Limbah gas ini berbentuk waste gas, namun waste gas ini tidak mengandung
senyawa yang membahayakan. Komponen utama dalam waste gas adalah
nitrogen. Waste gas yang terbentuk pada bagian puncak kolom destilasi
tekanan rendah ini dipanaskan dalam air exchanger (E-20) dan digunakan
untuk regenerasi dalam molecular sieve unit pada proses heating setelah
mengalami pemanasan sehingga temperaturnya mencapai 100 0C.
Selanjutnya waste gas ini digunakan untuk menguapkan H2O dan CO2 yang
terdapat pada molecular sieve tower. Sisa dari waste gas dibuang melalui
stack / silencer. Stack ini berupa cerobong yang didesain tinggi agar waste
gas yang banyak mengandung nitrogen ini tidak mengganggu lingkungan.
b. Limbah cair
- Limbah cair ini berasal dari air buangan dari unit pemurnian pada Plant
LONA. Air buangan ini tidak mengandung mineral sehingga disebut juga
air demin. Air demin ini didinginkan dengan udara atmosfer dan jika telah
mencapai suhu kamar maka air ini bisa langsung dipompakan ke unit
pembuatan gas hidrogen dan digunakan sebagai bahan baku pembuatan
gas hidrogen secara elektrolisa.
- Limbah cair dari blowdown cooling tower yang memiliki kandungan
mineral yang sama dengan air bawah tanah, sehingga bisa langsung
dibuang ke saluran pembuangan.
c. Limbah padat
Limbah padat rumah tangga seperti sisa aktifitas kantin (bahan organik)
dibuang ke tempat pembuangan umum.
1.3 Layout Pabrik
Gambar 3 Layout Pabrik PT Samator Kendal
U
Skala 1:1000
1.4 Layout Alat Gambar 4
Layout Alat pada Plant LONA PT Samator Kendal Keterangan gambar:
1. Air Filter (E-1)
2. Air Kompresor (E-5; E-6; E-7)
3. Reactivation Exchanger (E-8)
4. After Cooler (E-3)
5. High Level Freon Cooler (E-
11. Argon Dryer (E-33; E-34)
12. Low Level Freon Cooler (E-4)
13. Turbin Expansi (E-26)
14. Cooling Tower (E-19; E-38; E-39)
U
Skala 1:750
2)
6. Water Separator (E-9)
7. Sunction Snubber (E-10; E-12; E-13)
8. Air Cooler (E-20)
9. Dust Filter (E-21)
10. Deoxo Tower (E-22)
15. Moleculer Sieve Unit (E-41; E-40)
16. Vaporizer (E-42; E-43; E-44; E-45)
17. Tangki Liquid Oksigen (E-31; E-32)
18. Tangki Liquid Nitrogen (E-27; E-30)
19. Tangki Liquid Argon (E-35; E-36)
20. Cold Box
1.4.1 Cold Box
Cold box merupakan menara isolasi tertutup yang digunakan untuk
mepertahankan temperatur dingin. Untuk mempertahankan temperatur
tersebut pada dinding cold box diberi perlit. Perlit merupakan serbuk kaca
yg sangat lembut dan sangat ringan sebagai isolator untuk
mempertahankan suhu agar tetap terjaga. Cold box di PT Samator
memiliki ketinggian 35 meter yang berguna untuk menaruh alat – alat
yang sangat reaktif terhadap panas, api, dan cahaya.
Alat – alat yang berada pada cold box antara lain:
1. Air exchanger (E-20)
2. High Pressure Colomn (K-50)
3. Low Pressure Colomn (K-51)
4. Main Condensor (E-70)
5. Subcooler Rich Liquid (E-81)
6. Subcooler Reflux Nitrogen (E-82)
7. Subcooler Reflux Nitrogen Murni (E-83)
8. Subcooler Product Liquid Nitrogen (E-85)
9. Subcooler Product Liquid Oksigen (E-84)
10. Filter Liquid Oksigen (T-96)
11. Oksigen Separator (B-51)
12. Argon Colomn (K-55)
13. Argon Condensor (E-75)
14. Recycle Exchanger (E-32)
15. Argon Reboiler (E-66)
16. Pure Argon Colomn (K-56)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Baku dan Bahan Pembantu
2.1.1 Bahan Baku
Bahan baku pada Unit Pemisahan Udara ini adalah udara bebas dari
lingkungan sekitar pabrik. Udara adalah campuran dari berbagai macam gas,
antara lain adalah Nitrogen, Oksigen, Argon dan berbagai macam gas lainnya
dalam jumlah kecil. Udara yang digunakan adalah udara yang telah dihilangkan
kandungan uap airnya atau disebut udara kering. Komponen-komponen gas
penyusun udara kering disajikan dalam tabel berikut ini :
Tabel 4. Komposisi gas kering dalam udara
No. Komponen Udara
Kering % Volume
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Nitrogen (N2)
Oksigen (O2)
Argon (Ar)
Hidrogen (H2)
Neon (Ne)
Helium (He)
Kripton (Kr)
Xenon (Xe)
Karbondioksida (CO2)
Debu dan kotoran
78,0840000
20,9460000
0,9340000
0,0000500
0,0019210
0,0005239
0,0001139
0,0000087
0,0200400
0,0133425
Jumlah 100,0000000
(George T.Austin,1996)
Udara kering ini memiliki berat molekul 28,97 gr/mol. Komponen
utama penyusun udara adalah gas Nitrogen dan Oksigen. Gas ini memiliki
kadar tertinggi dalam udara. Berikut ini adalah sifat-sifat komponen
penyusun udara :
a. Nitrogen
Sifat fisis :
Tidak berwarna dan berbau.
Berat molekul 28,0134 gr/mol.
Specific Gravity (21,11°C ; 1 atm) 0,9669.
Pada kondisi STP (standar) :
- Densitas (ρ) gas : 1,2505 kg/m3
- Temperatur titik tripel : -210,002°C
- Tekanan : 0,1253 bar
- Panas laten : 6,15 kcal/kg
Pada tekanan 1 atm :
- Titik didih : -195,003°C
- Panas laten : 47,459 kcal/kg
- Densitas (ρ) cair : 808,607 kg/m3
- Densitas (ρ) gas : 4,475 kg/m3
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
Pada kondisi kritis :
- Suhu kritis : -146,9°C
- Tekanan kritis : 3,909 bar
- Densitas (ρ) : 314,03 kg/m3
Sifat kimia :
Merupakan gas inert.
Tidak mudah terbakar.
(Perry, 1984)
b. Oksigen
Sifat fisis :
Tidak berwarna dan berbau.
Tidak beracun.
Berat molekul 31,9988 gr/mol.
Specific Gravity (21,11°C ; 1 atm) 1,1053.
Pada kondisi STP (standar) :
- Densitas (ρ) gas : 1,4289 kg/m3
- Temperatur titik tripel : -218,799°C
- Tekanan : 0,00152 bar
- Panas laten : 3,322 kcal/kg
Pada tekanan 1 atm :
- Titik didih : -182,97°C
- Panas laten : 50,879 kcal/kg
- Densitas (ρ) cair : 1141 kg/m3
- Densitas (ρ) gas : 4,475 kg/m3
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
Pada kondisi kritis :
- Suhu kritis : -118,574°C
- Tekanan kritis : 50,43 bar
- Densitas (ρ) : 436,1 kg/m3
Sifat kimia :
Merupakan gas yang tidak dapat terbakar dengan sendirinya.
Bersifat oksidator.
Mempercepat proses pembakaran.
Sedikit larut dalam air.
(Perry, 1984)
c. Argon
Sifat fisis :
Tidak berwarna dan berbau.
Berat molekul 39,948 gr/mol.
Specific Gravity (21,11°C ; 1 atm) 1,395.
Pada kondisi STP (standar) :
- Densitas (ρ) gas : 1,7836 kg/m3
- Temperatur titik tripel : -189,37°C
- Tekanan : 0,687 bar
- Panas laten : 7,03 kcal/kg
Pada tekanan 1 atm :
- Titik didih : -185,86°C
- Panas laten : 38,409 kcal/kg
- Densitas (ρ) cair : 1392,8 kg/m3
- Densitas (ρ) gas : 5,853 kg/m3
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
Pada kondisi kritis :
- Suhu kritis : -122,29°C
- Tekanan kritis : 48,9 bar
- Densitas (ρ) : 537,7 kg/m3
Sifat kimia :
Merupakan gas inert.
Tidak mudah terbakar.
(Perry, 1984)
2.1.2 Bahan Pembantu
Bahan pembantu yang digunakan adalah :
a. Molecular Sieve
Molecular Sieve (MS) digunakan sebagai filter pada udara proses.
Molecular Sieve ini ditempatkan didalam MS Adsorber. Molecular Sieve
terdiri dari berbagai macam komponen seperti Silicon Oxide, Sodium
Oxide, Aluminium Oxide (non fibrous) dan Magnesium Oxide. Molecular
Sieve ini berfungsi sebagai penyaring molekul air dan Karbon Dioksida.
Molecular Sieve memiliki pori-pori yang besar kecilnya dapat dibuat
sesuai dengan zat apa yang akan diserap. Molekul gas/udara yang lebih
besar dari pori-pori Molecular Sieve akan tertahan. Penyerapan tidak
hanya dengan pori-pori, tetapi juga dengan gaya tarik molekul. Molekul
polar dapat ditarik dengan mudah sehingga tidak dapat lolos. Sehingga
Molecular Sieve hanya dapat dilewati oleh molekul gas Oksigen,
Nitrogen dan Argon. Sedangkan air dan Karbon Dioksida yang memiliki
molekul yang lebih besar akan tertahan. Molecular Sieve ini tidak hanya
digunakan untuk menyerap air dan Karbon Dioksida tetapi juga
impuritas udara lainnya.
b. Alumina Gel (Al2O3)
Pada bagian dasar MS Adsorber terdapat lapisan tambahan Alumina
Gel. Alumina Gel ini berfungsi menyerap air yang masih dapat lolos dari
Molecular Sieve.
c. Minyak Pelumas
Pelumas yang digunakan adalah jenis ISO-46 dan ISO-36 dan Zerice S-
68. Pelumas ini digunakan pada mesin-mesin Air Compressor,
Expansion Turbine dan Recycle Compressor. Pelumas ini disirkulasikan
ke tiap mesin dengan bantuan pompa oli pada tiap mesin.
d. Gas Hidrogen
Gas Hidrogen ini digunakan sebagai pengikat Oksigen pada proses
pemurnian gas Argon.
(H.C. Van Ness,1984)
2.2 Tinjauan Proses
Gas Industri memiliki peran dan fungsi penting dalam dunia industri,
diantaranya digunakan sebagai bahan baku proses seperti oksigen,
nitrogen, argon dan gas-gas lainnya. Selain itu juga dibutuhkan di hampir
seluruh industri seperti pengerjaan logam, metalurgi, industri kimia dan
petrokimia, industri elektronik, kesehatan dan farmasi, industri makanan
dan minuman, pengolahan air, pengolahan limbah, agribisnis dan lain
sebagainya.
Nitrogen merupakan komponen penyusun udara terbesar. Gas ini
merupakan gas inert yang serba guna, contohnya digunakan untuk
mempertahankan rasa makanan kemasan karena dapat mencegah reaksi
kimia yang lain. Selain itu digunakan juga dalam industri sebagai bahan
baku atau sebagai gas inert untuk mencegah reaksi kimia. Beberapa gas
sangat berguna dalam kesehatan, contohnya seperti oksigen. Selain
berperan penting dalam kelangsungan hidup mahluk hidup, oksigen juga
banyak digunakan dalam industri baja dan logam. Selain itu argon yang
memiliki titik didih dan kelarutan yang hampir mirip dengan oksigen juga
banyak digunakan dalam industri. Gas yang sangat inert ini banyak
digunakan dalam industri elektronik sebagai pengisi bola lampu.
Di lain pihak dengan berkembangnya industri modern, timbul pula
suatu bidang baru dalam ilmu keteknikan, yaitu Kriogenika (Cryogenics)
yang berasal dari Yunani yang berarti membuat dingin. Istilah ini
mempunyai cakupan yang luas yang menyangkut pembuatan suhu yang
sangat dingin di bawah -1000C misal hidrogen cair (-2530C), helium cair (-
2690C).
Proses pembuatan oksigen, nitrogen dapat dibuat pada suhu rendah
yaitu dibawah -1000C maka disebut proses Cryogenik (Kriogenik). Proses
ini ditemukan oleh Carl von Linde pada tahun 1895 yang pada prinsipnya
adalah dengan memurnikan udara bebas. Udara bebas atau udara
atmosfer sebagai bahan baku harus dihilangkan pengotor-pengotornya
supaya tidak mengganggu dalam proses selanjutnya. Pengotor itu antara
lain debu, CO2, H2O dan hidrokarbon.
Cara menghilangkan pengotor-pengotor itu antara lain :
1. Cara mekanik, yaitu dengan menggunakan filter udara misalnya
bag filter dengan bahan polimer
2. Cara kimia, yaitu dengan melewatkan udara pada NaOH sehingga
CO2 terikat menjadi NaCO3.
3. Cara adsorbsi, yaitu menggunakan adsorber, missal
menggunakan alumina gel untuk menyerap uap air dan molecular
sieve untuk meyerap CO2.
Proses Pemisahan Udara secara Kriogenik terdiri dari tiga langkah, yaitu :
1. Purifikasi udara yang masuk untuk menghilangkan partikel-partikel
karbondioksida dan air.
2. Refrigerasi dan ekonomisasi dari nilai refrigerasi yang terkandung
pada aliran produk dan waste.
3. Pemisahan dengan proses destilasi.
Suhu kriogenik atau dingin lanjut (super cold) menyebabkan
terjadinya perubahan fundamental dalam sifat-sifat beban bahan tinggi.
Dalam bidang kimia, kriogenik terutama diterapkan pada pembuatan
nitrogen untuk produksi ammonia, di dalam metalurgi dengan penggunaan
oksigen dapat mempercepat (sebanyak 25 persen atau lebih), pembuatan
baja dalam tanur terbuka (open hearth), converter dan bahkan dalam
tanur tinggi dalam pembuatan besi corkasir. Suhu rendah Kriogenika,
sudah sejak lama diterapkan prinsip fundamental dan akhir-akhir ini
diterapkan dalam hal:
a. Kompresi uap dan likuidasi jika suhunya dibawah suhu kritis.
b. Pertukaran kalor di dalam penukar kalor seperti pipa ganda,
refrigerasi.
c. Pendinginan gas kompresi dengan memaksa gas itu melakukan
kerja di dalam mesin ekspansi atau turbin.
d. Pemisahan gas menurut perbedaan tekanan uap pada titik didih
campuran cair.
e. Penyingkiran kontaminan (pengotor) dengan adsorbsi,
pembekuan di permukaan, pembekuan diiringi filtrasi zat cair
Kriogenik dan mencucinya dengan zat cair yang semestinya.
( George T.Austin, 1996)
2.2.1 Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Gas dan
NitrogenCair
Udara dikompresi pada sebuah kompresor kemudian didinginkan dengan
air dan air dingin pada down steam cooler, untuk menghilangkan air dengan
kondensasi. Sesudah udara masuk condensate collector, lalu menuju zeolite
adsorber , dimana uap air, karbondioksida, dan pengotor lain dihilangkan.
Unit ini secara periodik mengalami pergantian adsorber menjadi regenerasi
atau sebaliknya. Dalam heat exchanger, udara didinginkan secara lawan arah
dengan produk gas nitrogen, gas residu dan sebagian dicairkan, kemudian
masuk ke kolom rektifikasi dengan tekanan operasi 6,12 – 10,2 kg/cm2 ( 5,9 –
9,8 atm ). Produk bawah oksigen cair didinginkan dengan gas hasil residu pada
subcooler dan umpan masuk menuju bagian low pressure dari kondensor pada
bagian atas kolom rektifikasi.
Residual gas meninggalkan kondensor, kemudian masuk dalam ekspansi .
Dengan kandungan 3 ppm O2 pervolume, produk nitrogen mengandung argon
(tergantung kandungan yang ada dalam udara umpan), hidrogen, dan karbon
monoksida.
Konsumsi energi dari pemisahan udara untuk memproduksi gas nitrogen
dari 0,15 Kwh/m3N2 (kapasitas 10.000 m3/jam) sampai 0,30 Kwh/m3 N2 (1500
m3/jam).
Diagram alir dari Pemisahan Udara secara Kriogenik ini diperlihatkan pada
gambar 5pemisahan udara ini cocok untuk memproduksi gas maupun nitrogen
cair dengan mollecular sieve untuk menghilangkan air dan karbon dioksida.
( Wolfgang Gerhartz, 1991)
Gambar 5.Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Nitrogen (Wolfgang Gerhartz, 1991)
2.2.2 Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Gas dan
Oksigen Cair
Udara setelah difilter, kemudian dikompresi sekitar 612 – 714 kg/cm2
(592,45 – 691,19 atm), lalu didinginkan dan kontak langsung dengan water wash
tower dan masuk plate fin dari reverse heat exchanger, di mana akan didinginkan
lebih lanjut secara lawan arah untuk oksigen produk dan waste nitrogen.
Karbon dioksida dan uap air dihilangkan dari udara dengan kondensasi
pada heat exchanger ini. Beberapa menit, sebagian udara masuk dan waste
nitrogen direverse agar deposit pengotor dapat dibuang dari heat exchanger.
Keadaan plant dikonstruksi bersama unit adsorbsi mollecular sieve pada
tempat reversing heat exchanger. Sesudah karbon dioksida dan uap air
dihilangkan oleh mollecular sieve, kemudian didinginkan oleh waste gas yang
dingin dalam heat exchanger secara lawan arah.
Sebagian udara yang didinginkan dikembalikan melalui cold end dari heat
exchanger sebelum diekspansi pada 0,13 kg/cm2 (0,12 atm) dalam turbin,
kemudian masuk pada bagian atas low pressure coloumn rectifier .
Sebagian udara masuk bagian bawah high pressure coloumn pada
tekanan 0,51 – 60,612 kg/cm2 (0,49-58-67 atm) di mana disini akan dipisahkan
menjadi gas nitrogen pada puncak dan oksigen cair yang diperkaya (38% O2)
pada bottom.
Gas nitrogen dikondensasi oleh liquid nitrogen dalam kondensor – reboiler .
Bagian dari liquid nitrogen ini dikembalikan sebagai refluk pada tower coloumn,
dan sebagian diekspansi masuk ke puncak kolom atas sebagai refluk liquid. Rich
liquid dari kolom bawah diekspansi sebagai umpan dalam kolom atas pada heat
exchanger untuk mengurangi sejumlah vaporasi liquid pada ekspansi.
Langkah untuk memproduksi gas ataupun oksigen cair ini diperlihatkan
pada gambar 6. Pada kolom atas umpan dipisahkan menjadi oksigen murni
(99,6%) pada bottom dan waste gas nitrogen dengan 1 – 2% oksigen pada
puncak. Adsorber terdiri dari silica gel untuk menghilangkan kandungan
hidrokarbon pada liquid oksigen di kondensor – reboiler dan pada rich liquid juga
memastikan bahwa konsentrasi hidrokarbon yang berbahaya tidak terakumulasi
pada proses ini.
( Wolfgang Gerhartz, 1991)
Gambar 6. Pemisahan Udara Secara Kriogenik Untuk Produksi Oksigen
Keterangan gambar :
1. Water Wash Tower
2. Reserve Heat Exchanger
3. Turbin Ekspansi
4. Kolom Rektifikasi Ganda
5. Kondensor – Reboiler
6. Heat Exchanger
7. Adsorber
8. Kompresor
9. Filter
(Wolfgang Gerhartz, 1991)
2.2.3 Proses Pendinginan dan Pencairan Udara
Pencairan dihasilkan apabila gas didinginkan pada temperatur
tertentu dan terjadi keseimbangan dua fase antara fase cair dan fase uap.
Pendinginan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :
1. Dengan perpindahan panas pada tekanan konstan.
Pada cara ini panas yang masuk temperaturnya lebih rendah
daripada gas yang akan didinginkan, dan biasanya digunakan
sebagai pendingin awal sebelum gas dicairkan dengan 2 metode
lainnya.
2. Dengan ekspansi dalam turbin dan kerja yang dihasilkan.
Ekspansi berlangsung dari tingkat keadaan campuran berkualitas
tinggi. Sedangkan bagi refrigerator sederhana, ekspansi
berlangsung dari satu tingkat keadaan cairan jenuh hingga ke
tingkat keadaan campuran berkualitas rendah.
3. Dengan proses Throttling atau Ekspansi Valve.
Ekspansi suatu campuran berkualitas rendah di dalam suatu katub
Throttling dapat menghasilkan penurunan temperatur, terlihat
bahwa proses ekspansi merupakan cara yang mudah untuk
mendapatkan fluida yang bertemperatur rendah.
(Sumber: H.C. Van Ness,1984)
2.2.4Proses Produksi Oksigen dan Nitrogen
Pada proses produksi oksigen dengan kemurnian tinggi digunakan
proses kriogenik dengan prinsip liquefaksi dan rektifikasi udara. Udara
yang sudah disaring, dikompresi sampai tekanan 520 KPa di dalam
kompresor sentrifugal dan kemudian didinginkan. Setelah air cair yang
terdapat di dalamnya dipisahkan, udara itu dimasukkan ke dalam penukar
kalor pembalik (reversing HE) dan didinginkan sampai mendekati titik
embunnya melalui pertukaran kalor dengan produk gas yang akan keluar.
Dengan mendinginkan udara tersebut, kelembaban yang ada pun
mengalami kondensasi dan mencair melalui dinding-dinding alur penukar
kalor tersebut. Pada suhu yang lebih rendah lagi, karbondioksida pun
membeku dan mencair pula melewati dinding-dinding alur penukar kalor
tersebut. Udara yang keluar dari penukar kalor pembalik (reversing HE)
adalah udara kering dan lebih dari 99% karbondioksidanya sudah keluar.
Untuk mengeluarkan sisa karbondioksida digunakan proses adsorbsi di
dalam adsorber. Udara bersih kemudian dialirkan menuju ke piring
terbawah kolom bawah suatu rektifikator kolom ganda.
Rektifikator kolom ganda tersebut terdiri dari 2 buah kolom destilasi
jenis piring, yang dihubungkan secara termal pada bagian tengah sebuah
penukar kalor yang berfungsi sebagai kondensor dalam kolom bawah dan
pendidih bagi kolom atas. Hal ini disebabkan karena nitrogen yang lebih
mudah menguap daripada oksigen. Pada pendidih kolom atas terdapat
suatu kolom oksigen cair yang mendidih dengan kemurnian tinggi.
Sedangkan pada kondensor kolom bawah, mengkondensasi nitrogen
yang hampir murni.
Nitrogen yang sudah terkondensasi, dibagi menjadi 2 pada waktu
keluar dari kondensor utama. Sebagian dikembalikan sebagai refluk di
kolom bawah dan sebagian lagi diarahkan ke kolom atas melalui pemanas
lanjut nitrogen, juga digunakan sebagai refluk.
Arus zat cair kaya oksigen yang keluar dari dasar kolom bawah dan
setelah didingin-lanjutkan dalam pemanas lanjut nitrogen, lalu dijadikan
arus umpan utama untuk kolom atas. Kedua arus zat cair yang masuk ke
kolom atas didingin-lanjutkan terlebih dahulu untuk mengurangi
pengkilatan (flashing) apabila zat tersebut masuk ke dalam kolom atas
yang bertekanan lebih rendah.
Produk oksigen keluar sebagai uap jenuh dari kondesor utama dan
produk nitrogen dengan kemurnian tinggi keluar sebagai uap jenuh dari
puncak kolom atas. Gas yang tersisa dikeluarkan sebagai arus limbah
nitrogen dengan kemurnian rendah dari kolom atas, beberapa piring di
bawah piring teratas. Arus oksigen dan arus nitrogen tersebut dipanas-
lanjutkan sampai 100 K dalam pemanas-lanjutnya masing-masing dan
diteruskan ke dalam penukar kalor pembalik untuk dipanaskan sampai
suhu kamar dengan pertukaran kalor dengan udara masuk.
( George T. Austin, 1996)
2.2.5Jenis- Jenis Kolom Distilasi Pada Pemisahan Oksigen dan Nitrogen
2.2.5.1Kolom Tunggal Linde
Sistem Linde kolom tunggal (gambar 7) mulai digunakan pada tahun 1902,
merupakan sistem pemisahan udara yang paling sederhana. Uap air dan
karbondioksida dihilangkan dari udara setelah dikompresi secara isothermal,
kemudian udara dilewatkan melalui precooling heat exchanger. Udara dari
precoling heat exchanger selanjutnya didinginkan lebih lanjut melalui bagian
bawah coil, yang berfungsi sebagai reboiler.
Pada proses selanjutnya, aliran udara diekspansikan dengan throttling
valve Joule – Thompson sebelum dimasukkan ke dalam kolom. Jika diinginkan
gas oksigen sebagai produk akhir, maka udara masukan harus dikompresi
sampai tekanan 3 – 6 mpa. Jika produk akhir adalah oksigen cair, maka
diperlukan kompresi sampai tekanan 20 mpa. Permasalahan utama dari sistem
linde kolom tunggal ini adalah terlalu banyak oksigen yang hilang melaui sistem
aliran buangan nitrogen.
Gambar 7. Sistem Linde Kolom Tunggal
Keterangan gambar :
a. Kompresor
b. CO2 dan Water Removal
c. Heat Exchanger
d. Boiler
e. Kolom Pemisah
f. Valve Joule – Thompson
Umpan yang berupa udara ditekan oleh kompresor kemudian uap air dan
karbondioksida yang ada dalam udara dihilangkan. Udara lebih lanjut didinginkan
dalam heat exchanger (boiler d) yang diletakkan di bagian bawah kolom dan
kemudian diekspansikan melalui valve Joule – Thompson. Pertukaran panas di
dalam boiler menghasilkan uap yang kemudian naik keatas kolom. Liquid yang
terbentuk masuk ke puncak kolom kemudian turun. Uap yang ada di puncak
kolom akan dikembalikan melalui heat exchanger, kemudian digunakan untuk
mendinginkan umpan masuk. Dengan menggunakan prinsip destilasi pada
sejumlah plate di kolom atas, maka liquid atau gas oksigen dapat dihasilkan.
(Wolfgang Gerhartz, 1988)
2.2.5.2 Kolom Ganda Linde
Sistem ini ditemukan pada tahun 1910, bertujuan untuk memecahkan
permasalahan kehilangan oksigen dalam aliran buangan nitrogen pada sistem
linde kolom tunggal. Pada sistem kolom ganda, ditempatkan 2 buah kolom yang
disusun saling bertumpuk. Kolom bawah biasanya dioperasikan pada tekanan
0,5 – 0,6 Mpa, sedangkan kolom atas dioperasikan pada tekanan 0,13 – 0,14
Mpa. Perbedaan tekanan dalam kolom ini menyebabkan adanya perbedaan
temperatur diantara 2 kolom yang memungkinkan pengoperasian kondensor –
reboiler yang ditempatkan diantara kedua kolom tersebut.
Dengan pengaturan ini, uap nitrogen dari kolom bawah akan terkondensasi
pada temperatur -95 oC, sedangkan cairan oksigen di dalam kolom atas akan
menguap pada temperatur -90 oC. Kondensat nitrogen dari kolom bawah ini akan
dipakai sebagai refluk.
Sistem linde kolom ganda (gambar 8) bekerja seperti pada sistem linde
kolom tunggal, perbedaannya hanya terdapat pada adanya penambahan bagian
rektifikasi. Dalam sistem linde kolom ganda, udara masuk dari bagian tengah
kolom. Sebagian dari aliran produk nitrogen cair dari kolom bawah diekspansikan
ke kolom atas sebagai refluk, sedangkan udara cair dari reboiler kolom bawah
juga diekspansikan dengan throttling valve sebagai umpan ke bagian tengah
kolom atas.
Gambar 8. Sistem Linde Kolom Ganda
Keterangan gambar :
a. Kompresor
b. CO2 dan Water Removal
c. Heat Exchanger
d. Boiler
e. Kolom Pemisah
f. Valve Joule – Thompson
g. Kondensor – Reboiler
h. Sub Cooler
141
Aliran umpan yang masuk ke dalam kompresor (a) kandungan air dan
karbondioksida dihilangkan seperti pada kolom tunggal. Umpan melalui heat
exchanger kemudian menuju ke boiler yang terdapat di kolom bawah, dimana
aliran uap lebih lanjut akan didinginkan. Uap yang ada di kolom bawah adalah
hasil dari cairan yang ada di dalam boiler umpan. Umpan kemudian
diekspansikan melalui valve Joule – Thompson, kemudian masuk pada tengah
kolom bawah dengan tekanan operasi 0,5 – 0,6 atm.
Sebagian liquid yang ada dalam boiler pada kolom bawah diekspansikan
melalui valve Joule – Thompson, kemudian masuk ke bagian tengah kolom atas,
tekanan operasinya 0,13 – 0,14 atm. Komposisi liquid dalam boiler kira – kira 36
– 39 % oksigen. Pada tekanan 0,51 atm, titik didih liquid oksigen murni pada 0,13
atm adalah 92,7 K. Oleh karena, liquid oksigen diatas kolom dapat digunakan
untuk mengkondensasi liquid oksigen di kolom bawah.
(Wolfgang Gerhartz, 1988)
2.2.5.3 Packed Tower
Packed Tower adalah alat pemisah berupa kolom yang bagian dalamnya
berisi tumpukan packing sebagai alat kontak baik yang tersusun beraturan
(regular packing) maupun yang tidak beraturan (random packing). Walaupun
harganya relatif lebih mahal, regular packing banyak disukai dibandingkan
dengan random packing, sebab regular packing memberikan kelebihan sebagai
berikut :
a. Pressure drop rendah
b. Effisiensi lebih tinggi
c. Kapasitas besar
Packed tower, lebih baik dan cocok digunakan sebagai alat pemisah jika :
a. Diameter kolom kurang dari 3 feet
b. Operasi dilakukan pada tekanan vacuum dengan pressure drop rendah.
c. Campuran yang akan dipisahkan bersifat korosif, cenderung mudah
membentuk buih dan cairan umpan tidak terdispersi padatan.
Gambar 9. Packed Tower Sebagai alat kontak, packing harus memenuhi kriteria sebagai berikut :
a. Luas permukaan bidang kontak tiap satuan volume packing cukup
besar.
b. Tumpukan packing dalam kolom harus memberikan rongga yang cukup.
c. Permukaan packing mudah terbasahi
d. Tahan terhadap bahan yang bersifat korosif
e. Ringan, kuat dan tidak mudah pecah.
Perbedaan yang cukup mendasar antara Tray tower dan Packed tower
sebagai alat pemisah, setidaknya dilihat dari empat hal :
1. Alat kontak yang digunakan
a. Pada tray tower digunakan tray atau plate.
b. Pada packed tower digunakan packing (pall ring) atau bahan isian
sebagai alat kontak.
2. Arah aliran kontak fase
a. Pada tray tower, kontak fase terjadi karena arus silang (cross flow)
b. Pada packed tower, kontak fase terjadi karena arus lawan arah (counter
current)
3. Proses perpindahan massa
a. Pada tray tower, perpindahan massa terjadi disetiap tray di sepanjang
kolom.
b. Pada packed tower, perpindahan massa terjadi disetiap titik permukaan
bidang basah dari packing.
4. Kemungkinan terwujudnya kesetimbangan
a. Pada tray tower, kesetimbangan terjadi disetiap tray di sepanjang kolom.
b. Pada packed tower, kesetimbangan terjadi pada kolom packing.
(Brown, 1978)
BAB III
DESKRIPSI PROSES
3.1 Persiapan Bahan
3.1.1 Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam PT Samator adalah udara bebas
yang didapat dari lingkungan pabrik. Bahan baku sebelum masuk ke proses
terlebih dahulu dilakukan penanganan pendahuluan, yaitu dengan dilakukan
filtrasi atau penyaringan menggunakan Filter udara.
3.1.2 Bahan Pembantu
1) Molecullar sieve
Merupakan zeolit buatan dengan pori-pori yang sangat kecil
digunakan sebagai adsorber CO2 (menyerap CO2 agar tidak terbentuk dry ice
di pipa atau exchanger yang menyebabkan penyumbatan). Molecular Sieve
terdiri dari berbagai macam komponen seperti Silicon Oxide, Sodium Oxide,
Aluminium Oxide (non fibrous) dan Magnesium Oxide. Tipe molecular sieve
yang terdapat di pasaran antara lain : 3A (potassium), 4A (sodium), 8A / 10 X
(kalsium), serta 9A / 13 X (sodium), yang masing-masing memiliki fungsi
serta ukuran yang berbeda. Molecular sieve yang digunakan adalah tipe 13 X
dengan diameter pori-pori 10 Å (1 nm), tipe struktur kristalnya body center
cubic dan warnanya beige.
Molecullar sieve sebelum digunakan biasanya disimpan dalam drum.
Pemasukan molecullar sieve dalam MS tower dilakukan hingga molecular
sieve hampir memenuhi MS tower, setelah penuh waste nitrogen dialirkan
masuk MS tower untuk membersihkan debu yang menempel pada molecullar
sieve.
2) Alumina Gel (Al2O3)
Alumina gel yang digunakan adalah actived alumina yang berbentuk
kristal berpori. Alumina Gel ini berfungsi menyerap air yang masih dapat lolos
dari Molecular Sieve. Macam-macam gas yang dapat dikeringkan : Udara,
argon, helium, hydrogen, metana, etana, propane, asetilen, dan uap air.
Alumina gel sebelum digunakan biasanya disimpan dalam drum yang
didalamnya dilapisi plastik.
3) Perlite
Perlite merupakan serbuk kaca yg sangat lembut dan sangat ringan
sebagai isolator untuk mempertahankan suhu agar tetap terjaga pada
coldbox dan Air Exchanger. Sebelum dipakai, perlite disimpan dalam karung–
karung dan perlite harus dalam keadaan kering saat dipakai.
4) Minyak Pelumas atau oli
Pelumas yang digunakan adalah jenis ISO-46 dan ISO-36 dan Zerice
S-68. Pelumas ini digunakan pada Air Compressor, Expansion Turbine, dan
Recycle Compressor. Pelumas ini disirkulasikan ke tiap mesin dengan
bantuan pompa oli pada tiap mesin.
5) Gas Hidrogen
Gas Hidrogen ini digunakan sebagai pengikat Oksigen pada proses
pemurnian gas Argon. Kebutuhan gas hidrogen diperoleh dari unit lain di PT
Samator yaitu Unit Hidrogen. Proses pembuatan hidrogen di PT. Samator ini
digunakan proses cracking atau steam reforming . Bahan baku utama yang
digunakan adalah LNG (Liquified Natural Gas) dan demineralized water.
Salah satu keuntungan dari proses cracking atau steam reformer dari LNG
(Liquified Natural Gas) adalah pemanfaatan waste gas untuk pembuatan CO2
liquid.
3.2 Tahapan Proses
Secara garis besar pembentukan produk dalam pabrik Samator terdiri
dari tiga tahap, yaitu :
1. Langkah persiapan bahan baku
2. Langkah pembentukan produk
3. Langkah pemurnian produk argon
3.2.1 Langkah Persiapan Bahan Baku
Langkah persiapan bahan baku dilakukan dengan tujuan yaitu :
Memfilter partikel debu yang terbawa oleh udara umpan
Menyerap uap air, CO2 dan hidrokarbon pada udara umpan
Mendapatkan kondisi udara jenuh siap mencair yang akan digunakan
sebagai umpan di High Pressure Column (HPC).
3.2.1.1 Penekanan dan Pemurnian
Udara dari atmosfer masuk ke filter udara (F10), karena adanya hisapan
dari kompresor tiga tingkat. Filter udara berfungsi untuk menghilangkan partikel
debu dari udara proses yang dapat mengganggu proses destilasi. Jika tidak
difilter, debu akan terakumulasi menjadi lumpur dalam proses selanjutnya,
sehingga akan menyebabkan penyumbatan pada alat proses dan penurunan
kemurnian produk. Udara yang keluar dari filter udara, masuk dalam kompressor
(C-10) dengan debit 10.000 Nm3/jam. Dalam kompresor sentrifugal ini udara
ditekan hingga tekanannya cukup untuk mencapai tekanan di High Pressure
Column (K-50). Sekeluar dari kompresor, udara umpan mempunyai suhu 110oC
dan tekanan 5,7 kg/cm2.
Setelah keluar dari air kompresor udara umpan masuk ke reactivation
exchanger (H-17). Di alat ini, panas dari udara umpan dengan suhu 110oC
mengalami pertukaran panas dengan waste gas yang keluar dari cold box
sehingga waste gas mengalami kenaikan suhu dari 22 – 27oC menjadi 100oC.
Waste gas ini dipakai untuk meregenerasi/mereaktifikasi molekuler sieve unit (T-
18A/B).
Udara umpan keluar dari reactivation exchanger mempunyai suhu 77oC
kemudian masuk ke after cooler (H-13) untuk didinginkan dengan media air
pendingin hingga mengalami penurunan suhu sampai 40oC.
Langkah selanjutnya adalah pemurnian. Proses pemurnian dilakukan
untuk membersihkan udara dari impuritas berupa uap air, CO2 dan hidrokarbon
yang masih terkandung di dalamnya. Pemurnian udara dilakukan secara
bertahap. Terlebih dahulu udara didinginkan dengan melewati high level freon
cooler (H-14). Alat ini adalah seperangkat alat penukar kalor dan sistem ekspansi
untuk mengatur sirkulasi freon dalam high level freon cooler (H-14). Bahan
pendingin yang digunakan adalah freon (R-22). Suhu udara umpan yang keluar
dari high level freon cooler adalah 17oC dan tekanan 5,4 kg/cm2. Sebagian uap
air yang ada dalam udara pada suhu tersebut telah mengembun. Uap air akan
terpisah di water separator yang dilengkapi dengan penangkap kondensat,
karena gaya berat sebagai kondensat dan udara keluar mengalir menuju
molecular sieve unit. Uap air harus dipisahkan dan dikeluarkan untuk
menghindari terbentuknya proses pembekuan uap air di dalam alat proses. Hal
ini dilakukan karena operasi pemisahan udara berlangsung pada suhu di bawah
0°C dan untuk mendapatkan kemurnian produk yang tinggi.
Setelah keluar dari high level freon cooler proses pemurnian selanjutnya
adalah adsorbsi CO2, sisa uap air dan hidrokarbon yang ada di udara umpan.
Kandungan impuritas berupa CO2, sisa uap air dan hidrokarbon akan
mengakibatkan terbentuknya hasil samping yang dapat mempengaruhi
kemurnian produk. Adsorbsi dilakukan di molecular sieve tower (T-18 A/B). Alat
ini terdiri atas 2 unit berbentuk vessel yang bekerja secara bergantian dan
mempunyai prinsip kerja adsorbsi secara fisis terhadap polutan. Sebagai
adsorben ditempatkan zeolit tipe moleculer sieve dan alumina gel. Moleculer
sieve ditempatkan di bagian atas sebagai pengadsorbsi CO2 dan hidrokarbon
sedangkan alumina gel diletakkan di bagian bawah sebagai pengadsorbsi uap
air. Di unit ini pori-pori dari adsorber dapat menangkap partikel CO2, uap air dan
hidrokarbon yang ukurannya lebih kecil atau sama dengan pori-pori adsorber.
Apabila unit I beroperasi, maka aliran udara umpan dari high level freon
cooler masuk melalui valve A-4 dan valve A-3 ditutup. Pada saat unit I
beroperasi, unit II direaktifasi oleh waste gas dari cold box. Waste gas masuk ke
unit II melalui valve B-3 dan valve B-4 menutup. Waste gas sebelumnya
dilewatkan ke reactivation exchanger (H-17) untuk melakukan pertukaran panas
dengan udara umpan sampai suhu 100 0C. Pada suhu tersebut waste gas dapat
menguapkan air dan CO2 yang telah diadsorbsi, dan dikeluarkan melalui valve A-
2 dan valve A-3 menutup. Kerja unit ini merupakan siklus sehingga bila unit I
digunakan maka unit II direaktifasi begitu juga sebaliknya. Udara keluar dari unit
ini mempunyai tekanan 5,3 kg/cm2 dan suhu 150C.
Mekanisme kerja molecular sieve tower sebagai pengadsorbsi dan
diregenerasikan tiap sekitar 3,5 jam secara bergantian. Reaktifasi molecular
sieve dapat dilakukan dengan heating, cooling, pressure rise, parrarel dan
blowing.
Adapun proses reaktifasi molecular sieve tower adalah sebagai berikut :
1. Heating
Untuk membantu membersihkan adsorber dari pengotor (CO2 dan H2O)
dengan pemanasan dan penguapan menggunakan waste gas dari
reactivation exchanger. Lama waktu proses ini adalah 75 menit.
2. Cooling
Adsorber yang tersisa dikembalikan dalam keadaan semula dengan
didinginkan sampai pada temperatur kerja 40oC dengan waste gas dari
cold box. Lama waktu proses cooling ini adalah 105 menit.
3. Pressure rise
Penambahan tekanan pada tower yang direaktifasikan dengan udara
proses dari tower yang aktif (yang digunakan sebagai absorber udara
proses), sehingga tekanan dalam tower yang direaktifasi berubah dari 0,3
kg/cm2 menjadi 5,3 kg/cm2 agar tower yang direaktifkan siap pakai. Lama
waktu proses pressure rise adalah 30 menit.
4. Paralel
Kedua tower bekerja bersama-sama agar tower yang direaktifasi dapat
digunakan secara normal untuk mengolah udara proses dan tower yang
telah digunakan agar siap direaktifasi. Lama proses paralel adalah 5
menit.
5. Blowing
Apabila tower yang direaktifasi sudah dapat beroperasi dengan normal,
maka tower lainnya siap untuk direaktifasi dengan membuang sisa udara
proses ke luar, sehingga tekanan berkurang menjadi 0,3 kg/cm2g.
3.2.1.2 Pendinginan
Pendinginan terhadap udara umpan bertujuan untuk memperoleh kondisi
udara yang siap mencair. Pendinginan dilakukan dengan air exchanger (E-20)
dengan prinsip pertukaran kalor. Suhu udara masuk sebesar 22 - 27oC dan
sebagai media penukar kalor dimasukkan gas-gas yang keluar dari kolom
destilasi. Gas tersebut antara lain :
- crude argon bersuhu –185oC
- gas nitrogen dari atas Low Pressure Column dengan suhu –179oC
- gas nitrogen dari atas High Pressure Column bersuhu –177oC
- waste gas dengan suhu –175oC.
Karena adanya perbedaan temperatur antara gas-gas dari kolom destilasi
dengan udara umpan, maka terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara
turun menjadi –168oC dan tekanan dari 5,4 kg/cm2 menjadi 5,2 kg/cm2
sedangkan suhu gas-gas dari kolom destilasi berubah menjadi berkisar antara 22
– 27oC.
Tahap proses pencairan menggunakan media pendingin nitrogen produk
dari puncak High Pressure Column dengan suhu –177°C dan tekanan 5,1
kg/cm2. Sebagian nitrogen produk dari puncak High Pressure Column ada yang
masuk menuju Air Exchanger (E20), sehingga suhunya naik dari -168oC menjadi
22 – 27°C. Sebagian lagi dengan suhu -1770C dan tekanan 4,9 kg/cm2 dialirkan
menuju ke Recycle Exchanger (E30) dengan ditambahkan nitrogen yang keluar
dari Turbin Ekspansi (D10) untuk melakukan pertukaran panas sehingga suhu
keluar menjadi 35oC. Dari Recycle Exchanger (E30), nitrogen produk yang
bersuhu 35oC ditambah dengan nitrogen produk yang dilewatkan dari Air
Exchanger (E20) kemudian ditekan oleh Recycle Nitrogen Compressor (C60)
sehingga tekanannya naik dari 4,8 kg/cm2 menjadi 40,4 kg/cm2. Dari kompresor
tadi aliran nitrogen terbagi menjadi dua yaitu arus pertama dilewatkan Low Level
Freon Cooler (E32) sehingga mengalami penurunan suhu dari 40oC menjadi –
40oC kemudian dimasukkan Recycle Exchanger untuk dikembalikan lagi ke atas
High Pressure Column dengan suhu –177oC. Arus kedua dimasukkan langsung
ke Recycle Exchanger dan dilewatkan ke Turbin Ekspansi.
3.2.2 Langkah Pembentukan Produk
Langkah ini bertujuan untuk memisahkan udara umpan sehingga
didapatkan produk gas oksigen, gas nitrogen, oksigen cair, nitrogen cair, dan
crude argon melalui kolom ganda. Kolom destilasi terdiri dari 2 tingkat yaitu High
Pressure Colum/HPC (K50) dan Low Pressure Column/LPC (K51). Kedua kolom
ini mempunyai prinsip kerja yaitu pemisahan komponen udara berdasarkan titik
didih masing-masing komponen penyusun udara.
Sebagai umpan pada HPC (K50), dimasukkan udara proses melalui
bagian bawah kolom dengan suhu –168oC dan tekanan 5,2 kg/cm2. Sedangkan
sebagai refluk ada 2 yaitu cairan nitrogen dengan suhu –177oC dari Recycle
Exchanger (E30) dan nitrogen dari main kondensor (E70) dengan suhu –177oC.
Refluk ini berfungsi untuk meningkatkan kadar kemurnian produk yang akan
dihasilkan dari kolom distilasi.
Dalam HPC terjadi proses rektifikasi yaitu kontaknya udara jenuh(udara
umpan) dengan refluk nitrogen cair yang mengalir ke bawah sampai didapatkan
kondisi yang mendekati kesetimbangan sehingga tahap pemisahan kedua fase
dapat terbentuk. Adanya perbedaan titik didih antara nitrogen –195,9oC dengan
oksigen –182,90C maka komponen oksigen yang lebih tinggi titik didihnya akan
mencair terlebih dahulu. Cairan yang kaya akan oksigen (rich liquid) akan turun
menjadi down comer, terkumpul di bagian bawah kolom. Sedangkan gas nitrogen
akan naik ke puncak kolom melalui perforated tray dan di bagian tengah kolom
terdapat gas nitrogen tak murni (waste gas) bersuhu –177oC yang digunakan
sebagai fluida pendingin bagi produk nitrogen cair di refluk N2 sub cooler (E82).
Gas nitrogen yang terbentuk di atas kolom HPC, sebagian didinginkan
dalam Main Kondensor (E70). Pendinginan diperoleh dari pertukaran panas
dengan liquid oksigen produk bersuhu –178oC yang berasal dari bagian bawah
kolom bertekanan rendah. Dari Main Kondensor liquid nitrogen sebesar 5660
Nm3/jam direfluk lagi keatas High Pressure Column dan 1000 Nm3/jam
dimasukkan ke Liquid Nitrogen Subcooler (E85) kemudian dialirkan ke storage
tank sebagai produk nitrogen dengan suhu –1910C.Sedangkan sebagian lagi gas
nitrogen dari atas High Pressure Column sebesar 5100 Nm3/jamlangsung direfluk
lagi ke High Pressure Column setelah dimasukkan dalam lingkaran pendinginan
pada Recycle Exchanger (E30). Nitrogen dari cold box ditekan di kompressor
(C60) sehingga nitrogen menjadi bertekanan tinggi yaitu 40,4 kg/cm2, kemudian
didinginkan dengan nitrogen tekanan menengah4,9 kg/cm2 di recycle exchanger
(E30).Nitrogen tekanan tinggi diekspansikan secara adiabatik di Turbin Ekspansi
menghasilkan nitrogen dingin dengan suhu –167 0C. Nitrogen dari turbin
ekspansi digunakan untuk mendinginkan sisa nitrogen tekanan tinggi yang
sebelumnya dimasukkan low level freon cooler (E32), kemudian nitrogen ini
dimasukkan ke atas High Pressure Column.
Rich liquid dari dasar High Pressure Column dengan suhu –172oC dan
tekanan 5,2 kg/cm2 menuju ke Rich Liquid Subcooler (E81). Di Rich Liquid
Subcooler, rich liquid melakukan pertukaran panas dengan waste gas dari Low
Pressure Column bersuhu –1930C sehingga keluar dari subcooler ini, rich liquid
mempunyai suhu –1740C. Sebagian rich liquid dimasukkan ke bagian tengah
Low Pressure Column sebagai umpan dan sebagian lagi dimasukkan ke Argon
Kondensor (E75) sebagai penukar panas.
Pemisahan tahap akhir terjadi di Low Pressure Column (K51). Gas
nitrogen terbentuk pada puncak kolom, waste gas pada tengah bagian atas,
crude argon pada tengah bagian bawah dan oksigen pada bagian bawah.
Cairan oksigen akan jatuh menuju bagian dasar dari kolom ini. Sebagian cairan
oksigen produk sebesar 4000 Nm3/jam diambil sebagai produk oksigen cair
untuk dimasukkan ke Produk Liquid Subcooler (E84) sehingga mencapai titik
didihnya untuk kemudian dimasukkan ke storage tank pada suhu –183oC. Produk
oksigen cair ini mempunyai kemurnian 99,6 %. Sedangkan sebagian produk
oksigen cair ini dikembalikan sebagai refluk setelah dilewatkan Oksigen Filter
(T96) untuk menghilangkan kandungan acetylen dan hidrokarbon lainnya
kemudian dilewatkan di Main Kondensor (E70). Refluk ini berfungsi sebagai
penukar panas dengan nitrogen produk dan untuk meningkatkan kemurnian
produk dari kolom. Gas nitrogen pada puncak Low Pressure Column diambil
sebagai produk setelah dilewatkan di Air Exchanger (E20) dan crude argon
dimasukkan dalam Kolom Argon(K55) untuk proses separasi selanjutnya.
3.2.3 Langkah Pemurnian Produk Argon
Langkah ini dilakukan dengan tujuan untuk memurnikan crude argon
sehingga dihasilkan produk argon cair dengan kemurnian tinggi. Crude argon
yang keluar sebagai produk pada bagian tengah Low Pressure Column masih
memiliki kandungan impuritas oksigen sebesar 88 - 90% sehingga perlu tahap
pemurnian untuk mendapatkan hasil yang lebih baik yaitu produk argon cair
dengan kandungan impuritas maksimal 1 ppm oksigen dan 1 ppm nitrogen.
Crude argon akan dipisahkan dari oksigen pada Kolom Argon (K55).
Crude argon kontak dengan rich liquid dengan suhu yang lebih rendah sehingga
terjadi pertukaran panas yang diikuti terbentuknya fase kedua atau
kesetimbangan. Tahap pemisahan akan terbentuk pada saat crude argon
cenderung mengumpul di atas oksigen di dalam kolom argon, karena titik didih
argon yaitu –185,9oC lebih rendah dibanding dengan oksigen yaitu –182,9oC.
Sejumlah rich liquid bersuhu –174oC dari High Pressure Column dilewatkan
melalui Argon Kondensor (E75) untuk membantu proses pendinginan dan
sebagai refluk, dimana rich liquid yang yang teruapkan dikirim kembali ke bagian
tengah dari Low Pressure Column.
Sebagian besar crude argon akan terbentuk di puncak kolom dan
didinginkan hingga cair dengan pertukaran panas dengan rich liquid yang
diuapkan di Argon Kondensor (E75) kemudian dikembalikan ke Argon Kolom
sebagai refluk. Sisa dari crude argon turun dari kolom argon dan cairannya
dikembalikan ke Low Pressure Column (K51).
Gas crude argon bersuhu –185oC yang keluar dari Kolom Argon (K55)
dipanaskan hingga temperatur 22 – 27oC di Air Exchanger (E20) oleh pertukaran
panas dengan udara umpan yang masuk dan menuju unit pemurnian untuk
mendapatkan argon dengan kemurnian yang tinggi.
Di unit pemurnian, gas crude argon masuk ke suction snubber kemudian
ditekan di Argon Compressor (C70) hingga kira-kira 3,5 kg/cm2 dan setelah gas
hidrogen ditambahkan dari hidrogen plant antara 2-5 Nm3/jam, gas crude argon
ini masuk ke Dust Filter (F70) untuk menghilangkan impuritas yang terkandung
didalamnya, kemudian menuju Deoxo Tower (T71). Crude argon setelah
ditambahkan gas hydrogen dan oksigen yang terkandung di dalamnya diubah
menjadi uap air dengan reaksi katalitik.
Setelah keluar dari Deoxo Tower, gas crude argon yang telah dihilangkan
oksigennya lalu didinginkan secara bertahap. Gas crude argon yang oksigennya
telah dihilangkan disebut deoxo argon.
Langkah pertama deoxo argon didinginkan di Air Cooler (V72) dengan
media pendingin berupa udara hingga mencapai suhu 150oC. Tahap kedua
didinginkan di Water Cooler (H72). Di sini deoxo argon melakukan pertukaran
panas dengan cooling water hingga suhu turun menjadi 40oC. Setelah itu deoxo
argon masuk ke Water Separator (B72) untuk memisahkan air yang terbentuk
selama proses pendinginan di Water Cooler (H72). Tahap terakhir pendinginan
dilakukan di Freon Cooler (H73) hingga suhu 17oC dan dilewatkan water
separator (B73) untuk memisahkan air kondensasi yang terbentuk selama proses
pendinginan. Dari water separator, deoxo argon menuju Argon Dryer (T78 A/B)
untuk dimurnikan.
Argon Dryer (T78 A/B) terdiri atas dua tower yang berisi alumina gel
sebagai adsorber. Bila tower ini melakukan kerja maka tower yang lain
diregenerasi atau direaktivasi dengan gas nitrogen. Prinsip kerja sama dengan
Molecular Sieve Tower (T18 A/B). Argon dryer berfungsi untuk menghilangkan
uap air yang masih terkandung di dalam deoxo argon sehingga argon yang
dihasilkan diharapkan mempunyai kemurnian yang tinggi.
Pemurnian argon lebih lanjut dilakukan dengan cara didinginkan dan
dicairkan di Argon Reboiler (E66) dengan pertukaran panas oleh argon cair
produk yang dilewatkan. Argon reboiler yang bertipe shell and tube adalah alat
penukar panas yang mempunyai prinsip kerja pertukaran panas. Suhu gas argon
masuk reboiler adalah 25oC sehingga suhu keluar reboiler -179oC.
Gas argon yang keluar dari Argon Reboiler masuk ke bagian tengah
Pure Argon Colomn (K56) sebagai umpan. Pada puncak kolom, hidrogen dan
nitrogen yang masih tersisa sebagai waste gas dibuang ke atmosfer sedangkan
argon dengan kemurnian yang tinggi akan jatuh ke dasar kolom. Produk argon
cair dengan debit 60 Nm3/jam sebelum masuk ke storage tank terlebih dulu
dimasukkan ke Argon Reboiler (E66) sebagai media penukar kalor dengan gas
argon yang akan masuk ke pure argon kolom. Pure Argon Kolom dilengkapi
dengan Pure Argon Kondensor (E76) yang di dalamnya terdapat saluran untuk
gas nitrogen tak murni dari bagian tengah High Pressure Column. Gas nitrogen
yang tak murni ini berfungsi sebagai meda pendingin di Pure Argon Kondensor
(E76).
3.2.4 Pengisian Produk ke Storage Tank, Lorry Tank dan Tabung Produk.
a. Pengisian Produk LONA (Liquid Oksigen Nitrogen dan Argon) ke Storage tank
Setelah liquid oksigen,liquid nitrogen, danliquid argon dihasilkan, maka
akan ditampung dalam storage tank. Dimana untuk liquid oksigen dibutuhkan
pompa karena oksigen cair ini dihasilkan pada kolom tekanan rendah.
Untuk liquid nitrogen dan liquidargon tidak dibutuhkan bantuan pompa
karena liquid nitrogen dan argon sudah bertekanan tinggi. (Tekanan untuk
liquid argon adalah 2,7 kg/cm2g dan tekanan nitrogen cair adalah 5,1 kg/cm2).
b. Pengisian Produk LONA (Liquid Oksigen Nitrogen dan Argon) dari storage
tank ke Lorry tank
Produk LONA setelah masuk ke dalam storage tank akan dialirkan
menuju lorry tank dengan menggunakan pompa. Untuk mengurangi tekanan
atau menstabilkan tekanan dalam lorry tank, maka gas dalam lorry tank
dikeluarkan. Untuk mengetahui bahwa lorry tank sudah penuh adalah dengan
keluarnya liquid melalui trycock atau dengan penunjukkan level gauge.
c. Pengisian Produk LONA (Liquid Oksigen Nitrogen dan Argon) ke dalam
tabung produk
Produk LONA dimasukkan ke dalam tabung produk dalam bentuk gas
bertekanan dimana diperlukan peralatan pompa high pressure dan vaporiser.
Dengan vaporiser ini, produk LONA masuk kedalam tabung produk dalam
bentuk gas, dimana sebelum dilakukan pengisian tabung diperiksa terlebih
dahulu baik kondisi fisik untuk mengetahui kemungkinan adanya korosi yang
dapat menimbulkan lubang-lubang pada permukaan silinder, maupun
perubahan fisik seperti benjol, peot, bekas terbakar. Selain itu terhadap
tabung juga dilakukan pemeriksaan hidrostatik test.
Spesifikasi pengisian produk LONA (Liquid Oksigen Nitrogen dan Argon)
ke dalam Tabung gas antara lain:
a). Gas Oksigen
Wujud : gas
Kenampakan : tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa
Tekanan : 150 kg / cm2
Kemurnian : 99,1 %
b). Gas Nitrogen
Wujud : gas
Kenampakan : tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna
Tekanan : 150 kg / cm2
Standart : Ultra High Purity max 3 ppm O2, 3 ppm H2O
High Purity max 6 ppm O2, 5 ppm H2
Industrial grade max 10 ppm O2
c). Argon gas
Wujud : gas
Tekanan : 150 kg / cm2g
Standart : Ultra High Purity max 3 ppm O2, 3 ppm H2O
High Purity max 6 ppm O2, 5 ppm H2
Industrial grade max 10 ppm O2
BAB IV
SPESIFIKASI PESAWAT
4.1 Spesifikasi Alat
4.1.1 Unit Penyediaan Udara Umpan
1. Air Filter (F-10)
Fungsi : menyaring debu dan kotoran yang terdapat
di udara umpan (feed air )
Tipe : bag filter dari polyester (berupa kantung
filter)
Jumlah : 3 buah primary air filter dan 3 buah
secondary air filter serta 1 buah pre filter
Medium penyaring
Pre filter : kasa
Primary Air Filter : wire screen
Secondary Air Filter : scrim cloth
Tekanan : 1,033 kg/cm2
Bahan : stainless steel
Ukuran : Diameter = 116 mm
Panjang = 2515 mm
Flow : 10.000 Nm3 / jam pada 30oC
2. Air Compressor ( C-10 )
Fungsi : menekan udara proses sampai
tekanan yang cukup untuk dikirimkan ke
High Pressure Column
Tipe : Centrifugal 3 stage
Jumlah : 1 set
Flow : 10.000 Nm3 / jam
Tekanan udara masuk : 1,033 kg/cm2
Temperatur udara masuk : 36 o C
Tekanan keluar : 5,7 kg/cm2
Temperatur keluar : 110o C
3. Reactivation Exchanger ( H- 17 )
Fungsi : Sebagai penukar panas antara udara umpan
(panas) dengan waste gas (dingin)
Tipe : vertical box
Jumlah : 1 set
Bahan : Aluminium
Pendingin : Waste Gas
Temperatur masuk : 22 – 27 o C
Temperatur keluar : 100o C
Pemanas : Udara Umpan
Temperatur masuk : 110 o C
Temperatur keluar : 77o C
4. After Cooler ( H – 13 )
Fungsi : mendinginkan udara umpan sebelum
dimurnikan di Moleculer Sieve Unit
dengan menggunakan media pendingin
air yang berasal dari cooling tower
Tipe : shell and tube
Jumlah : 1 set
Sebagai Pemanas : udara umpan
Temperatur masuk : 77o C
Temperatur keluar : 40o C
Sebagai Pendingin : cooling water
Temperatur masuk : 33o C
Temperatur keluar : 39o C
Tekanan : 5,7 kg/cm2
5. High Level Freon Cooler ( H- 14 )
Fungsi : suatu pendingin untuk mendinginkan
udara umpan
Tipe kompresor : Screw kompresor
Jumlah : 1 set
Ukuran : ID : 4750 mm
Tebal : 2400 mm
Tinggi : 3000 mm
Tekanan masuk : 5,7 kg/cm2
Tekanan keluar : 5,4 kg/cm2
Media Pendingin : freon
Temperatur masuk : 40o C ( udara proses )
Temperatur keluar : 17o C ( udara proses )
Kemampuan bersih : 115.000 kcal/ jam
Tekanan masuk : 5,7 kg/cm2
6. Moleculer Sieve Tower ( T 18 A / B )
Fungsi : menyerap uap air dan CO2 di udara proses
dengan adsorber (alumina gel untuk
menyerap uap air dan molecular sieve
untuk mengikat CO2)
Flow : 10.000 Nm3 / jam
Jumlah : 2 buah
Temperatur : 22 – 27 o C
Tekanan masuk : 5,4 kg/cm2
Tekanan keluar : 5,3 kg/cm2
Ukuran : diameter : 400 mm
Tinggi : 2345 mm
7. Air Exchanger ( E – 20 )
Fungsi : untuk mendinginkan udara umpan oleh laju
alir produk dari kolom destilasi
Tipe : Plate Fin
Jumlah : 1 set
Bahan : Aluminium
Tekanan masuk : 5,4 kg/cm2
Tekanan keluar : 5,2 kg/cm2
Temperatur masuk : 22 - 27 o C
Temperatur keluar : -168o C
Media Pendingin : fluida dari kolom pemisahan
Waste Gas dari tengah atas Low Pressure Column
Temperatur masuk : -175oC
Temperatur keluar : 22 – 27oC
Gas oksigen dari Oksigen Separator
Temperatur masuk : -179oC
Temperatur keluar : 22 – 27oC
Gas nitrogen dari atas High Pressure Column
Temperatur masuk : -177oC
Temperatur keluar : 22 – 27oC
Gas nitrogen dari atas Low Pressure Column
Temperatur masuk : -179oC
Temperatur keluar : 22 – 27oC
Crude argon dari Argon Colomn
Temperatur masuk : -185oC
Temperatur keluar : 22 – 27oC
Media Pemanas : udara jenuh
Temperatur masuk : 22 – 27oC
Temperatur keluar : -168oC
4.1.2. Unit Pendingin
1. Recycle Nitrogen Compresor ( C- 60 )
Fungsi : untuk mengkompresi recycle nitrogen
Tipe : centrifugal
Jumlah : 1 set
Flow : 24.000 Nm3/ jam
Tekanan masuk : 4,8 kg/cm2
Tekanan keluar : 40,4 kg/cm2
Temperatur masuk : 37o C
Temperatur keluar : 40o C
Pemindahan tenaga : kopel langsung dengan motor
2. Expansion Turbine ( D- 10 )
Fungsi : Untuk menghasilkan pendinginan yang
diperlukan pada pengoperasian plant
Tipe : single oil bearing
Jumlah : 1 set
Flow : 18.900 Nm3 / jam
Tekanan masuk : 40,2 kg/cm2
Tekanan keluar : 4,9 kg/cm2
Temperatur masuk : -100o C
Temperatur keluar : -167o C
Pemindahan tenaga : dikopel dengan kompresor (C-60)
3. Low Level Freon Cooler ( E- 32 )
Fungsi : Untuk mendinginkan nitrogen dari kolom
bertekanan tinggi (ditekan oleh Recycle
Nitrogen Compresor)
Tipe kompresor : screw
Jumlah : 1 set
Flow : 5100 Nm3 / jam
Temperatur masuk : 40o C
Temperatur keluar : -40o C
Tekanan : 40,4 kg/cm2
4. Recycle Exchanger ( E- 30 )
Fungsi : untuk mendinginkan nitrogen bertekanan
tinggi oleh recycle nitrogen bertekanan
menengah.
Tipe : Plate fin
Jumlah : 1 set
Flow : 21.000 Nm3/ jam
Temperatur masuk : -177o C
Temperatur keluar : 35 0C
Tekanan : 40,4 kg/cm2
Ukuran : ID : 5500 mm
Tebal : 1254 mm
Tinggi : 900 mm
4.1.3. Unit Pemisah Udara Umpan
1. High Pressure Column ( K – 50 )
Fungsi : kolom pemisah udara umpan menjadi
nitrogen pada bagian atas dan Rich Liquid
pada bagian bawah
Tipe : vertical cylindrical
Jumlah : 1 set
Bahan : baja stainless steel (sheel) dan aluminium
(tray)
Tekanan puncak : 5,1 kg/cm2
Tekanan dasar : 5,2 kg/cm2
Temperatur puncak : -177o C
Temperatur dasar : -1720C
Ukuran : ID : 1300 mm
Tinggi : 8754 mm
Jumlah tray : 60 buah
Kapasitas : 12,2 m3
2. Low Pressure Column ( K – 51 )
Fungsi : memisahkan rich liquid dari High Pressure
Column menjadi oksigen murni, crude
argon, waste gas, dan nitrogen murni.
Tipe : vertical cylindrical
Jumlah : 1 set
Bahan : Cr – Ni stainless steel (shell) dan
aluminium (tray)
Tekanan dasar : 0,6 kg/cm2
Tekanan puncak : 0,25 kg/cm2
Temperatur puncak : -194 0C
Temperatur dasar : -178 0C
Jumlah tray : 127 buah
Ukuran : ID : 1250 mm
tinggi : 19166 mm
jumlah tray : 127 buah
Kapasitas : 22 m3
3. Main Condenser ( E- 70 )
Fungsi : mencairkan gas Nitrogen dengan
pertukaran panas dengan cairan Oksigen
yang diuapkan
Tipe : plate fin
Jumlah : 1 set
Bahan : Aluminium
Tekanan : 5,1 kg/cm2
Temperatur : -178o C sampai –171o C
4. Liquid Oksigen Filter ( T – 96 )
Fungsi : untuk menyerap hidrokarbon di liquid
oksigen dengan menggunakan silika gel
Tipe : tabung silinder
Jumlah : 1 set
Media adsorber : silika gel
Bahan : Aluminium
Flow : 4760 Nm3 / jam
Ukuran : diameter : 400 mm
tinggi : 2345 mm
5. Rich Liquid Subcooler ( E – 81 )
Fungsi : untuk mendinginkan rich liquid di bagian
bawah kolom tekanan tinggi dengan
bantuan waste gas sebagai media
penukar kalor
Bahan : Aluminium
Tipe : Plate fin
Jumlah : 1 set
Tekanan : 5,2 kg/cm2
Temperatur masuk : -172o C
Temperatur keluar : -189o C
6. Refluk Nitrogen Subcooler ( E- 82 )
Fungsi : untuk mendinginkan nitrogen tak murni
dari bagian tengah High Pressure Column
dengan pertukaran panas dengan waste
gas.
Bahan : Aluminium
Tipe : Plate fin
Jumlah : 1 set
Temperatur masuk : -177o C
Temperatur keluar : -190o C
Tekanan : 5,1 kg/cm2
7. Pure Nitrogen Subcooler ( E – 83 )
Fungsi : untuk mendinginkan liquid nitrogen murni
dari bagian atas High Pressure Column
oleh pertukaran panas dengan gas
nitrogen bertekanan rendah dari bagian
atas Low Pressure Column
Bahan : Aluminium
Tipe : Plate fin
Jumlah : 1 set
Temperatur masuk : -177o C
Temperatur keluar : -190o C
8. Product Liquid Oxygen Subcooler ( E – 84 )
Fungsi : untuk mendinginkan produk liquid Oksigen
oleh pertukaran panas dengan penguapan
Nitrogen kotor dari High Pressure Column
bagian tengah.
Bahan : shell ( baja stainless) dan tube (tembaga )
Tipe : shell and tube
Jumlah : 1 set
Temperatur masuk : -178o C
Temperatur keluar : -183o C
9. Product Liquid Nitrogen Subcooler ( E – 85 )
Fungsi : untuk mendinginkan produk liquid
Nitrogen oleh pertukaran panas dengan
penguapan Nitrogen kotor dari High
Pressure Column bagian tengah.
Bahan : shell ( baja stainless ) dan tube (tembaga )
Tipe : shell and tube
Jumlah : 1 set
Temperatur masuk : -177o C
Temperatur keluar : -191o C
10. Argon Column ( K – 55 )
Fungsi : memproduksi crude argon di kolom bagian
atas.
Bahan : Cr – Ni stainless steel
Tipe : vertical cylindrical
Jumlah : 1 set
Temperatur : -185o C sampai –165o C
Tekanan : 0,46 kg/cm2
Kapasitas : 5,7 m3
Ukuran : ID : 850 mm
tinggi : 15570 mm
Jumlah tray : 80 buah
11. Pure Argon Column ( K – 56 )
Fungsi : mengembunkan argon sebagai refluk
liquid oleh perpindahan panas dengan
menguapnya liquid nitrogen kotor.
Bahan : Cr – Ni stainless steel
Tipe : shell and tube
Jumlah : 1 set
Temperatur dasar : -182o C
Temperatur puncak : -179 0C
Tekanan : 0,5 – 2,7 kg/cm2
Kapasitas : 0,06 m3 ( shell ) dan 0,21 m3 ( tube )
Ukuran : ID : 220 mm
tinggi : 6804 mm
12. Argon Condensor ( E – 75 )
Fungsi : mengkondensasi crude argon dengan
perpindahan panas oleh rich liquid yang
diuapkan.
Bahan : Aluminium
Tipe : Plate fin
Jumlah : 1 set
Temperatur : -189 oC sampai –185 oC
Tekanan : 0,45 kg/cm2
Kapasitas : 1,8 m3
Ukuran : ID : 850 mm
tinggi : 15.570 mm
13. Pure Argon Condenser ( E – 76 )
Fungsi : mengembunkan argon sebagai refluk
liquid oleh pertukaran panas dengan
menguapnya liquid nitrogen kotor.
Bahan : Cr – Ni stainless steel
Tipe : shell and tube
Jumlah : 1 set
Temperatur : 40o C sampai –196o C
Tekanan : 0,4 – 2,7 kg/cm2
Kapasitas : shell : 220 m3
Tube : 0,21 m3
Ukuran : ID : 220 mm
Tinggi : 6804 mm
14. Argon Reboiler (E-76)
Fungsi : menguapkan liquid argon oleh pertukaran
panas dengan argon umpan
Bahan : Cr – Ni Stainless Steel
Tipe : Vertikal Silinder (shell and tube)
Jumlah : 1 set
Temperatur : -196 0C sampai 40 0C
Ukuran : ID : 400 mm
Tinggi : 2085 mm
Kapasitas : Shell : 0,3 m3
Tube : 0,03 m3
4.1.4 Unit Produksi Argon Murni
1. Suction Snubber ( B – 70 )
Fungsi : menampung crude argon sebelum masuk
ke kompressor argon
Bahan : baja karbon
Tipe : tabung silinder
Jumlah : 1 set
Tekanan : 0,05 kg/cm2
Temperatur : 22 – 27o C
Flow : 66 Nm3 / jam
2. Dust Filter ( F – 70 )
Fungsi : untuk menyaring kotoran dari crude argon
Bahan : stainless steel
Tipe : tabung silinder
Jumlah : 1 set
Tekanan : 3,5 kg/cm2
Temperatur masuk : 40o C
Flow : 120 Nm3 / jam
Kapasitas : 0,028 m3
3. Deoxo tower ( T – 71 )
Fungsi : mereaksikan oksigen yang ada dalam
argon dengan hidrogen menjadi air
dengan bantuan katalis paladium
Tipe : vertical silinder
Jumlah : 1 set
Tekanan : 4,5 kg/cm2
Temperatur : 450o C
Kapasitas : 0,056 m3
Ukuran : ID : 250 mm
tinggi : 1050 mm
4. Air Cooler ( V – 72 )
Fungsi : untuk mendinginkan argon dengan media
pendingin udara
Tipe : tabung bersirip
Jumlah : 1 set
Tekanan : 3,5 kg/cm2
Design Press : 5,0 kg/cm2
Temperatur masuk : 450o C
Temperatur keluar : 150o C
Kapasitas : 0,014 m3
Bahan : stainless steel
5. Water Cooler ( H – 72 )
Fungsi : untuk mendinginkan deoxo argon dengan
media pendingin Cooling Water
Tipe : Horizontal Silinder (Shell and tube)
Jumlah : 1 set
Temperatur masuk : 150o C
Temperatur keluar : 40o C
Kapasitas : Shell : 0,059 m3
Tube : 0,0071 m3
Ukuran : 4750 mm x 2400 mm x 3000 mm
6. Water Separator ( B – 72 dan B – 73 )
Fungsi : untuk memisahkan uap air dari argon
yang terbentuk selama reaksi katalis dan
dilengkapi dengan drain trap.
Tipe : tabung silinder
Jumlah : 2 buah
Bahan : aluminium
Tekanan : 3,5 kg/cm2
Ukuran : diameter : 369 mm
Tinggi : 2345 mm
Kapasitas : 0,027 m3
7. Freon Cooler ( H – 73 )
Fungsi : untuk menurunkan suhu argon dengan
media pendingin freon
Tipe : shell and tube
Jumlah : 1 set
Tekanan : 3 kg/cm2
Ukuran : 4750 mm x 2400 mm x 3000 mm
Temperatur : 17o C
8. Argon Dryer ( T – 78 A/ B )
Fungsi : untuk menyerap uap air yang terbentuk
oleh reaksi katalis dalam argon.
Tipe : vertical silinder
Jumlah : 1 set
Tekanan : 3 kg/cm2
Ukuran : diameter : 400 mm
tinggi : 2345 mm
Temperatur : 65o C
Kapasitas : 0,273 m3
Media penyerap : Alumina gel
4.2 Gambar dan Cara Kerja Pesawat Utama
4.2.1 Unit Molecullar Sieve Adsorber ( T 18 A/B )
Prinsip :
Molekular Sieve Unit sebagai tempat molekular sieve dan alumina gel
yang digunakan untuk mengadsorbsi sisa uap H2O dan CO2. Molekular Sieve
Unit memiliki dua buah tabung vessel yang digunakan secara bergantian. Pada
saat tabung vessel I digunakan maka tabung vessel II diregenerasi. Mekanisme
kerja Molekular Sieve Unit sebagai pengadsorber dan diregenerasikan selama
kurang lebih 3.5 jam. Reaktivasi Molekular Sieve Unit dapat dilakukan dengan
heating, cooling, pressure rise, parralel, dan blowing.
Tujuan :
Menyerap uap air dan CO2 di udara proses dengan adsorber (alumina
gel untuk menyerap uap air dan molecular sieve untuk mengikat CO2)
Cara kerja:
1. Bila yang beroperasi vessel I maka umpan masuk melalui valve A1 dan
secara otomatis valve A2 menutup. Vessel I dioperasikan selama 3,5 jam.
Umpan yang telah diabsorbsi kandungan H2O dan CO2 lalu dikeluarkan
melalui valve B4 dan keadaan B3 menutup.
2. Pada saat vessel I dioperasikan, maka vessel II diregenerasikan 3,5 jam.
Proses regenerasi menggunakan gas buang nitrogen (waste gas) dari kolom
distilasi. Gas buang nitrogen dipanaskan oleh air exchanger sampai suhu
22ºC kemudian masuk ke vessel II melalui valve B2. Karena adanya
pemanasan tersebut, H2O dan CO2 yang diabsorbsi oleh alumina gel dan
molecullar sieve menguap dan keluar bersama gas buang nitrogen melalui
valve A3. Aliran udara yang keluar dari adsorber merupakan udara kering
dengan suhu 27ºC dan tekanan 5,4 kg/cm2.
Gambar Alat :
Gambar 11. Molecullar Sieve Adsober ( M 07 A/B ) (Sumber : PT. Samator, 2011)
Keterangan Gambar :
1. Udara keluar dari Moisture Separator
2. Waste Nitrogen yang dibuang setelah digunakan untuk meregenerasi
Mollecular Sieve Adsorber
3. Molecullar Sieve
4. Alumina
5. Udara yang telah diadsorbsi sisa uap H2O dan CO2
6. Waste Nitrogen yang berasal dari Low Pressure Column
4.2.2 High Pressure Column (K-50)
Prinsip :
Memisahkan komponen udara berdasarkan beda titik didih. Banyaknya
tray adalah 60 tray dan tray yang digunakan berjenis Sieve Tray.
Tujuan :
Memisahkan nitrogen dan rich liquid, nitrogen akan naik keatas dan rich
liquid akan berada di bagian bawah (cairan yang kaya oksigen dan mengandung
sedikit argon), sehingga akan dihasilkan nitrogen cair setelah dilewatkan pada
Main Kondensor.
Cara kerja :
Udara umpan masuk pada High Pressure Column (HPC) melalui bagian
bawah kolom dalam bentuk campuran liquid dan gas (udara jenuh), udara proses
dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih. Oksigen titik didihnya lebih tinggi
dari gas lainnya (O2 = - 183ºC, N2 = - 191ºC dan Ar = - 185ºC), maka oksigen
akan turun (b1). Adanya reflux Liquid Nitrogen dari unit nitrogen recycle
menyebabkan terjadi pemisahan antara cairan (rich liquid) dan gas (nitrogen).
Oksigen cair akan turun sebagai Rich Liquid Oxigen dan keluar menuju Rich
Liquid Subcooler.
Gas Nitrogen memiliki titik didih lebih rendah daripada Oksigen, maka
Nitrogen akan naik keatas. Gas Nitrogen yang menuju Main Condensor
selanjutnya keluar menuju Product Nitrogen Liquid Subcooler yang selanjutnya
diambil sebagai produk dan sebagian lagi digunakan sebagai refluk pada HPC
bagian atas.
Sebagian gas Nitrogen dari HPC bagian atas dilewatkan Air Exchanger
dan selanjutnya digunakan sebagai media pendingin udara umpan.
Gambar Alat :
Gambar 12. Destilasi kolom bawah (High Pressure Column) (Sumber : PT. Samator, 2011)
Keterangan Gambar :
a. Udara umpan masuk HPC.
b1. Rich Liquid.
b. Rich Liquid keluar dari HPC, masuk ke Main Condenssor.
c. Gas Nitrogen keluar dari HPC dan masuk ke Main Kondensor
d. Gas Nitrogen tak murni (masih bercampur dengan argon) keluar dari
bagian tengah HPC menuju Reflux nitrogen Subcooler
e. Reflux Nitrogen cair dari Unit Nitrogen Recycle
f. Gas nitrogen keluar menuju Air xchanger
g. Tray
4.2.3 Low Pressure Column (K-51)
Prinsip :
Memisahkan komponen udara berdasarkan perbedaan titik didihnya.
Pada Low Pressure Column tray yang digunakan sieve tray yang berjumlah 127.
Tujuan :
Memisahkan Liquid Oksigen menjadi Nitrogen pada bagian atas, Crude
Argon pada bagian tengah, dan pada bagian bawah akan terbentuk Oksigen cair
yang akan diambil sebagai produk setelah dilewatkan subcooler
Cara kerja :
1. Rich liquid (Oksigen 36%) dari High Pressure Column selanjutnya
masuk ke Low Pressure Column (pipa J), disini terjadi proses
pemisahan berdasarkan titik didih. Nitrogen yang mempunyai titik
didih lebih rendah akan naik ke atas selanjutnya akan terjadi
kontak dengan N2 reflux yang berasal dari high pressure column
sehingga terjadi pemisahan antara Oksigen, Nitrogen, dan Argon.
Pada proses rektifikasi ini akan dihasilkan Nitrogen gas murni
yang bertujuan agar efisiensi gas Nitrogen yang keluar mendekati
temperatur lingkungan, maka gas Nitrogen tersebut dilewatkan HE
untuk diambil dinginnya.
2. Oksigen yang mempunyai titik didih lebih tinggi akan turun ke
dasar kolom. Oksigen yang murni (pipa H) akan keluar menuju
Product Liquid Oksigen Sob Cooler sebagai Oksigen cair
kemudian menuju ke Storage Tank tempat penampungan.
3. Kolom atas bagian tengah juga menghasilkan Waste Nitrogen
(pipa K) yang digunakan untuk regenerasi Molecullar Sieve
adsorber, sebelum digunakan sebagai reaksi Molecullar Sieve
adsorber, Waste Nitrogen diambil dinginnya dengan melewatkan
subcooler (untuk pendinginan Oksigen produk) dan dilewatkan HE
(untuk pendinginan feed udara).
Gambar Alat:
Gambar 13. Destilasi kolom atas (Low Pressure Colume) (Sumber : PT. Samator, 2011)
Keterangan Gambar :
a. Rich Liquid dari HPC masuk ke LPC
b. Gas oksigen keluar menuju Oksigen Separator kemudian dikembalaikan
lagi sebagai refluk.
c. Liquid Oksigen keluar dari LPC menuju subcooler
d. Crude Argon keluar dari LPC menuju Argon Column
e. Waste Nitrogen keluar dari LPC menuju Air Exchanger setelah melewati
subcooler. Waste Nitrogen ini digunakan untuk regenerasi MS
f. Nitrogen masuk ke LPC sebagai reflux dari Air Exchanger
g. Gas Nitrogen keluar dari LPC menuju Air Exchanger yang selanjutnya
dibuang
h. Tray
4.2.4 Air Exchanger
Prinsip :
Air Exchanger yang digunakan adalah type plate and fin, yang beroperasi
dengan prinsip pertukaran kalor antara fluida bersuhu lebih tinggi dengan fluida
bersuhu lebih rendah.
Tujuan :
Untuk mendinginkan udara umpan oleh laju alir produk ( Oksigen,
Nitrogen, dan waste gas ) yang keluar dari cold box.
Cara Kerja :
Udara umpan yang keluar dari Molekular Sieve Unit, selanjutnya
didinginkan dalam air exchanger dengan menggunakan media pendingin gas
dari kolom pemisahan, antara lain:
1. Crude argon sebesar 66 Nm3/jam bersuhu –185 0C dari Argon Colom ( K55 )
2. Gas nitrogen dari atas Low Pressure Column ( K51 ) sebesar 3000 Nm3/jam
dengan suhu –179 0C
3. Gas nitrogen dari atas High Pressure Column ( K50 ) sebesar 3000 Nm3/jam
bersuhu –177 0C
4. Waste gas dari tengah Low Pressure Column ( K51 ) sebesar 3934 Nm3/jam
dengan suhu –175 0C
5. Gas oksigen dari Oksigen Separator ( B 51 ) bersuhu -1790C
Udara proses yang keluar dari molekular sieve merupakan input fluida
dalam Air Exchanger dengan suhu yaitu sekitar 22 – 27oC mengalami
pendinginan dan penurunan suhu yang sangat drastis menjadi -168oC.
Gambar Alat :
T1
T2
T3
T4
Fin
Separator sheet
Gambar 14. Air Exchanger (Sumber : PT. Samator, 2011)
Keterangan Gambar :
T1 : Input fluida yang didinginkan (fluida panas), yaitu :
Udara proses yang keluar dari proses pemurnian udara dengan suhu
antara 22 - 27oC
T2: Input fluida pendingin, terdiri dari:
1. Waste nitrogen dari subcooler bersuhu -175oC
2. Gas oksigen dari bawah Low Pressure Column bersuhu -179oC
3. Gas nitrogen dari bagian atas High Pressure Column bersuhu -177oC
4. Gas nitrogen dari bagian atas Low Pressure Column bersuhu -179oC
5. Crude argon dari Argon Colomn bersuhu –1850C
T3 : Output fluida yang didinginkan, terdiri dari:
Udara proses yang mencair, yang akan masuk ke bagian bawah High
Pressure Column dengan suhu -168oC
T4: Output fluida pendingin yang menjadi panas, terdiri dari:
1. Waste nitrogen untuk regenerasi molecular sieve dan alumina dalam
adsorber bersuhu 22 - 27oC
2. Gas oksigen dari Low Pressure Column menjadi gas oksigen produk
(GOX) atau untuk dibuang bersuhu 22 - 27oC
3. Gas nitrogen dari bagian atas High Pressure Column yang akan
masuk ke Nitrogen Recycle Compressor (NRC) bersuhu 22 - 27oC
4. Gas nitrogen dari bagian atas kolom low pressure menjadi gas
nitrogen produk (GAN) atau untuk dibuang bersuhu 22 - 27oC.
5. Crude argon yang akan digunakan untuk bahan pembentukan Liquid
Argon bersuhu 22 - 27oC.
Udara proses yang keluar dari proses pemurnian udara merupakan input
dalam Air Exchanger dengan temperatur paling tinggi yaitu 27oC mengalami
pendinginan dan penurunan temperatur yang sangat drastis menjadi -168oC. Air
Exchanger sendiri berprinsip yaitu untuk pertukaran panas dari fluida panas
menjadi dingin dan sebaliknya. Pada heat exchanger (Air Exchanger) ini
menggunakan tipe plat and fin yang bertujuan untuk mengubah suhu yang
semula 22 - 270C menjadi -1680C. Pada input T1 fluida yang akan didinginkan
atau fluida panas masuk melalui plate yaitu udara proses yang berasal dari unit
pemurnian udara dengan suhu 22 - 270C. Fluida tersebut mengalami
pendinginan dengan fluida dari T2 yang lewat di fin yaitu waste nitrogen dari
subcooler yang setelah mendinginkan produk oksigen cair dengan suhu -1830C,
gas oksigen dari Low Pressure Column dengan suhu -1780C, gas nitrogen dari
High Pressure Column bagian atas dengan suhu -1770C, gas nitrogen dari Low
Pressure Column dengan suhu -1790C, dan juga Crude argon dari Argon Colomn
bersuhu –1850C. Pada heat exchanger ini terjadi pertukaran panas dari input
yang masuk berupa fluida panas dengan fluida dingin yang masuk. Maka output
yang dihasilkan akan berlawanan dengan input. Pada T3 output yang dihasilkan
yaitu udara proses yang sudah sangat dingin yang akan menjadi umpan masuk
High Pressure Column bagian bawah dengan suhu -1680C. Fluida dingin yang
telah melepaskan dingin maka menjadi panas antara lain, waste nitrogen yang
digunakan untul regenerasi Molekullar Sieve Unit bersuhu 22 - 27oC, gas oksigen
dari Low Pressure Column yang akan dibuang atau dimanfaatkan sebagai
produk gas oksigen bersuhu 22 - 27oC, gas nitrogen dari High Pressure Column
yang selanjutnya akan menjadi umpan di Nitrogen Recycle Compressor dengan
bersuhu 22 - 27oC, gas nitrogen dari Low Pressure Column yang akan dibuang
atau dimanfaatkan untuk produk gas nitrogen bersuhu 22 - 27oC, dan juga crude
argon yang akan digunakan untuk bahan pembentukan Liquid Argon bersuhu 22
- 27oC.
BAB V
NERACA MASSA DAN NERACA PANAS
5.1 Dasar Teori
5.1.1 Neraca Massa
Hukum kekekalan massa menyatakan bahwa massa suatu zat tidak
dapat diciptakan atau dimusnahkan. Hal ini mengarah pada konsep bahan,
bahwa bahan dalam setiap proses adalah tetap. Jikapun terjadi perubahan,
hal ini disebabkan karena energi dan massa dapat saling bertukar, sehingga
jumlah keduanya tetap sama.
Perubahan tersebut didefinisikan menurut hukum Einstein, yaitu :
∆E = ∆M . C2
Dimana :
∆E = Perubahan energi (erg)
∆M = Perubahan massa (gram)
C = Kecepatan cahaya ( 3 x 1010 cm/detik )
Untuk mengetahui secara tepat komposisi umpan masuk dan bahan
keluar dapat dihitung dengan neraca massa. Neraca massa merupakan
perhitungan kuantitatif dari komposisi bahan masuk / keluar alat proses
secara tepat dan merupakan perhitungan dasar dari satuan operasi dan
satuan proses.
Pemakaian dan kegunaan dari neraca massa adalah sebagai
berikut:
1. Untuk mengontrol bahan masuk dan bahan keluar.
2. Untuk menghitung kapasitas dari peralatan proses yang
digunakan.
3. Untuk mengetahui efisiensi dalam proses.
Dalam reaksi kimia biasanya perubahan massa yang terjadi sangat
kecil sehingga prinsip kekekalan massa dapat diberlakukan. Konversi
massa mensyaratkan bahwa bahan yang masuk suatu proses akan
terkumpul atau keluar meninggalkan proses tersebut. Bahan tersebut
mungkin hilang atau bertambah.
Input – Output = Akumulasi
Dasar Perhitungan neraca massa dapat dibedakan menjadi dua tipe
proses, yaitu :
1. Tipe Static ( Proses Batch )
Proses batch yaitu pemasukan bahan baku ke dalam proses yang
dilakukan setelah satu rangkaian proses selesai diambil hasilnya dan
tergantung pada lamanya waktu tinggal dalam suatu proses. Pada proses
batch pengaruh waktu tidak dimasukan dalam perhitungan, tetapi hanya
umpan masuk dan produk keluar saja.
Input = Output + Akumulasi
2. Tipe Dinamic ( Proses Kontinyu )
Proses kontinyu yaitu suatu proses yang berlangsung dimana bahan
dimasukan dan dikeluarkan secara terus menerus. Di dalam proses
kontinyu memerlukan waktu tertentu, sedangkan bahan tinggal di dalam
alat pada waktu tertentu pula.
uSatuanwaktInput =
uSatuanwaktOutput +
uSatuanwaktAkumulasi
Neraca massa umum dibedakan menjadi dua macam, yaitu neraca
massa overall dan neraca massa komponen.
1. Neraca massa Overall ( Neraca massa total )
Neraca massa overall merupakan neraca massa dimana semua
komponen bahan masukan dan bahan keluaran diperhitungkan dengan
memandang suatu proses dari awal sampai akhir dan merupakan
kesatuan unit.
2. Neraca massa komponen
Neraca massa komponen merupakan neraca massa yang perhitungannya
berdasarkan atas satu komponen bahan masukan saja. Dimana berlaku
persamaan
Komponen bahan masuk = komponen bahan keluar
Untuk mempermudah Perhitungan dalam reaksi – reaksi kimia ditentukan
suatu jumlah tertentu dimana input atau reaktan dan output atau hasil
reaksi sebagai dasar perhitungan.
5.1.2 Neraca Panas
Adalah bentuk khusus dari neraca tenaga, dimana perubahan energi
kinetik, energi potensial dan kerja yang dilakukan oleh sistem diabaikan.
Dalam suatu proses, neraca panas ini dapat digunakan untuk flow proses
pada tekanan tertentu dan non flow pada tekanan konstan.
1. Flow proses ( Tekanan kontinyu )
Adalah arus material yang masuk dan keluar berlangsung terus –
menerus selama operasi. Pada keadaan ini suhu, komposisi komponen
dan kecepatan alir pada setiap titik adalah sama, jadi tidak tergantung
pada waktu. Keadaan ini disebut keadaan Steady State.
2. Non flow proses
Dalam hal ini proses operasinya bersifat berkala, susunan suhu
berubah sesuai dengan waktu dan terjadi bila tidak ada arus masuk dan
keluar secara kontinyu. Beberapa hal yang penting dalam penyusunan
neraca panas adalah sebagai berikut :
1. Panas Sensible
Merupakan panas yang dapat diserap atau dilepaskan berkaitan dengan
kenaikan atau penurunan suhu.
Qs = m . Cp . dt (Pada tekanan tetap)
Qs = m . Cv . dt (Pada volume tetap)
Dimana :
Qs = Panas sensible (kJ)
m = Massa bahan (kg)
Cp = Kapasitas panas pada tekanan tetap (kJ/ kg K)
Cv = Kapasitas panas pada volume tetap (kJ/ kg K)
dt = Perbedaan suhu (K)
Kapasitas pada tekanan tetap (Cp) dapat dihitung dengan :
a. Persamaan fungsi suhu
Cp = p (t) = a + bT + cT2
Dimana :
a, b, c = Konstanta yang ditetapkan
T = Suhu mutlak (K)
b. Cp mean (Cpm)
Cpm = dQ/dT = 12
..TTdTCpm
=
12
2 ).(TT
cTbTam
= m (aT)(T2/T1) + m b/2(T2)(T2/T1) + m c/3(T3)(T2/T1)
= 12
31
32
21
2212 )(3/.)(2/.)(.
TTTTcmTTbmTTam
c. Cp rata -rata
Cp = n
CpmCpCp ........21
d. Cp dari tabel atau grafik
2. Panas Laten
Merupakan panas yang dibutuhkan atau dilepaskan oleh suatu sistem
pada saat perubahan fase.
Hf = m.Hfo
P2/P1 = H / R (1/T2 – 1/T2)
Dimana :
H = Panas laten suatu zat ( kJ)
P1 = Tekanan 1 ( kg/m2 detik )
P2 = Tekanan 2 ( kg/m2 detik )
T1 = Temperatur 1 ( K )
T2 = Temperatur 2 ( K )
Beberapa macam panas laten:
a. Panas laten penguapan.
Adalah panas yang dibutuhkan oleh suatu sistem pada saat
perubahan fase dari cair ke gas pada suhu tetap.
b. Panas laten sublimasi.
Adalah panas yang dibutuhkan oleh suatu sistem pada saat
perubahan fase dari padat ke gas.
c. Panas laten peleburan.
Adalah panas yang dibutuhkan oleh suatu sistem pada saat
perubahan fase dari padat ke cair.
d. Panas laten pembekuan.
Adalah panas yang dibutuhkan oleh suatu sistem pada saat
perubahan fase dari cair ke padat (Es).
e. Panas laten transisi.
Adalah panas yang dibutuhkan oleh suatu sistem pada saat
perubahan fase dari uap ke jenuh.
3. Suhu
Jika reaksi masuk pada temperatur yang berbeda dengan zat hasil reaksi
keluar, maka panas reaksi diperhitungkan berdasarkan panas reaksi
standar.
H = Hp + H25 - HR
Apabila reaksi berlangsung adiabatis artinya tidak ada panas yang masuk
maupun keluar dari sistem serta semua hasil reaksi tetap pada keadaan
temperatur aliran, maka hasil reaksi ini adiabatis.
4. Massa
Jika massa zat reaksi yang digunakan untuk reaksi lebih besar, maka berbanding
lurus dengan panas yang dikeluarkan.
5. Tekanan
Pada gas ideal, enthalpi tidak bergantung pada tekanan, demikian pula
bila zat pereaksi padat atau cairan.
6. Panas reaksi
a. Panas reaksi standar (Hf)
Panas reaksi standar merupakan perubahan enthalpi sebagai
hasil reaksi pada tekanan 1 atm. Dimana zat pereaksi dan hasil
reaksi konstan (25oC). Untuk flow proses, maka panas yang
ditambahkan atau dilepaskan sama dengan kenaikan enthalpi,
sehingga Q = H. Untuk non flow proses, proses pada tekanan
konstan Q = H, dan pada volume konstan Q = 0.
Q = HStandar = m.Cp.dT
b. Panas pembentukan standar (Hfo)
Adalah jumlah panas yang terjadi atau panas yang dibutuhkan
untuk pembentukan 1 mol zat tersebut dari unsur – unsurnya
dengan satuan kJ/kg.mol.
Jika Hfo = (-) berarti reaksi eksotermis.
Jika Hfo = (+) berarti reaksi endotermis.
c. Panas pembakaran standar (Hco)
Adalah jumlah panas yang diperlukan untuk pembakaran suatu
senyawa secara sempurna pada temperatur 25oC tekanan 1 atm.
Hco = Hc
o reaktan- Hcoproduk
d. Panas penguraian( Hv )
Adalah panas yang diperlukan untuk menguraikan 1 mol zat
terlarut menjadi unsur – unsurnya. Biasanya panas penguraian
sama dengan panas pembentukan dengan tanda berlawanan
arah.
Hv = - Hfo
e. Panas pelarutan
Adalah panas yang diserap atau dilepaskan jika 1 mol senyawa
dilarutkan dalam pelarut berlebihan sampai keadaan dimana pada
penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap
atau dilepas lagi.
f. Panas pengenceran
Adalah kalor yang diserap atau dilepaskan ketika suatu larutan
diencerkan dalam batas konsentrasi tertentu.
g. Panas netralisasi
Adalah jumlah panas yang dilepas ketika 1 mol air terbentuk
akibat reaksi netralisasi asam oleh basa atau sebaliknya. Untuk
asam kuat atau basa kuat, harga panas reaksinya selalu tetap,
sedangkan untuk asam lemah atau basa lemah harga panas
reaksinya lebih kecil.
7. Perpindahan panas
a. Konduksi
Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara dua buah
benda yang mempunyai perbedaan suhu tanpa disertai dengan
adanya perpindahan massa. Perpindahan panas ini tergantung
pada konduktivitasnya.
Rumus yang berlaku adalah :
q = -kA.T/x
Dimana :
Q = Laju perpindahan kalor
T/x = Gradien suhu kearah perpindahan kalor
k = Konduktivitas atau hantaran intermal benda
b. Konveksi
Konveksi adalah panas yang dipindahkan dari molekul yang
suhunya tinggi kemolekul yang suhunya lebih rendah dan disertai
perpindahan massa yang biasanya terjadi pada gas dan cairan.
Rumus yang berlaku adalah :
q = h.A.dT
Dimana :
Q = Panas konveksi (kJ/hr)
H = Koefisien perpindahan panas konveksi (kJ/hr.m.K)
A = Luas penampang perpindahan panas (m)
dT = Perpindahan suhu (K)
c. Radiasi
Radiasi adalah perpindahan panas yang berlangsung secara
radiasi gelombang elektromagnetik dan tidak memerlukan
medium.
Rumus yang berlaku adalah :
q = A.. (T24 – T1
4)
Dimana :
q = Panas radiasi (kJ/ hr)
T1 = Suhu awal (K)
T2 = Suhu akhir (K)
A = Luas perpindahan panas (m2)
= Konstanta Stefen – Boltzman (5,669 . 10-8 W/m2K4)
5.2 Neraca Massa PT. Samator – Kendal
Basis 1 jam operasi pada pukul 09.00 – 10.00, pada tanggal 25 dan
27Februari 2011, massa udara masuk = 12112,142 kg.
Tabel 5. Neraca Massa pada Kompresor Udara (C – 10)
Komponen input output
kg kmol kg kmol
N2 8970,821 320,386 8970,821 320,386
O2 2760,253 86,258 2760,253 86,258
Ar 147,649 3,697 147,649 3,697
CO2 18,073 0,411 18,073 0,411
H2O 215,346 11,964 215,346 11,964
Total 12112,142 422,716 12112,142 422,716
Tabel 6. Neraca Massa pada High Level Freon Cooler (H – 13)
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg
N2 320,386 8970,821 320,386 8970,821
O2 86,258 2760,253 86,258 2760,253
Ar 3,697 147,649 3,697 147,649
CO2 0,411 18,073 0,411 18,073
H2O gas 11,964 215,346 8,375 150,742
H2O liquid - - 3,589 64,604
Total 422,716 12112,142 422,716 12112,142
Table 7. Neraca Massa pada Molecular Sieve Tower (T – 18 A/B)
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg
N2 320,386 8970,821 320,386 8970,821
O2 86,258 2760,253 86,258 2760,253
Ar 3,697 147,649 3,697 147,649
CO2 0,411 18,073 - -
H2O gas 11,964 215,346 - -
CO2 - - 0,411 18,073
H2O liquid - - 11,964 215,346
Total 422,716 12112,142 422,716 12112,142
Table 8. Neraca Massa pada High Pressure Column (H – 14)
Komponen Input output
Kmol Kg Kmol Kg
GA:
N2 247,785 6937,990 - -
O2 66,711 2134,766 - -
Ar 2,859 114,191 - -
LA:
N2 - - 184,587 5168,437
O2 - - 65,995 2111,855
Ar - - 2,859 114,191
LN2:
N2 134,036 3753 126,351 3537,836
GN2:
N2 - - 70,883 1984,717
O2 - - 0,716 22,912
Total 451,392 12939,947 451,392 12939,947
Table 9. Neraca Massa pada Low Pressure Column (K – 51)
Komponen
input output
Kmol Kg Kmol Kg
LA :
N2 184,587 5168,437 - -
O2 65,995 2111,855 - -
Ar 2,859 114,191 - - LA (K-55):
N2 112,833 3159,332 - -
O2 1,143 36,582 - -
Ar 1,486 59,357 - -
GA:
N2 111,005 3108,149 - -
O2 1,133 36,247 - -
Ar 2,265 90,481 - -
LN2:
N2 126,351 3537,836 - -
LO2:
O2 338,207 10822,622 - -
Ar 3,416 136,444 - -
GO2:
N2 - - 114,135 3195,775
O2 - - 1,277 40,870
Ar - - 1,974 78,835
LO2 produk:
O2 - - 178,089 5698,852
Ar - - 0,536 21,403
WN:
N2 - - 300,482 8413,498
O2 - - 3,349 107,163
Ar - - 3,958 158,071
GN2 produk:
N2 - - 120,160 3364,481
GO2 produk:
O2 - - 223,763 7160,420
Ar - - 3,559 142,163
Total 951,282 28381,532 951,282 28381,532
Table 10. Neraca Massa pada Argon Column
komponen
input Output
Kmol Kg Kmol Kg
LA input:
N2 11,493 321,813 - -
O2 22,987 735,572 - -
Ar 195,386 7803,725 - -
LA output:
N2 - - 112,833 3159,332
O2 - - 1,143 36,582
Ar - - 1,486 59,357
GA: - -
N2 - - 111,005 3108,149
O2 - - 1,133 36,247
Ar - - 2,265 90,481
GO2:
N2 0,043 1,197 - -
O2 146,139 4676,450 - -
Ar 13,064 521,770 - -
LO2:
O2 - - 146,138 4676,403
Ar - - 10,159 405,762
CRUDE Ar:
N2 - - 0,043 1,197
O2 - - 0,001 0,047
Ar - - 2,903 116,008
Total 389,112 14060,526 389,112 14060,526
Table 11. Neraca Massa pada Deoxo Tower (T – 71)
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg Cruide Argon N2 0,043 1,197 0,043 1,197 O2 0,001 0,047 - - Ar 2,905 116,008 2,905 116,008 H2 input H2 0,003 0,006 - - H2O output H2O - - 0,004 0,053 Total 2,952 117,258 2,952 117,258
Table 12. Neraca Massa pada Pure Argon Column (K – 56)
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg Cruide Argon N2 0,043 1,197 - - Ar 2,905 116,008 - - Gas Buang N2 - - 0,097 2,703 Ar - - 0,488 19,509 Liquid Argon Ar - - 2,416 95,499 Total 2,948 117,205 3,948 117,205
Tabel 13. Neraca Massa Total Komponen input output
AIR COMPRESSOR udara masuk 12112,142 -
N2 - 8970,821
O2 - 2760,253
Ar - 147,649
CO2 - 18,073
H2O - 215,346
Total 12112,142 12112,142 HIGH LEVEL FREON COOLER
udara masuk 12112,142 -
N2 - 8970,821
O2 - 2760,253
Ar - 147,649
CO2 - 18,073
H2O buang - 150,742
H2O sisa - 64,604
Total 12112,142 12112,142 MOLEKULAR SIEVE
udara masuk 12112,142 -
N2 - 8970,821
O2 - 2760,253
Ar - 147,649
CO2 - 18,073
H2O sisa - 215,346
total 12112,142 12112,142 HIGH PRESSURE COLUMN
udara masuk 9186,947 -
Liquid Nitrogen 3753,000 3537,836
Waste Gas - 2007,629
Rich Liquid - 7394,483
total 12939,947 12939,947 LOW PRESSURE COLUMN
Rich Liquid 7394,483 -
Liquid Nitrogen 3537,836 -
Rich Liquid dari Argon Column 3255,271 -
Liquid Oksigen 10959,066 -
Udara Gas 3234,876 -
Gas Nitrogen Produk - 3364,481
Waste Gas - 8678,732
Gas Oksigen Produk - 7302,584
Liquid Oksigen Produk - 5720,255
Gas Oksigen - 3315,480
total 28381,532 28381,532 ARGON COLUMN
Rich Liquid 8861,109 5626,233
Gas Oksigen 5199,417 -
Cruide argon - 117,252
Liqiud Oksigen - 5082,165
Udara Gas - 3234,876
Total 14060,526 14060,526 DEOXO TOWER
Cruide argon 117,252 117,205
H2 input 0,006 -
H2 output - 0,053
Total 117,258 117,258
PURE ARGON COLUMN Cruide argon 117,205 -
Gas Buang - 22,212
Liquid Argon - 96,499
Total 117,205 117,205
Subtotal 91952,893 91952,93 EFFISIENSI PRODUKSI
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖푝푟표푑푢푘푠푖 =jumlah produk
jumlah bahan baku masuk x 100%
1. Produk oksigen
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 푂푘푠푖푔푒푛 =jumlah produk oksigen
jumlah bahan baku masuk x 100%
=liquid oksigen produk + gas oksigen
12112.142 x 100%
=9035.735
12112.142 x 100%
= 74,6 % 2. Produk Nitrogen
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 푛푖푡푟표푔푒푛 =jumlah produk nitrogen
jumlah bahan baku masuk x 100%
=3364,481
12112.142 x 100%
= 27,78 %
3. Produk Argon
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 퐴푟푔표푛 =jumlah produk argon
jumlah bahan baku masuk x 100%
=69,499
12112.142 x 100%
= 0,008 %
5.3 Neraca Panas
Table 14. Neraca Panas pada Kompresor Udara (C – 10)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
2.099.172,195 616.088,407 87.171,896 4.294,165
49.615,638 4.755.614,330
5.247.930,487 1.565.063,293
661.762,260 11.223,385
125.977,207 -
CO2
H2O(g)
Panas yang diserap
Total 7.611.956,631 7.611.956,631
Table 15. Neraca Panas pada Reactivation Exchanger (H – 17)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
WN :
N2
O2
Ar
Panas yang dilepas
5.247.930,487 1.565.063,293
661.762,260 11.223,385
125.977,207
546.877,365 6.644,094
13.910,268 4.227.473,548
3.673.551,341 1.078.154,713
279.986,563 7.742,509
88.184,045
6.015.651,011 74.263,824
1.189.327,901 -
Total 12.406.861,906 12.406.861,906
Tabel 16. Neraca Panas pada After Cooler (H – 13)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
Panas yang dilepas
3.673.551,341 1.078.154,713
279.986,563 7.742,509
88.184,045 -
2.449.034,227 718.769,809 117.203,677
5.085,766 57.884,911
1.779.640,780
Total 5.127.619,170 5.127.619,170
Tabel 17. Neraca Panas pada High Level Freon Cooler (H – 14)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
H2O(l)
Panas yang dilepas
2.449.034,227 718.769,809 117.203,677
5.085,766 57.884,911
-
-
874.655,081 256.703,503 21.925,858
1.762,126 14.471,228
6.201,955
333.678,592
Total 3.347.978,390 3.347.978,390
Table 18. Neraca Panas pada Air Exchanger (E – 20)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
WN :
N2
O2
874.655,081 256.703,503 21.925,858
-9.275.881,455 -110.645,596
-3.773.160,154
-3.751.732,578
-9.817.666,88 -2.784.818,971 -3.289.808,889
546.877,3647 6.644,093883 13.910,26785
218.691,2542
Ar
GN2:
N2
GO2 :
O2
Ar
Cr.Ar (1) :
N2
O2
Ar
Cr.Ar (2) :
N2
Ar
Panas yang dilepas
-7.562.120,047 -3.628.774,803
-1.395,345
-51,498 -3.268.580,133
116,728
17.227,171
12.499.497,353
443.946,0685 12.510,36938
77,818455 2,925195429 10.208,69378
-1.365,175142 -3.061.424,855
-
Total -17.702.215,91 -17.702.215,914
Tabel 19. Neraca Panas pada Sub Cooler
Komponen Panas (kkal)
Input Output
LA :
N2
O2
Ar
-5.689.415,809 -2.143.110,067 -2.588.662,759
-3.945.040,373
-6.154.058,325 -2.354.929,086 -3.427.235,290
-4.323.942,555
LN2 :
N2
GN2 :
N2
WN :
N2
O2
Ar
Panas yang dilepas
-4.090.872,246
-9.964.946,934 -118.864,983
-4.671.573,771
104.490,593
-3.688.143,890
-9.275.881,455 -110.645,596
-3.773.160,154
-
Total -33.107.996,350 -33.107.996,350
Table 20. Neraca Panas pada High Pressure Column (K – 50)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
GA :
N2
O2
Ar
LA :
N2
O2
Ar
LN2 :
-957.222.520,771 -258.988.164,274 -488.536.620,067
-
-
-
-4.184.970,300
-
-
-
-5.689.415,809 -2.143.110,067 -2.588.662,759
-3.945.040,373
N2
WG :
N2
O2
Panas yang dilepas
-
-
1.690.790.387,240
-3.751.732,578 -23.926,584
-
Total -18.141.888,171 -18.141.888,171
Tabel 21. Neraca Panas pada Low Pressure Column (K – 51)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
LA (T-222) :
N2
O2
Ar
LA (T-241) :
N2
O2
Ar
GA :
N2
O2
Ar
LN2 :
-6.154.058,325 -2.354.929,086 -3.427.235,290
-3.761.816,696
-40.792,835 -1.781.491,716
-3.642.128,566
-39.777,053 -2.590.044,893
-4.323.942,555
-11.493.624,608 -3.541.548,103
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
N2
LO2 :
O2
Ar
GO2 :
N2
O2
Ar
LO2 produk :
O2
Ar
WN :
N2
O2
Ar
GN2 produk :
N2
GO2 produk :
O2
Ar
Panas yang diserap
-
-
-
-
-
-
-
-
-
190.052,364
-
-
-
-3.624.008,603 -43.404,204
-2.046.253,163
-6.018.557,597 -546.316,244
-10.229.972,118 -122.026,286
-5.049.032,051
-4.090.872,246
-7.562.120,047 -3.628.774,803
-
Total -42.961.337,361 -42.961.337,361
Tabel 22. Neraca Panas pada Argon Column (K – 55)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
LA :
N2
O2
Ar
GO2 :
N2
O2
Ar
LA :
N2
O2
Ar
GA :
N2
O2
Ar
LO2 :
O2
Ar
Cr.Ar :
-383.182,211 -820.235,845
-234.214.748,217
-1.357,633 -4.966.389,561
-13.543.067,340
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-6.584.921,150 -40.792,835
-1.781.491,716
-3.642.128,566 -39.777,053
-2.590.044,893
-4.966.339,455 -10.531.966,705
-1.395,345 -51,498
-3.268.580,133
-
N2
O2
Ar
Panas yang diserap
220.481.491,459
Total -33.447.489,348 -33.447.489,348
Tabel 23. Neraca Panas pada Pure Argon Column (K – 56)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Cr. Ar :
N2
Ar
WG :
N2
Ar
LAr :
Ar
Panas yang diserap
-1.365,175142 -3.061.424,855
-
-
-
5.239,501
-
-
-3.149,871 -549.673,265
-2.504.727,394
-
Total -3.057.550,529 -3.057.550,529
Tabel 24. Neraca Panas Total
Nama Alat Panas (kkal)
Input Output
Kompresor udara 2856342,301 7611956,631
Reactivation exchanger 8179388,358 12406861,906
After cooler 5127619,170 3347978,390
High level freon cooler 3347978,390 1175719,750
Heat exchanger -30201713,267 1175719,750
Sub cooler -33212486,943 -33107996,350
High pressure column -1708932275,411 -16603313,943
Low pressure column -43151389,725 -42961337,361
Argon column -253928980,807 -33447489,348
Pure argomn column -3062790,030 -3057550,529
Panas yang diserap 1949518856,861
total -103459451,102 -103459451,102
Panas yang diserap = (total panas output alat) – (total panas input
alat)
= [-103459451,102 - (-2052978307,963)] kkal
= 1949518856,861 kkal
Artinya, panas yang diserap oleh pabrik sebesar 1949518856,861
kkal
Efisiensi Neraca Panas Total
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푎푛푎푠 푇표푡푎푙 =total panas keluartotal panas masuk x 100%
=−103459451,102 퐤퐤퐚퐥−2052978307,963 퐤퐤퐚퐥× ퟏퟎퟎ%
= 5,039 %
BAB VI
UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
6.1 Utilitas
Utilitas adalah suatu unit yang sangat diperlukan dalam kegiatan
produksi, untuk menunjang kelancaran proses produksi. Utilitas yang ada di PT
Samator, Kaliwungu, Kendal adalah sebagai berikut :
1. Penyediaan air, meliputi air minum, air pendingin
2. Penyediaanlistrik
3. Penyediaanrefrigerant
4. Penyediaanudaratekanuntukkebutuhan instrument
6.1.1 Penyediaan Air
Sumberkebutuhanair di PT. Samator Kendal
diperolehdarisumurartesisdengankedalamankuranglebih 100 meter dan debit 12
m3 per jam. Alasandigunakan air artesisini, yaitu :
a. Air artesismerupakansumber air yang bersihdanmurah
b. Tingkat pencemaran air tidakterlalutinggi, karena air artesismerupakan air
tanah
c. Lokasisumberdekatdenganlokasipabrik,
sehinggatidakmembutuhkanbiayapengangkutan yang besar
6.1.1.1 Penyediaan Air Minum
Untuk kebutuhan air minum dan penyediaan makanan di kantin, PT
Samator menyediaan air minumuntuk setiap harinya adalah 3 gallon per
haridengancaramembeli air mineral (aqua gallon).Hal ini disebabkan air tanah
disekitar pabrik merupakan air sadah sehingga tidak layak untuk digunakan
sebagai air minum dan untuk memenuhi keperluan air untuk MCK di plant,
kebutuhan air di Mushola dan MCK di kantor, PTSamatormenggunakan air dari
PDAM Kota Kendal sebesar 10 m3/hari.
Tabel25.SyaratKualitas Air MinumSesuaiPeraturanMenteriKesehatanRepublik Indonesia Nomor :
01/BIRHUKMAS/I/1975 Unsur-unsur Satua
n Min.
Diperbolehkan
Max. dianjurka
n
Max.diperbolehkan
keterangan
I. FISIKA 1. Suhu 2. Warna 3. Bau 4. Rasa 5. Kekeruhan
II. KIMIA 6. pH 7. Zatpadat 8. Zatorganik(KmnO4) 9. CO2agresif(CO2) 10. Kesadahan 11. Calsium(Ca) 12. Magnesium (Mg) 13. Besi(Fe) 14. Mangan(Mn) 15. Tembaga(Cu) 16. Zink (Zn) 17. Chlorida(Cl) 18. Sulfat(SO4) 19. Sulfida (H2S) 20. Fluorida (F) 21. Amoniak (NH4) 22. Nitrat(NO3) 23. Nitrit***(NO2) 24. Phenol*** 25. Arsen*** 26. Timbal*** (Pb) 27. Selesium*** 28. Chromium*** 29. Cyanida*** 30. Cadmium*** 31. Air raksa*** III.RADIO AKTIF 32.Sinar Alfa 32. Sinar Beta IV. Mikrobiologi
0C
Unit* - -
Unit** -
mg/lt mg/lt mg/lt OD
mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt
µC µC -
- - - - -
6,5 - - - 5 - - - - - - - - -
1,0 - - - - - - - - - - - - - -
- 5 - - 5 -
500 - - -
75 30 0,1 0,05 0,05 1,00 200 200
- - - - -
0,001 - - - - - - - - - -
Suhuudara
50 - -
25
9,2 1500
10 0,0 10
200 150 1,0 0,5 1,5 15
600 400 0,0 2,0 0,0
20,0 0,5
0,002 0,05 0,1
0,01 0,05 0,05 0,01
0,001
109 108
-
*skalapt-co tidakberbau tidakberasa ***zatberacun martabat 6
( Sumber : Manual Instruction Of Plant)
Dari hasil analisa di atas,air baku untuk sanitasi di PT Samator Kendal
sudah sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor:
01/BIRHUKMAS/I/1975 tentang syarat kualitas air minum. Oleh karena itu,untuk
air sanitasi ini tidak ada pengolahan air (water treatment) khusus sebelum
digunakan dalam proses pabrik untuk memenuhi kebutuhan sanitasi para
karyawan.
6.1.1.2 PenyediaanAir Pendingin
Penyediaan air pendingin diperoleh dari air tanah. Syarat yang harus
dipenuhi jika air digunakan sebagai pendingin proses adalah harus bersih,
tekanan supply 3,5 kg/cm2g, tekanan kembalian 1,5 kg/cm2g, temperatur supply
320C (maksimal), temperature kembalian 500C (maksimal). Untuk dapat dijadikan
sebagai air proses di Plant LONA , air bawah tanah harus memenuhi syarat
untuk mencegah timbulnya kerak, korosi dan timbulnya lumut dan bakteri dengan
pengaturan kepekatan air dan penambahan bahan anti lumut, serta anti korosi.
Tabel . Syarat Baku Mutu Air Pendingin Parameter Satuan Nilai
PH (pada 250C) - 6 - 8
Konduktivitas Listrik (pada 250C) s/cm 500
Total hardness (sebagai CaCO3) ppm 150
Alkalinity (sebagai CaCO3) ppm 100
Ion Klorida (sebagai Cl-) ppm 200
Ion Sulfat (sebagai SO42-) ppm 200
Ion Besi (sebagai Fe2+) ppm 1
Ion Silika (sebagai SiO2) ppm 50
Ion Amonium (NH4+) ppm Tak terdeteksi
Zat padat tersuspensi ppm 10
Mangan (Batu Kawi) ppm 50
Ion Belerang (S2-) ppm Tak terdeteksi
Stabilitas indeks ppm 6 - 7
(Sumber: Manual Instruction of Plant)
Air pendingin yang ada di PT Samator berasal dari air artesis (air tanah).
Air tanah yang ada di PT Samator mempunyai kesadahan yang tinggi (200 ppm)
yang sangat berbeda jauh dengan syarat baku mutu air pendingin (150 ppm)
sehingga membahayakan proses produksi dan peralatan. Hal-hal yang sering
terjadi akibat air pendingin yang kurang bersih adalah kerak, korosi, timbulnya
lumut dan bakteri. Timbulnya kerak dalam pipa – pipa proses akan menyebabkan
pertukaran panas yang terjadi dalam heat exchanger kurang sempurna karena
luas area perpindahan panas yang berkurang. Adanya korosi pada pipa - pipa
proses juga sangat membahayakan karena berakibat keroposnya pipa-pipa
tersebut sehingga ketebalan diameter pipa menjadi tidak sama. Oleh karena itu
sebelum digunakan sebagai air pendingin, air tanah harus proses pengolahan air
(water traeatment) terlebih dahulu.
6.1.1.3 Proses Pengolahan Air Pendingin
Air pendingin yang digunakan diambil dari sumur artesis. Air dari sumur
artesis dipompa kemudian ditampung dalam bak penampungan I. Air ditampung
dalam bak penampungan I ini untuk mengendap akan kotoran-kotoran yang
terbawa bersama air artesis tersebut dari total zat padat yang tersuspensi dari air
artesis ≤ 10 ppm menjadi tidak terdeteksi lagi. Kemudian air dari bak
penampungan I dengan pH awal 6,5 – 9,5 dijaga kondisinya menjadi 6 – 7 dan
dialirkan masuk dalam softener. Dalam softener air tersebut mengalami
demineralisasi dengan resin, tujuannya adalah untuk menghilangkan zat padat
terlarut yang terikut dalam air. Resin yang digunakan adalah Resin Anion-Kation,
resin ini berfungsi untuk menyerap mineral, logam, asam, serta kotoran yang
terkandung dalam air sehingga akan mengurangi kesadahan air tersebut.
a. Resin Anion (penukar anion)
Merupakan alat yang bertujuan untuk mereduksi anion. Alat ini terdiri dari
anion resin basa lemah dan anion resin kuat. Anion resin basa lemah untuk
menangkap ion Sulfat (SO42-) kandungan awalnya adalah 205 ppm di make up
menjadi 50 ppm dan Ion Klorida (Cl-) dari ≤ 300 ppm menjadi ≤ 50 ppm.
Sedangkan anion resin basa kuat digunakan untuk menangkap Ion Silika (SiO2)
yang kandungan awalnya ≤ 50 ppm hingga tidak terdeteksi dan ion CO32, seperti
pada total hardness (CaCO3) yang kandungan awalnya ≤ 150 ppm menjadi≤ 50
ppm dan dari alkalinity (seperti CaCO3) dari ≤ 100 ppm menjadi ≤ 50 ppm.
Reaksinya :
H2SO4(l) + 2 NaOH(l) Na2SO4(l) + 2H2O(l)
HCl(l)+ NaOH(l) NaCl(l)+H2O(l)
H2CO3(l)+ 2NaOH(l) Na2CO3(l)+ 2 H2O(l)
H2SiO2(l) + NaOH(l) Na2SiO2(l) +H2O(l)
b. Resin Kation (penukarkation)
Merupakan alat penukar ion-ion positif dengan ion hidrogen (H+) dengan
tujuan mereduksi kation – kation yang terkandung dalam air. Resin ini
mempunyai 2 kolom terdiri dari dua resin yaitu kation resin asam kuat dan kation
resin asam lemah.
Air yang telah difilter dikirim ke kation exchanger masuk kolom pertama
berisi kation resin asam kuat yang akan mengganti semua kation dengan ion
hidrogen (H+). Kemudian ke kolom kedua berisi kation resin asam lemah hanya
akan mengganti Ca2+, Mg2+, Fe2+, dan Na+dengan ion Hidrogen (H+).
Reaksinya :
Ca2+ + 2 HCl(l)CaCl2(l) + 2H+
Mg2+ + 2HCl(l)MgCl2(l) + 2H+
Na+ + HCl(l)NaCl(l)+ H+
Fe2+ + 2 HCl(l) FeCl2(l) + 2H+
Air proses dari softener kemudian ditampung dalam bak penampung II (basin)
untuk mendapatkan treatment. Treatment tersebut meliputi :
a. Pemberian NALCO ST 40
Berbentuk cairan yang digunakan sebagai zat anti mikroorganisme dengan
dosis pemakaian sebanyak 4 kg/hari.
b. Pemberian NALCO 3 DT 165
NALCO 3DT165 merupakan zat anti korosi, NALCO 3 DT 165 ini merupakan
zat untuk menaikkan phospat dalam basin. Kalau terlalu rendah maka akan
mudah mengalami kerak. Dengan dosis pemakaian sebesar 37,5 kg tiap 2
minggu.
c. Pemberian NALCO 7348
Digunakan sebagai biodispersan, NALCO 7348 mengandung senyawa
Aluminium Sulfat yang berfungsi sebagai koagulan dengan dosis
pemakaiannya 3kg tiap minggu.
d. Pemberian NALCO 2834
Berbentuk cairan yang mengandung Natrium Aluminat dan digunakan
sebagai zat anti lumut (alga dan ganggang) dengan dosis pemakaian 15 kg
tiap minggu.
Air dari basin kemudian dipompa menuju Plant LONA dengan suhu 29–
300C dan air yang keluar dari plant LONA dengan suhu 500C yang kemudiaan
disirkulasikan kembali menuju cooling tower untuk pendinginan. Dengan
menggunakan 3 pompa, air dari cooling tower dipompa ke alat sebagai air
pendingin.
Air yang keluardari cooler didinginkan pada cooling tower dengan kontak
langsung dengan udara sehingga ada sebagian air yang menguap ke atsmosfer.
Karena adanya penguapan, maka kandungan air semakin pekat (tinggi) dan
apabila masuk ke peralatan proses dapat mengakibatkan timbulnya kerak yang
bisa menghambat aliran air sehingga air yang keluar dari peralatan proses
sebagian air harus dibuang dulu sebagai blowdown.
Adanya air yang menguap, ditiup angin, kebocoran dan blow down akan
menyebabkan air dalam cooling tower akan berkurang. air yang hilang tersebut
akan diganti dengan menambahkan air baru sebagai air make up yang berasal
dari sand filter. Adapun tahap pengolahan air sebagai berikut:
1.Pompa
Digunakan untuk memompa air untuk yang berasal dari sumur artesis dan
dialirkan ke bak penampungan I.
2. Bak penampungan I
Berbentuk persegi panjang yang digunakan untuk menampung air artesis juga
berfungsi sebagai bak pengendapan kotoran.
3. Bak penampungan II
Berfungsi untuk menampung air yang berasal dari bak penampungan I
dan juga air pendingin yang keluar dari proses setelah didinginkan dari cooling
tower system dan juga berfungsi untuk menjaga agar aliran air make up berjalan
lancar. Pada bak ini juga dilakukan treatment – treatment yang biasa dilakukan
untuk air pendingin adalah penambahan bahan-bahan kimia.Setelah pemberian
zat tersebut, air disalurkan ke alat-alat produksi sebagai media pendingin dan
dikembalikan kebak penampungan cooling water untuk diproses kembali
sehingga dapat digunakan sebagai air pendingin.
Air artesis
Cooling tower
Bak penampung I
Bab penampungan II plant
Bak penampung I
Zat kimia
Gambar 15.Blok Diagram Penyediaan Air Pendingin
Cara kerja Cooling tower adalah :
Air bekas pendingin bersuhu sekitar 50 0C dari pabrik dipompa kembali ke
kolam penampungan II (cooling water), kemudian air dipompa ke atas cooling
tower dan ditujukan sirip-sirip. Uap yang terjadi dihisap keluar fan (kipas) yang
ada di atas cooling tower. Dan ada sebagian uap yang terbawa oleh angin (wind
loss). Air yang baru saja turun dari cooling tower akan bertemu dengan air yang
berasal dari bak penampungan (make-up water), sehingga suhu akan turun
menjadi sekitar 30 0C. Penambahan air ini juga berfungsi untuk mengurangi
kadar impuritas air dan mengganti air yang hilang teruapkan di cooling tower,
disamping itu juga perlu pengaturan blowdown untuk memperkecil impuritas yang
ada di kolam penampungan II.
6.1.2 Penyediaan Tenaga Listrik
Sumber tenaga listrik utama di PT Samator adalah tenaga listrik sebesar
4500 KVA yang ditransmisikan dari gardu PLN Kendal khusus untuk konsumen
pabrik yaitu Polysindo, Samator, dan Tensindo. Jadi seluruh kegiatan pabrik
tergantung distribusi PLN. Apabila sewaktu-waktu terjadi pemadaman dari PLN,
maka kegiatan produksi akan berhenti. Produksi akan dimulai lagi saat aliran
tinggi kembali normal. Selain itu digunakan generator dengan kapasitas 180 KW
sebagai sumber arus cadangan (hanya dipakai untuk penerangan, pompa
transfer liquid ke lorry tank, pompa botol dan hydrant).
Di lingkungan PT Samator terdapat sebuah gardu induk PLN
berkapasitas 2000 VA dan didukung oleh dua trafo milik perusahaan yang
berkapasitas 6300 KVA dan 1600 KVA.
Sumber listrik yang digunakan PT Samator meliputi :
1. Tegangantinggi = 3300 V, 50 Hz, 3 phase
2. Teganganrendah = 380 V, 50 Hz, 3 phase
3. Instrumentasi = 100 V, 50 Hz, 1 phase
4. Total pemakaian LONA = 4200 KVA
6.1.3Penyediaan Refrigerant
Refrigerant yang digunakan di PT. Samatorsebagai media
pendinginadalahfreon R-22 atauchlorodifluoromethane. Freon
initidakdihasilkandari proses plant LONA, sehinggafreon R- 22
inididapatdenganmembelinyadaripihakluar.Kondisi operasi freon pada high level
adalah tekanan gas keluar 9-15 kg/cm2, tekanan gas masuk 600 mmHg sampai 6
kg/cm2, temperatur gas keluar 45-900C, temperatur gas masuk –50oC sampai
200C. Sedangkan pada low level tekanan gas keluar 0,5 − 6 kg/cm2, tekanan gas
masuk 600 mmHg sampai 4,5 kg/cm2, temperatur gas keluar 55-700C dan
temperatur gas masuk −60oC sampai 200C.
6.1.4 PenyediaanUdaraTekan
Untuk keperluan instrumen sebelum proses dijalankan digunakan udara
bertekanan dari nitrogen back-up dengan flow 150 m3/jam. Nitrogen cair yang
keluar dari nitrogen back-up diubah menjadi gas nitrogen melalui vaporizer ke
dalam control panel dan menjalankan alat-alat penunjuk dari kontrol panel.
Apabila plant sudah mulai beroperasi maka supply udara tekan digantikan
oleh air kompressor untuk menjalankan proses selanjutnya.
Mekanisme penggunaan udara tekan :
Udara tekan masuk ke dalam aktuator akan menekan pegas dalam
aktuator. Gerakan pegas dalam actuator akan menyebabkan plug pada valve
bergerak sehingga flow pada valve dapat dikendalikan.
6.2 Pengolahan Limbah
a. Limbah Gas
Limbah gas ini berbentuk waste gas, dan ini tidak mengandung senyawa
yang membahayakan. Komponen utama dalam waste gas adalah nitrogen.
Waste gas yang terbentuk pada bagian puncak kolom destilasi tekanan rendah
ini dipanaskan dalam Air Exchanger (E-20) dan digunakan untuk regenerasi
dalam Molecular Sieve Unit pada proses heating setelah mengalami pemanasan
sehingga temperaturnya mencapai 100 0C. Selanjutnya waste gas ini digunakan
untuk menguapkan H2O dan CO2 yang terdapat pada molecular sieve tower. Sisa
dari waste gas dibuang melalui stack / silencer. Stack ini berupa cerobong yang
didesain tinggi agar waste gas yang banyak mengandung nitrogen ini tidak
mengganggu lingkungan.
d. Limbahcair
Limbah cair ini berasal dari air buangan dari unit pemurnian pada Air
Separation Plant LONA (Liquid oxygen, nitrogen dan argon). Air buangan ini
tidak mengandung mineral disebut juga air demin. Air demin ini didinginkan
dengan udara atmosfer dan jika telah mencapai suhu kamar maka air ini bisa
langsung dipompakan ke unit pembuatan gas hidrogen dan digunakan sebagai
bahan baku pembuatan gas hidrogen secara elektrolisa.
Limbah cair dari blowdown cooling tower yang memiliki kandungan
mineral yang sama dengan air bawah tanah, sehingga bisa langsung dibuang ke
saluran pembuangan.
e. Limbahpadat
Limbah padat rumah tangga seperti sisa aktifitas kantin (bahan organik)
dibuang ke tempat pembuangan umum.
BAB VII LABORATORIUM
Di Laboratorium PTSamatordilakukanbeberapamacamanalisameliputi :
1. Analisabahanbaku
2. Analisabahansetengahjadi
3. Analisaproduk
7.1 Analisa Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam pabrik ini adalah udara bebas yang
didapat dari lingkungan pabrik. Bahan baku dari lingkungan pabrik sebelum
masuk ke proses terlebih dahulu perlu dilakukan penanganan pendahuluan, yaitu
dengan dilakukan penyaringan atau filtrasi yang bertujuan untuk menghilangkan
partikel-partikel besar atau kotoran dari udara sehingga tidak masuk ke proses.
Setelah udara dari partikel-partikel besar maka udara dialirkan ke unit proses.
Untuk mendeteksi tercemar atau tidaknya udara sebagai bahan baku proses
produksi nitrogen, oksigen, dan argon maka dapat dilihat dari alat manometer.
Manometer ini menunjukkan bahwa filter masih dapat digunakan untuk
menyaring udara atau harus diganti. Filter udara masih dapat digunakan jika
manometer menunjukkan 1-55 mm of air. Tetapi apabila manometer
menunjukkan >10 mm of air, maka filter harus segera diganti.
7.2 AnalisaBahanSetengahJadi
Analisa ini dilakukan dalam control room dengan menggunakan peralatan
digital yang sudah diprogram, sehingga dapat diketahui proses yang terjadi di
setiap peralatan. Analisa ini dilakukan untuk mengetahui purity nitrogen dan
purity argon.
Peralatan untuk analisa yang digunakan pada proses produksi LONA
oleh PT Samator adalah :
1. Oxygen in Nitrogen Analyzer ( Purity Nitrogen)
Menggunakan peralatan Analyzer : Teledyne model 306 WA
a. Tujuan :
Untuk mengukur kandungan oksigen dalam nitrogen sehingga dapat
diketahui purity nitrogen.
b. Prinsip :
Sensor alat ini berupa katoda (silver), anoda (lead) dan larutan
elektrolitnya berupa potassium hidroksida. Gas yang akan dianalisa
dialirkan di atas katoda ini. Reaksi elektrokimia terjadi dengan melepas
elektron karena oksidasi anoda kemudian untuk mereduksi oksigen pada
katoda.Aliran listrik yang terjadi menunjukkan konsentrasi oksigen,
adanya amplifier untuk menggerakkan penunjuk skala.
Mekanisme reaksi yang terjadi :
Katoda : 4e + O2 + 2H2O 4OH-
Anoda : 2Pb + 4OH- 2PbO + 2H2O + 4e
O2 + 2Pb 2PbO
c. Metode ( carapenggunaan) :
Gas yang akan dianalisa dialirkan di atas katoda, maka akan
menimbulkan reaksi elektrokimia dengan pelepasan empat electron
oleh oksidasi anoda. Empat electron ini digunakan untuk mereduksi
oksigen pada katoda.
Aliran elektroda diantara anoda dan katoda membuat aliran listrik,
dimana langsung menunjukkan konsentrasi oksigen pada aliran gas
yang akan dianalisa.
Aliran yang terjadi diperkuat oleh amplifier untuk kemudian
menggerakkan jarum penunjuk skala.
d. Hasil:
Jarum penunjukkan skala akan menunjukkan kandungan oksigen dalam
nitrogen sehingga kadar kemurnian nitrogen dapat dicari.
(sumber: InstruksiKerja Teledyne 306 WA)
2. Nitrogen in Argon Analyzer ( Purity Argon )
Alat yang digunakan adalah Trace N2 Analyzer, PES 1000
a. Tujuan :
Untuk mengukur kandungan nitrogen dalam argon.
b. Prinsip :
Pelucutan gas Argon yang mengandung sedikit Nitrogen menggunakan
listrik tegangan tinggi. Nitrogen yang terlepas akan memancarkan
spektrum, kemudian diuraikan menggunakan photo multyplier tube
dengan penguatan amplifier untuk menunjukkan skala.
c. Metode ( cara penggunaan ) :
Gas Argon yang mengandung Nitrogen dilewatkan melalui sel deteksi
bertegangan tinggi digunakan untuk pelucutan
Karena adanya pelucutan tersebut, nitrogen dalam argon akan
tereksitasi. Nitrogen ini akan memancarkan beberapa jenis spektrum
yang kemudian akan diuraikan.
Spektrum gas ini dideteksi melalui filter optic untuk dipilih garis yang
kuat pada 337,1 nm.
Photo multiplier tube (PMT) mendeteksi cahaya ini dan mengubahnya
menjadi sinyal listrik yang dikuatkan oleh amplifier dilanjutkan ke
indicator jarum untuk menunjukkan skala.
d. Hasil :
Angka pada jarum skala yang menunjukkan kandungan nitrogen dalam
argon, dengan demikian purity argon dapat diketahui.
(sumber: InstruksiKerjaYanaco PES 1000)
7.3 AnalisaProduk
Analisa ini dilakukan setelah produk dihasilkan.Produk ini meliputi liquid
oksigen, nitrogen dan argon dalam tangki induk (storage tank) sebelum
dimasukkan ke dalam PGS atau dalam lorry tank.
Alat analisa yang digunakan adalah :
1. Dew Point Meter
a. Fungsi :
Untuk mengetahui kadar uap air (kelembaban) gas hasil produksi
sebelum dimasukkan storage tank.
b. Prinsip :
Sample dibersihkan dari kotoran terlebih dahulu, flow 5 – 10 liter/ menit
biarkan selama 2 – 3 menit agar pipa bersih, tekan outlet head agar
terbuka. Instrumen segera menunjukkan skala.
c. Metode (cara penggunaan )
Menghidupkan instrument pada posisi on dan check kondisi baterai.
Membuka sample point yang akan dites untuk diperiksa kondensat.
Bila ada kondensatnya sebelum dianalisa dibersihkan terlebih dahulu.
Menghubungkapipa sample PTFE dengan instrument.
Mengatur sample valve untuk memperoleh flow 5 – 10 liter per menit
dalam kondisi ideal.
Sample dibiarkan mengalir selama 2–3 menit untuk membersihkan
pipa. Meletakkan jari pada outlet head instrument tekanan sample
akan membuka head. Jari dilepaskan bila head sudah terbuka atau
terangkat penuh.
Instrumen akan bergerak cepat menunjukkan kadar air (H2O) sample.
Jika pembacaan mula-mula naik kemudian turun disebabkan pipa
sample tidak cukup purging sebelum head dinaikkan.
Sesudah tes lengkap dan pembacaan continue tidak diperlukan, untuk
tes selanjutnya, instrumen head ditutup.
d. Hasil:
Tes dew point ini menunjukkan kadar uap air yang ditunjukkan skala.
(sumber: Instruction Manual Shaw Moisture Meters)
2. Penentuan Trace Oksigen
a. Fungsi :
Untuk mengetahui kadar oksigen kotor dalam argon dan nitrogen.
b. Prinsip :
Flow sample 0,1 – 10 liter per menit, switch alat diatur sesuai dengan
skala. Baca skala untuk menunjukkan impuritas.
c. Metode (cara penggunaan) :
Mengatur flow sample 0,1 – 10 liter/ menit sebelum menghubungkan
instrument dengan sample gas, kemudian sample dibiarkan ke udara.
Sambungan pembuangan (vent fitting) dipasang, lalu sample source
fitting dan melakukannya dengan cepat untuk mengurangi difusi udara
Mengatur switch sesuai skala( x 1000, x 100, x 10, x 1 ).
Tombol switch dimatikan setelah pembacaan selesai.
Untuk melepas sambungan, lakukan prosedur berlawanan dari
pemasangan.
d. Hasil:
Dari hasil baca alat ini akan menunjukkan kadar oksigen kotor dalam
argon maupun nitrogen.
(sumber: IntruksiKerja Teledyne Model 311)
BAB VIII
PENUTUP
8.1 Kesimpulan
PT Samator pertama kali didirikan oleh Bapak Arief Harsono pada tanggal 22 Juli
1975 dengan membangun pabrik acetylen di Surabaya. PT. Samator merupakan
produsen O2, N2, dan Argon baik dalam bentuk gas maupun liquid, dengan
kapasitas produk yang dihasilkan untuk produk LOX (Liquid Oxygen) adalah
2000 Nm3/jam, LIN (Liquid Nitrogen) 1000 Nm3/jam, dan LAR (Liquid Argon) 60
Nm3/jam.
Proses pembentukan produk dari udara bebas berdasarkan operasi pemisahan
secara kriogenik yaitu proses pemisahan dibawah suhu 1000C. Untuk
memperlancar proses produksi maka dibantu dengan unit utilitas meliputi
penyediaan air, penyediaan listrik, penyediaan refrigerant dan penyediaan udara
tekan untuk instrument.
PT Samator Gas ini mempunyai kualitas produk yang bagus karena dilengkapi
quality control pada produk yang dihasilkannya. Dengan tujuan agar tetap
menjaga kepuasan konsumennya.
8.2 Saran
Adapun saran-saran dari kami agar PT. Samator Gas dapat berkembang
lebih bagus lagi, kami berikan saran diantaranya :
1. Pemberian penghargaan kepada karyawan yang berprestasi untuk
memotivasi dan meningkatkan kinerja karyawan,
2. Perlunya pencarian alternatif lain dalam pemilihan jenis refrigerant yang
keefektivitasan pendinginan mendekati sama tetapi lebih ramah
lingkungan,
3. Pengukuran dari data-data plant secara berkala untuk mengetahui tingkat
keefektivan plant.
LAMPIRAN 1
NERACA MASSA DAN PANAS
1. Perhitungan Neraca Massa
Data di bawah ini berdasarkan data Log sheet PT.Samator Industri
Cabang Kendal tanggal 25 dan 27Februari2011 Basis 1 Jam Operasi,
massa udara masuk : 12112,142 Kg
Diketahui :
1. Suhu feed udara : 36°C
2. Kelembaban relative : 85%
3. Densitas Gas : 1,293 Kg/m3
4. Densitas Nitrogen : 1,251Kg/m3
5. DensitasOksigen :1,429 Kg/m3
6. Densitas Argon :1,784 Kg/m3
7. Bahan baku : udara lingkungan
8. Volume Udara Masuk : 9200,925 Nm3x1,293 Kg/m3
=11896,796 Kg
(Reff. Manual Instruction of Plant)
9. Komposisi udara kering (% mol) :
Komponen Udara % mol
Nitrogen 78
Oksigen 21
Argon 0,9
Karbondioksida 0,1
Total 100
Asumsi : Udara masuk adalah udara basah
Keterangan :
GA : Udara gas
LA : Udara cair
GO2 : Oksigen gas
LO2 : Oksigen cair
GN2 : Nitrogen gas
LN2 : Nitrogen cair
GAr : Argon gas
LAr : Argon cair
Cr. Ar : Crude Argon
WN : Waste Nitrogen
WG : Waste Gas
Tekanan Udara dalam Proses : 5,7 Kg/cm2
Perhitungan jumlah uap air :
Suhu udara masuk 36 °C = 96.8 °F
Kelembaban relative = 85 %
Dari grafik Psychrometric didapatkan data Humidity (Hm)
Hm = 0,03 mol H2O/mol udara kering
Jumlah udara kering = 1/(1 + Hm) x mol udara basah
= 1/(1 + 0,03) x 410,752Kmol = 398,788Kmol
Jumlah uap air = mol udara basah – mol udara kering
= 410,752Kmol – 398,788Kmol
= 11,964Kmol Tabel Komposisi udara masukkompresor
Komponen %mol Xmol BM BM rata Kmol Kg %kg
N2 78 0,780 28 21,840 320,386 8970,821 75,405
O2 21 0,210 32 6,720 86,258 2760,253 23,202
Ar 0,9 0,009 39,94 0,359 3,697 147,649 1,241
CO2 0,1 0,001 44 0,044 0,411 18,073 0,152
Total 100 28,963 410,752 11896,796 100
Tabel Massa Udara Masuk
Komponen BM Kmol kg N2 28 320,386 8970,821 O2 32 86,258 2760,253 Ar 39,94 3,697 147,649 CO2 44 0,411 18,073 H2O 18 11,964 215,346 Total 422,716 12112,142
Basis Operasi : 1 Jam Operasi, massa udara masuk : 12112,142 Kg
1. PerhitunganNeraca Massa pada Air Compressor (C-10)
KompresorUdara GA1= 12112,142 Kg N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar = 147,649 Kg CO2 = 18,073Kg H2O =215,346Kg
GA2 = 12112,142 Kg
N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar = 147,649 Kg CO2 = 18,073 Kg H2O =215,346 Kg
Keterangan:
GA1 udaradarilingkunganmasukkedalamkompresor
GA2 udarakeluardari Air Compressor masukkeHigh Level Freon Cooler
Neracamassapada Air Compressor (F– 10)
Komponen input output
kg kmol kg kmol
N2 8970,821 320,386 8970,821 320,386
O2 2760,253 86,258 2760,253 86,258
Ar 147,649 3,697 147,649 3,697
CO2 18,073 0,411 18,073 0,411
H2O 215,346 11,964 215,346 11,964
Total 12112,142 422,716 12112,142 422,716
2. Perhitungan Neraca Massa pada High Level Freon Cooler (H – 14)
Keterangan :
GA2 adalah Udara masuk dari High Level Freon Cooler (HLFC)
Terjadi kondensasi uap air dalam udara
High Level Freon Cooler
H2O= 64,064 kg
GA2 = 12112,142 Kg N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar= 147,649 Kg CO2 = 18,073Kg H2O =215,346Kg
GA3 = 12047,538 Kg N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar= 147,649 Kg CO2 = 18,073Kg H2O =150,742 Kg
GA3 adalah udara keluar dari HLFC dan masuk ke Molecular Sieve
Unit
Asumsi :
Uap air dalam udara terkondensasi sebanyak 30 %
(Reff. Manual Instruction of Plant)
Perhitungan jumlah uap air terkondensasi :
H2O(l) = 30 % x H2O(g)
= 30 % x 11,964 Kmol
= 3,589 Kmol sisa H2O(g) = H2O(g) – H2O(l)
= 11,964 Kmol –3,589Kmol
= 8,375Kmol Neraca massa pada High Level Freon Cooler
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg
N2 320,386 8970,821 320,386 8970,821
O2 86,258 2760,253 86,258 2760,253
Ar 3,697 147,649 3,697 147,649
CO2 0,411 18,073 0,411 18,073
H2O gas 11,964 215,346 8,375 150,742
H2O liquid - - 3,589 64,604
Total 422,716 12112,142 422,716 12112,142
3. Perhitungan Neraca Massa pada Molecular Sieve Tower (T18 A/B)
Keterangan :
H2O dan CO2 diadsorbsi oleh Molecular sieve, terjadi reaksi fisis
antara udara masukdengan Molecular sieve dan alumina gel.
Neraca massa pada Molecular sieve Tower (T18A/B)
CO2= 18,073 kg H2O = 215,346 kg
GA in= 12047,538 Kg N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar= 147,649 Kg CO2 = 18,073Kg H2O =150,742 Kg
GA out = 11814,119 Kg N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar = 147,649 Kg
Molecular Sieve
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg
N2 320,386 8970,821 320,386 8970,821
O2 86,258 2760,253 86,258 2760,253
Ar 3,697 147,649 3,697 147,649
CO2 0,411 18,073 - -
H2O gas 11,964 215,346 - -
CO2 - - 0,411 18,073
H2O liquid - - 11,964 215,346
Total 422,716 12112,142 422,716 12112,142
4. Perhitungan Neraca Massa pada High Pressure Column (K – 50)
Keterangan:
Mulai terjadi proses pemisahan udara
GN2= 2007,629 kg N2 = 1984,717 kg O2 = 22,912 kg
LA = 7394,483 Kg N2= 5168,437 Kg O2= 2111,855 Kg Ar = 114,191 Kg
GA = 11814,119 Kg N2= 8970,821 Kg O2= 2760,253 Kg Ar = 147,649 Kg
High Pressure Column
LN2 out = 3537,836 kg LN2 in = 134,036 Kg
Perhitungan:
Input :
GA input
Massa = 11878,723 Kg Komposisi dalam GA
N2 = 247,785 Kmol O2 = 66,711 Kmol Ar = 2,859Kmol Total mol = 317,356Kmol
LN2 input
Massa = 3753,000 Kg Jumlah mol N2 = 3753,000 Kg/28 Kg/Kmol
= 134,036 Kmol
Total mol input = 3753,000Kmol +134,036 Kmol
= 451,392 Kmol Total N2 input = 247,785Kmol+134,036 Kmol
= 381,821Kmol
Output :
LN2 output
Flow =2828,006 m3 Komposisi 100% N2
Mol N2= 126,351 Kmol
GN2 output
Flow = 1602,530 m3 Komposisi 99% N2dan 1% O2(Reff. Manual Instruction of Plant)
Mol N2 =70,883 Kmol Total mol = 100/99 x 70,833 Kmol
= 71,599 Kmol MolO2 = 71,599 Kmol – 70,883 Kmol
= 0,716 Kmol LA output
Flow = m3
Mol N2 dalam LA=184,587 Kmol
Total O2dalam LA = 65,955 Kmol
Komposisi LA output
N2 = 184,587 Kmol
O2 = 65,955 Kmol
Ar = 2,859 Kmol
Neraca massa pada High Pressure Column (K – 50)
Komponen Input output
Kmol Kg Kmol Kg
GA:
N2 247,785 6937,990 - -
O2 66,711 2134,766 - -
Ar 2,859 114,191 - -
LA:
N2 - - 184,587 5168,437
O2 - - 65,995 2111,855
Ar - - 2,859 114,191
LN2:
N2 134,036 3753 126,351 3537,836
GN2:
N2 - - 70,883 1984,717
O2 - - 0,716 22,912
Total 451,392 12939,947 451,392 12939,947
5. Perhitungan Neraca Massa pada Low Pressure Column (K – 51)
Keterangan :
Rich liquid masuk dari high pressure column (LA)
Rich liquid masuk dari argon column (LA dari K-55)
Nitrogen cair masuk dari high pressure column (LN2)
Liquid oksigen masuk dari argon column (LO2)
Udara gas masuk dari argon column (GA)
LO2 produk = 5720,255 kg
LA (K-55) = 4388,208 kg
GA = 3234,814 kg
LN2 = 3537,836 kg
WN = 8678,732 kg
LO2 = 5476,886 kg
LA = 7394,483 Kg N2= 5168,437 Kg O2= 2111,855 Kg Ar = 114,191 Kg
GO2 produk = 19489,679 kg
GN2 = 3364,481 kg
GO2 = 19489,679 kg N2 = 3915,775 kg O2 = 40,870 kg Ar = 78,835 kg
Low Pressure Column
Perhitungan:
Input :
LA
komponen kg kMol
N2 5168,437 184,587
O2 2111,855 65,995
Ar 114,191 2,859
Total 7394,483 253,442
LA dari Argon Column
Komponen kg kMol
N2 3159,332 112,833
O2 36,582 1,143
Ar 59,357 1,486
total 3255,271 115.463
GA input
Komponen Kg kmol
N2 3108,149 111,005
O2 36,247 1,133
Ar 90,481 2,265
total 3234,877 114,403
LN2 input
Massa = 3537,836 Kg Jumlah mol
N2 =126,351Kmol
LO2 input
Flow = 7650,064m3
persen O2 = 99%
persenAr = 1% (Reff. Manual Instruction of Plant)
totalmol = 341,623Kmol
Komponen mol
O2 338,207
Ar 3,416
Total 341,623
total N2 input = 534,777Kmol
total O2 input = 406,478Kmol
totalAr input = 10,027Kmol
totalmol input = 951,282Kmol
Output
GO2 output
Flow = 2598,755m3
totalmol = 116,109 kmol
Komposisi Mol
N2 114,135
O2 1,277
Ar 1,974
Total 117,386
LO2produk
Flow = 4000 m3
persen O2 = 99,7 %
persenAr = 0,3 % (Reff. Manual Instruction of Plant)
Komposisi mol
O2 178,089
Ar 0,536
total 178,625
WN
Flow = 6814 m3
persen N2 = 98,7 %
persen O2 = 1,1 %
persenAr = 0,2 % (Reff. Manual Instruction of Plant)
totalmol = 304,440kMol
komposisi mol N2 300,482 O2 3,349 Ar 3,958 Total 307,789
GN2Produk
Flow = 5659 m3
persen N2 = 99%
total N2 input = total N2 output
mol N2dalam GN2produk = 120,160Kmol
GO2produk
total O2 input = total O2 output
mol O2dalam GO2produk = 223,763Kmol
totalAr input = total Ar output
molArdalam GO2produk = 3,559Kmol
totalmol output = 347,483Kmol
Neraca massa pada Low Pressure column (K – 51)
Komponen
input output
Kmol Kg Kmol Kg
LA :
N2 184,587 5168,437 - -
O2 65,995 2111,855 - -
Ar 2,859 114,191 - -
LA (K-55):
N2 112,833 3159,332 - -
O2 1,143 36,582 - -
Ar 1,486 59,357 - -
GA:
N2 111,005 3108,149 - -
O2 1,133 36,247 - -
Ar 2,265 90,481 - -
LN2:
N2 126,351 3537,836 - -
LO2:
O2 338,207 10822,622 - -
Ar 3,416 136,444 - -
GO2:
N2 - - 114,135 3195,775
O2 - - 1,277 40,870
Ar - - 1,974 78,835
LO2produk:
O2 - - 178,089 5698,852
Ar - - 0,536 21,403
WN:
N2 - - 300,482 8413,498
O2 - - 3,349 107,163
Ar - - 3,958 158,071
GN2produk:
N2 - - 120,160 3364,481
GO2 produk:
O2 - - 223,763 7160,420
Ar - - 3,559 142,163
Total 951,282 28381,532 951,282 28381,532
6. Perhitungan Neraca Massa pada Argon Column (K – 55)
GA = 3234,814 kg
Cr.Ar= 117,252 kg N2 = 1,197 kg O2 = 0,047 kg Ar = 116,008 kg
LO2 = 10959,066 kg
GO2 = 3315,480 kg
LA in = 8861,110 kg
LA out =3255,271 kg
Argon Column
Keterangan :
Pada Crude Argon Column dipisahkan antara oksigen dengan argon
dengan umpan gas oksigen kaya argon dari Low Pressure Column
Perhitungan :
Udara :
LA input
Flow = 5144,885 m3
Persen N2 = 5%
PersenO2 = 10%
PersenAr = 85% (Reff. Manual Instruction of Plant)
Total mol = 229,866Kmol
komponen mol N2 11,493 O2 22,987 Ar 195,386 Total 229,866
GA output
Komponen Mol
N2 111,005
O2 1,133
Ar 2,265
Total 114,403
LA output
Komponen Mol
N2 112,833
O2 1,143
Ar 1,486
Total 115,463
Total mol udara output = 229,866 Kmol
Output
Crude Ar
Flow66 m3
PersenN2 = 1,45%
PersenO2= 0,05%
PersenAr = 98,5% (Reff. Manual Instruction of Plant)
Total mol = 2,949 Kmol
komponen Mol
N2 0,043
O2 0,001
Ar 2,905
Total 2,949
LO2 output
Flow = 3500 m3
Persen O2= 93,5%
PersenAr = 6,5% (Reff. Manual Instruction of Plant)
Total mol = 156,297Kmol
komponen mol
O2 146,138
Ar 10,159
Total 156,297
GO2 input = (Crude Ar + LO2) output
GO2 input
Flow = 3566 m3
komponen mol
N2 0,043
O2 146,139
Ar 13,064
Total 159,246
Neraca massa pada Argon Column (K – 55)
komponen
input Output
Kmol Kg Kmol Kg
LA input:
N2 11,493 321,813 - -
O2 22,987 735,572 - -
Ar 195,386 7803,725 - -
LA output:
N2 - - 112,833 3159,332
O2 - - 1,143 36,582
Ar - - 1,486 59,357
GA: - -
N2 - - 111,005 3108,149
O2 - - 1,133 36,247
Ar - - 2,265 90,481
GO2:
N2 0,043 1,197 - -
O2 146,139 4676,450 - -
Ar 13,064 521,770 - -
LO2:
O2 - - 146,138 4676,403
Ar - - 10,159 405,762
CRUDE Ar:
N2 - - 0,043 1,197
O2 - - 0,001 0,047
Ar - - 2,903 116,008
Total 389,112 14060,526 389,112 14060,526
7. Perhitungan Neraca Massa pada Deoxo Tower (T – 71)
Cr.Ar input = 117,252 Deoxo Tower
H2 input = 0,01 kg
H2O9l) = 0,05 kg
Cr Ar out = 117,205 kg
Keterangan :
Proses yang terjadi dalam Argon Purification Unit adalah pemurnian
Cr.Ar dengan menghilangkan oksigen
Pengikatan oksigen dilakukan dengan reaksi antara oksigen dalam
crude argon dengan gas hidrogen
Perhitungan:
Input
Cruide Argon
komponen Kmol Kg
N2 0,043 1,197
O2 0,001 0,047
Ar 2,903 116,008
Total 2,947 117,252
H2 input
Reaksi pengikatan O2 (asumsi reaksi sempurna)
2H2 + O2 2H2O
M : 0,003 0,0015 -
R : 0,003 0,0015 0,003
S : - - 0,003
Dari reaksi diatas dapat diketahui kebutuhan gas hidrogen adalah
sebesar 2kali jumlah mol O2 dalam Cr.Argon yaitu 0,003 Kmol.
Output :
Cr.Argon output
Flow 149 m3
Komposisi Cruide.Argon output
N2= 0,043Kmol
Ar = 2,903Kmol
H2O(l) output
H2O(l) = 0,003 Kmol
Neraca massa pada Deoxo Tower (T – 71)
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg Cruide Argon N2 0,043 1,197 0,043 1,197 O2 0,001 0,047 - - Ar 2,905 116,008 2,905 116,008 H2 input H2 0,003 0,006 - - H2O output H2O - - 0,004 0,053 Total 2,952 117,258 2,952 117,258
8. Perhitungan Neraca Massa pada Pure Argon Column (K – 56)
Keterangan :
Proses pemurnian Argon terjadi di Pure Argon Column
Argon Cair Produk masuk ke tangki penampung,sedangkan gas
buang di buang ke lingkungan
Pure Argon Column
Gas Buang = 19,993 kg
Crude Argon = 117,205 kg liq Argon produk = 95,499 kg
Perhitungan :
Input
Cruide Argon
komponen kg kmol N2 1,197 0,043 Ar 116,008 2,905
Output :
Gas Buang
Flow = 13,093 m3
Komposisi
N2 (16,5%) = (16,5% x 13,093 m3 x 1,251 Kg/m3) : 28 Kg/Kmol
= 0,097 Kmol
Total mol = 100/16,5 x 0,097 Kmol = 0,585 Kmol
Ar (83,5%) = 0,585 Kmol - 0,097 Kmol = 0,448 Kmol
Liquid Argon Produk
Komposisi Liquid Argon Produk = 100% Ar
Ar input = Ar output
2.905 Kmol = 0,488 Kmol + mol Ar dalam Liquid Argon (X)
X = 2.416 Kmol
Neraca massa pada Pure Argon Column (K -55)
Komponen input output
Kmol Kg Kmol Kg Cruide Argon N2 0,043 1,197 - - Ar 2,905 116,008 - - Gas Buang N2 - - 0,097 2,703 Ar - - 0,488 19,509 Liquid Argon Ar - - 2,416 95,499 Total 2,948 117,205 3,948 117,205
Neraca Massa Over All
Komponen input output
AIR COMPRESSOR
udaramasuk 12112,142 -
N2 - 8970,821
O2 - 2760,253
Ar - 147,649
CO2 - 18,073
H2O - 215,346
Total 12112,142 12112,142 HIGH LEVEL FREON COOLER
udaramasuk 12112,142 -
N2 - 8970,821
O2 - 2760,253
Ar - 147,649
CO2 - 18,073
H2O buang - 150,742
H2O sisa - 64,604
Total 12112,142 12112,142
MOLEKULAR SIEVE
udaramasuk 12112,142 -
N2 - 8970,821
O2 - 2760,253
Ar - 147,649
CO2 - 18,073
H2O sisa - 215,346
total 12112,142 12112,142 HIGH PRESSURE COLUMN
udaramasuk 9186,947 -
Liquid Nitrogen 3753,000 3537,836
Waste Gas - 2007,629
Rich Liquid - 7394,483
total 12939,947 12939,947
LOW PRESSURE COLUMN Rich Liquid 7394,483 -
Liquid Nitrogen 3537,836 -
Rich Liquid dari Argon Column 3255,271 -
Liquid Oksigen 10959,066 -
Udara Gas 3234,876 -
Gas Nitrogen Produk - 3364,481
Waste Gas - 8678,732
Gas OksigenProduk - 7302,584
Liquid OksigenProduk - 5720,255
Gas Oksigen - 3315,480
total 28381,532 28381,532 ARGON COLUMN
Rich Liquid 8861,109 5626,233
Gas Oksigen 5199,417 -
Cruide argon - 117,252
LiqiudOksigen - 5082,165
Udara Gas - 3234,876
Total 14060,526 14060,526 DEOXO TOWER
Cruide argon 117,252 117,205
H2 input 0,006 -
H2 output - 0,053
Total 117,258 117,258 PURE ARGON COLUMN
Cruide argon 117,205 -
Gas Buang - 22,212
Liquid Argon - 96,499
Total 117,205 117,205
Subtotal 91952,893 91952,93 EFFISIENSI PRODUKSI
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푝푟표푑푢푘푠푖 =jumlah produk
jumlah bahan baku masuk x 100%
4. Produkoksigen
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 푂푘푠푖푔푒푛 =jumlah produk oksigen
jumlah bahan baku masuk x 100%
=liquid oksigen produk + gas oksigen
12112.142 x 100%
=9035.735
12112.142 x 100%
= 74,6 % 5. Produk Nitrogen
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 푛푖푡푟표푔푒푛 =jumlah produk nitrogen
jumlah bahan baku masuk x 100%
=3364,481
12112.142 x 100%
= 27,78 %
6. ProdukArgon
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 퐴푟푔표푛 =jumlah produk argon
jumlah bahan baku masuk x 100%
=69,499
12112.142 x 100%
= 0,008 %
2.1 Perhitungan Neraca Panas
Data hasil perhitungan neraca massa kemudian digunakan untuk
perhitungan neraca panas. Rumus yang digunakan :
Q = m . Cp . ∆T
Dimana :
Q = Jumlah kalor (kkal)
M = Massa bahan (kg)
Cp = Kalor jenis (kkal /kg0C)
∆T = Perbedaan suhu (0C)
Perhitungan Cp menggunakan persamaan Cp fungsi suhu pada tabel 17
yang diambil dari Hougen Watson, “Chemical Proces Princip Vol I”.
∫[퐴 + 퐵푇]푑푇 = 퐴푇 +
[퐴 + 퐵푇]푑푇 = 퐴 (푇1 − 푇0) + 퐵2 (푇1− 푇0)
[퐴 + 퐵푇]푑푇 = 퐴 (푇1 − 푇0) + 퐵2 (푇0 − 2푇1푇0 + 푇1
Dimana :
퐶푝 푁 = 6,457 + 0,6945. 10 (푇1 − 푇0) + − 0,023.10
2 (푇0 − 2푇1푇0
+ 푇1 ) 퐶푝 푂
= 6,117 + 1,5835. 10 (푇1 − 푇0) + − 1,335. 10
2 (푇0
− 2푇1푇0 + 푇1 ) 퐶푝 퐴
= 4,993 − 3,853. 10 (푇1 − 푇0) + 0,413. 10
2 (푇0
− 2푇1푇0 + 푇1 ) 퐶푝 퐶푂
= 6,339 + 5,07. 10 (푇1− 푇0) + −1,138.10
2 (푇0
− 2푇1푇0 + 푇1 )
퐶푝 퐻 푂 = 6,386 + 0,881. 10 (푇1− 푇0) + − 0,0885.10
2 (푇0 − 2푇1푇0
+ 푇1 )
DanT0 merupakan suhu pada saat keadaan standar (T298 = T25).
Dari hasil perhitungan Cp didapat data sebagai berikut :
Suhu (°C)
Cp (Kkal/Kg oC)
N2 O2 Ar H2O CO2
-194 6,3 - - - -
-193 6,3 5,9 165,5 - -
-192 6,3 - - - -
-189 6,3 5,9 158,8 - -
-188 6,3 5,9 157,2 - -
-186 6,3 5,9 153,9 - -
-185 6,3 5,9 152,3 - -
-181 6,3 - 145,8 - -
-180 - 5,9 144,2 - -
-179 6,3 5,9 142,6 - -
-177 6,3 - - - -
-175 6,3 5,9 136,4 - -
-174 6,3 - - - -
-172 6,4 5,9 131,8 - -
-171 6,4 5,9 130,3 - -
-169 6,4 - - - -
-101 6,4 - - - -
-54 6,4 - - - -
10 6,5 6,2 8,8 - -
15 6,5 6,2 9,9 6,4 6,5
31 6,5 - - - -
35 6,5 - - - -
36 6,5 6,2 16,4 6,4 6,6
40 6,5 - - - -
42 6,5 6,2 18,9 6,4 6,7
63 6,5 6,2 30,1 6,5 6,8
90 6,5 6,3 49,8 6,5 6,9
110 6,5 6,3 68,4 - -
1. Perhitungan Neraca Panas pada Kompresor Udara
GA GA
T1 = 36 °C T2 = 90 °C
Air Compressor Kompresor Udara
Perhitungan :
a. Input
Pada T = 36 °C
Cp N2 : 6,5
kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 16,4
kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,6 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,4 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada Kompresor Udara
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
8.970,821
2.760,253
147,649
18,073
215,346
6,5
6,2
16,4
6,6
6,4
36
36
36
36
36
2.099.172,195 616.088,407 87.171,896 4.294,165
49.615,638
Total 12.112,142 2.856.342,301
b. Output
Pada T = 90 °C Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C Cp O2 : 6,3 kkal/kg °C Cp Ar : 49,8 kkal/kg °C Cp CO2 : 6,9 kkal/kg °C Cp H2O : 6,5 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Kompresor Udara
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
215,346
6,5
6,3
49,8
6,9
6,5
90
90
90
90
90
5.247.930,487 1.565.063,293
661.762,260 11.223,385
125.977,207
Total 12.112,142 7.611.956,631
Panas yang diserap = (7.611.956,631– 2.856.342,301) kkal
= 4755614,330kkal
Neraca panas pada Kompresor Udara
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
Panas yang diserap
2.099.172,195 616.088,407 87.171,896 4.294,165
49.615,638 4.755.614,330
5.247.930,487 1.565.063,293
661.762,260 11.223,385
125.977,207 -
Total 7.611.956,631 7.611.956,631
2. Perhitungan Neraca Panas pada Reactivation Exchanger
WN T1 = 10 °C
GA T1 = 90 °C GA T2 = 63 °C
WN T2 = 110 °C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = 90 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Reactivation Exchanger
Cp O2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp Ar : 49,8 kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,9 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,5 kkal/kg °C
Pada T = 10 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 8,8 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada Reactivation Exchanger
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
WN :
N2
O2
Ar
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
215,346
8.413,498 107,163 158,071
6,5
6,3
49,8
6,9
6,5
6,5
6,2
8,8
90
90
90
90
90
10
10
10
5.247.930,487 1.565.063,293
661.762,260 11.223,385
125.977,207
546.877,365 6.644,094
13.910,268
Total 20.790,874 8.179.388,358
b. Output
Pada T = 63 °C
Cp N2 : 6,5
kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 30,1
kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,8 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,5 kkal/kg °C
Pada T = 110 °C
Cp N2 : 6,5
kkal/kg °C
Cp O2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp Ar : 68,4
kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Reactivation Exchanger
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
WN :
N2
O2
Ar
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
215,346
8.413,498 107,163 158,071
6,5
6,2
30,1
6,8
6,5
6,5
6,3
68,4
63
63
63
63
63
110
110
110
3.673.551,341 1.078.154,713
279.986,563 7.742,509
88.184,045
6.015.651,011 74.263,824
1.189.327,901
Total 20.790,874 12.406.861,906
Panas yang dilepas = (12.406.861,906– 8.179.388,358) kkal
= 4.227.473,548kkal
Neraca panas pada Reactivation Exchanger
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
WN :
N2
O2
Ar
Panas yang dilepas
5.247.930,487 1.565.063,293
661.762,260 11.223,385
125.977,207
546.877,365 6.644,094
13.910,268 4.227.473,548
3.673.551,341 1.078.154,713
279.986,563 7.742,509
88.184,045
6.015.651,011 74.263,824
1.189.327,901 -
Total 12.406.861,906 12.406.861,906
3. Perhitungan Neraca Panas pada After Cooler
GA T1 = 63 °C GA T2 = 42 °C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = 63 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Air Compressor After Cooler
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 30,1 kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,8 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,5 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada After Cooler
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
215,346
6,5
6,2
30,1
6,8
6,5
63
63
63
63
63
3.673.551,341 1.078.154,713
279.986,563 7.742,509
88.184,045
Total 12.112,142 5.127.619,170
b. Output
Pada T = 42 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 18,9 kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,7 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,4 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada After Cooler
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
215,346
6,5
6,2
18,9
6,7
6,4
42
42
42
42
42
2.449.034,227 718.769,809 117.203,677
5.085,766 57.884,911
Total 12.112,142 3.347.978,390
Panas yang dilepas = (5.127.619,170– 3.347.978,390) kkal
= 1.779.640,780 kkal
Neraca panas pada After Cooler
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
3.673.551,341 1.078.154,713
279.986,563 7.742,509
88.184,045 -
2.449.034,227 718.769,809 117.203,677
5.085,766 57.884,911
1.779.640,780
Panas yang dilepas
Total 5.127.619,170 5.127.619,170
4. Perhitungan Neraca Panas pada High Level Freon Cooler
GA T1 = 42 °C GA T2 = 15
°C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = 42 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 18,9 kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,7 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,4 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada High Level Freon Cooler
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
215,346
6,5
6,2
18,9
42
42
42
2.449.034,227 718.769,809 117.203,677
5.085,766 57.884,911
Air Compressor High Level Freon Cooler
CO2
H2O(g)
6,7
6,4
42
42
Total 12.112,142 3.347.978,390
b. Output
Pada T = 15 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 9,9 kkal/kg °C
Cp CO2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp H2O : 6,4 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada High Level Freon Cooler
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
H2O(l)
8.970,821 2.760,253
147,649 18,073
150,742
64,604
6,5
6,2
9,9
6,5
6,4
6,4
15
15
15
15
15
15
874.655,081 256.703,503 21.925,858 1.762,126
14.471,228 6.201,955
Total 12112,142 1.175.719,750
Panas yang dilepas = (3.347.978,390– 1.175.719,750) kkal
= 333.678,592 kkal
Neraca panas pada High Level Freon Cooler
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
CO2
H2O(g)
H2O(l)
Panas yang dilepas
2.449.034,227 718.769,809 117.203,677
5.085,766 57.884,911
-
-
874.655,081 256.703,503 21.925,858
1.762,126 14.471,228
6.201,955
333.678,592
Total 3.347.978,390 3.347.978,390
5. Perhitungan Neraca Panas pada Heat Exchanger (H – 211)
GA in WN out GN2 out GO2 out Cr. Ar out (1) Cr.Ar in(2)
6.
GA out WN in GN2 in GO2 in Cr. Ar in (1) Cr.Ar out (2)
Perhitungan :
a. Input
Pada T = 15 °C
Heat Exchanger
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 9,9 kkal/kg °C
Pada T = -174 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Pada T = -175 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :136,4 kkal/kg °C
Pada T = -177 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Pada T = -179 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :142,6 kkal/kg °C
Pada T = -185 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :152,3 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada Heat Exchanger
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
WN :
N2
O2
Ar
GN2:
N2
GO2 :
O2
Ar
Cr.Ar (1) :
N2
O2
Ar
Cr.Ar (2) :
N2
Ar
8.970,821 2.760,253
147,649
8.413,498 107,163 158,071
3.364,481
7.160,420 142,163
1,197 0,047
116,008
1,197 116,008
6,5
6,2
9,9
6,3
5,9
136,4
6,3
5,9
142,6
6,3
5,9
152,3
6,5
9,9
15
15
15
-175
-175
-175
-174
-179
-179
-185
-185
-185
15
15
874.655,081 256.703,503 21.925,858
-9.275.881,455 -110.645,596
-3.773.160,154
-3.751.732,578
-7.562.120,047 -3.628.774,803
-1.395,345
-51,498 -3.268.580,133
116,728
17.227,171
Total 31.458,977 -30.201.713,267
b. Output
Pada T = 10 °C
Cp N2 : 6,5 kkal/kg °C
Cp O2 : 6,2 kkal/kg °C
Cp Ar : 8,8 kkal/kg °C
Pada T = -171 °C
Cp N2 : 6,4 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :130,3 kkal/kg °C
Pada T = -181 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp Ar :145,8 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Heat Exchanger
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
Udara :
N2
O2
Ar
8.970,821 2.760,253
147,649
8.413,498 107,163
6,4
5,9
130,3
-171
-171
-171
-9.817.666,880 -2.784.818,971 -3.289.808,889
546.877,365 6.644,094
WN :
N2
O2
Ar
GN2:
N2
GO2 :
O2
Ar
Cr.Ar (1) :
N2
O2
Ar
Cr.Ar (2) :
N2
Ar
158,071
3.364,481
7.160,420 142,163
1,197 0,047
116,008
1,197 116,008
6,5
6,2
8,8
6,5
6,2
8,8
6,5
6,2
8,8
6,3
145,8
10
10
10
10
10
10
10
10
10
-181
-181
13.910,268
218.691,254
443.946,068 12.510,369
77,818 2,925
10.208,694
-1.365,175 -3.061.424,855
Total 31.458,977 -17.702.215,91
Panas yang dilepas = (-17.702.215,91– (-30.201.713,267))
kkal
= 12.499.497,353 kkal
Neraca panas pada Heat Exchanger
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Udara :
N2
O2
Ar
WN :
N2
O2
Ar
GN2:
N2
GO2 :
O2
Ar
Cr.Ar (1) :
N2
O2
Ar
Cr.Ar (2) :
N2
Ar
874.655,081 256.703,503 21.925,858
-9.275.881,455 -110.645,596
-3.773.160,154
-3.751.732,578
-7.562.120,047 -3.628.774,803
-1.395,345
-51,498 -3.268.580,133
116,728
17.227,171
12.499.497,353
-9.817.666,88 -2.784.818,971 -3.289.808,889
546.877,3647 6.644,093883 13.910,26785
218.691,2542
443.946,0685 12.510,36938
77,818455 2,925195429 10.208,69378
-1.365,175142 -3.061.424,855
-
Panas yang dilepas
Total -17.702.215,91 -17.702.215,914
6. Perhitungan Neraca Panas pada Sub Cooler
GN2 T1 = -193 °C WN T1 = -188 °C
LN2 T2 = -194 °C
LN2 T1 = -177 °C
LA T2 = -189 °C
LA T1 = -172 °C
GN2 T2 = -174 °C WN T2 = -175 °C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = -172 °C
Cp N2 : 6,4 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :131,8 kkal/kg °C
Pada T = -177 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Pada T = -188 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :157,2 kkal/kg °C
Pada T = -193 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :165,5 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada Sub Cooler
Komponen
Berat
Komponen (kg)
Cp
(kkal/kg °C)
T
(°C)
Q (kkal)
LA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
GN2 :
N2
WN :
N2
O2
5.168,437 2.111,855
114,191
3.537,836
3.364,481
8.413,498 107,163 158,071
6,4
5,9
131,8
6,3
6,3
6,3
5,9
-172
-172
-172
-177
-193
-188
-188
-5.689.415,809 -2.143.110,067 -2.588.662,759
-3.945.040,373
-4.090.872,246
-9.964.946,934 -118.864,983
-4.671.573,771
Ar 157,2 -188
Total 22.975,531 -33.212.486,943
b. Output
Pada T = -174 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Pada T = -175 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :136,4 kkal/kg °C
Pada T = -189 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar :158,8 kkal/kg °C
Pada T = -194 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Sub Cooler
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
LA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
GN2 :
N2
WN :
N2
O2
Ar
5.168,437 2.111,855
114,191
3.537,836
3.364,481
8.413,498 107,163 158,071
6,3
5,9
158,8
6,3
6,3
6,3
5,9
157,2
-189
-189
-189
-194
-174
-175
-175
-175
-6.154.058,325 -2.354.929,086 -3.427.235,290
-4.323.942,555
-3.688.143,890
-9.275.881,455 -110.645,596
-3.773.160,154
Total 22.975,531 -33.107.996,350
Panas yang dilepas = (-33.107.996,350– (-33.212.486,943)) kkal
= 104.490,593kkal
Neraca panas pada Sub Cooler
Komponen Panas (kkal)
Input Output
LA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
GN2 :
N2
WN :
N2
O2
Ar
Panas yang dilepas
-5.689.415,809 -2.143.110,067 -2.588.662,759
-3.945.040,373
-4.090.872,246
-9.964.946,934 -118.864,983
-4.671.573,771
104.490,593
-6.154.058,325 -2.354.929,086 -3.427.235,290
-4.323.942,555
-3.688.143,890
-9.275.881,455 -110.645,596
-3.773.160,154
-
Total -33.107.996,350 -33.107.996,350
7. Perhitungan Neraca Panas pada High Pressure Column
LN2 out T = -177 °C LN2 in T = -177 °C
WG T = -177 °C
GA T = -171 °C
LA T = -172 °C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = -171 °C
Cp N2 : 6,4
kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 130,3
kkal/kg °C
Pada T = -177 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
High Pressure Column
Jumlah panas yang masuk pada High Pressure Column
Komponen Berat
Komponen
(kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
GA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
874.655,081 256.703,503 21.925,858
3.753,000
6,4
5,9
130,3
6,3
-171
-171
-171
-171
-957.222.520,771 -258.988.164,274 -488.536.620,067
-4.184.970,300
Total 1.157.037,442 1.708.932.275,411
b. Output
Pada T = -172 °C
Cp N2 : 6,4
kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 131,8
kkal/kg °C
Pada T = - 177 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg 0C
Jumlah panas yang keluar pada High Pressure Column
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
LA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
WG :
N2
O2
5.168,437 2.111,855
114,191
3.537,836
3.364,481 22,912
6,4
5,9
131,8
6,3
6,3
5,9
-172
-172
-172
-177
-177
-177
-5.689.415,809 -2.143.110,067 -2.588.662,759
-3.945.040,373
-3.751.732,578 -23.926,584
Total 14.319,711 -18.141.888,171
Panas yang dilepas = (-18.141.888,171– (-1.708.932.275,411)) kkal = 1.690.790.387,240kkal
Neraca panas pada High Pressure Column
Komponen Panas (kkal)
Input Output
GA :
N2
O2
Ar
-957.222.520,771 -258.988.164,274 -488.536.620,067
-
-
-
LA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
WG :
N2
O2
Panas yang dilepas
-
-
-
-4.184.970,300
-
-
1.690.790.387,240
-5.689.415,809 -2.143.110,067 -2.588.662,759
-3.945.040,373
-3.751.732,578 -23.926,584
-
Total -18.141.888,171 -18.141.888,171
8. Perhitungan Neraca Panas pada Low Pressure Column
GN2 produk T = -193 °C
LN2 T = -194 °C
WN T = -193 °C GA T = -186 °C
LA (T-241) T = -189 °C
LA (T-222) T = -189 °C GO2 T = -180 °C
GO2 produk T = -179 °C LO2 T = -180 °C
LO2 produk T = -179 °C
Low Pressure Column
Perhitungan :
a. Input
Pada T = -180 °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 144,2 kkal/kg °C
Pada T = -186 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 153,9 kkal/kg °C
Pada T = -189 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 158,8 kkal/kg °C
Pada T = -194 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Jumlah panas yang masuk pada Low Pressure Column
Komponen Berat
Komponen (kg)
Cp (kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q (kkal)
LA (K-50) :
N2
O2
Ar
5.168,437 2.111,855
114,191
3.159,332 36,582
6,3
5,9
158,8
-189
-189
-189
-6.154.058,325 -2.354.929,086 -3.427.235,290
-3.761.816,696
-40.792,835
LA (K-55) :
N2
O2
Ar
GA :
N2
O2
Ar
LN2 :
N2
LO2 :
O2
Ar
59,357
3.108,149 36,247 90,481
3.537,836
10.822,622
136,444
6,3
5,9
158,8
6,3
5,9
153,9
6,3
5,9
144,2
-189
-189
-189
-186
-186
-186
-194
-180
-180
-1.781.491,716
-3.642.128,566 -39.777,053
-2.590.044,893
-4.323.942,555
-11.493.624,608 -3.541.548,103
Total 28.381,532 -43.151.389,725
b. Output
Pada T = -179 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 142,6 kkal/kg °C
Pada T = -180 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 144,2 kkal/kg °C
Pada T = -193°C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 165,5 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Low Pressure Column
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
GO2 :
N2
O2
Ar
LO2 produk :
O2
Ar
WN :
N2
O2
Ar
GN2 produk :
N2
3.159,775
40,870 78,835
5.698,852
21,403
8.413,498 107,163 158,071
3.364,481
7.160,420
142,163
6,3
5,9
144,2
5,9
142,6
6,3
5,9
165,5
6,3
-180
-180
-180
-179
-179
-193
-193
-193
-193
-3.624.008,603 -43.404,204
-2.046.253,163
-6.018.557,597 -546.316,244
-10.229.972,118
-122.026,286 -5.049.032,051
-4.090.872,246
-7.562.120,047 -3.628.774,803
GO2 produk :
O2
Ar
5,9
142,6
-179
-179
Total 28.381,532 -42.961.337,361
Panas yang diserap = (-42.961.337,361– (-43.151.389,725))
kkal
= 190.052,364 kkal
Neraca panas pada Low Pressure Column
Komponen Panas (kkal)
Input Output
LA (T-222) :
N2
O2
Ar
LA (T-241) :
N2
O2
Ar
GA :
N2
O2
Ar
-6.154.058,325 -2.354.929,086 -3.427.235,290
-3.761.816,696
-40.792,835 -1.781.491,716
-3.642.128,566
-39.777,053 -2.590.044,893
-4.323.942,555
-11.493.624,608 -3.541.548,103
-
-
-
-
-
-
-
-
-
LN2 :
N2
LO2 :
O2
Ar
GO2 :
N2
O2
Ar
LO2 produk :
O2
Ar
WN :
N2
O2
Ar
GN2 produk :
N2
GO2 produk :
O2
Ar
Panas yang diserap
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
190.052,364
-
-
-
-3.624.008,603 -43.404,204
-2.046.253,163
-6.018.557,597 -546.316,244
-10.229.972,118 -122.026,286
-5.049.032,051
-4.090.872,246
-7.562.120,047 -3.628.774,803
-
Total -42.961.337,361 -42.961.337,361
9. Perhitungan Neraca Panas pada Argon Column
GA T = -186 °C
LA in T = -189 °C Cr.Ar T = -185 °C
LA out T = -189 °C
GO2 T = -180 °C
LO2 T = -180 °C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = -180 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 144,2 kkal/kg °C
Pada T = -189 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 158,8 kkal/kg °C
Argon Column
Jumlah panas yang masuk pada Argon Column
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
LA :
N2
O2
Ar
GO2 :
N2
O2
Ar
321,813 735,572
7.803,725
1,197 4.676,450
521,770
6,3
5,9
158,8
6,3
5,9
144,2
-189
-189
-189
-180
-180
-180
-383.182,211 -820.235,845
-234.214.748,217
-1.357,633 -4.966.389,561
-13.543.067,340
Total 14.060,526 -253.928.980,807
b. Output
Pada T = -180 °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 144,2 kkal/kg °C
Pada T = -185 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 152,3 kkal/kg °C
Pada T = -186 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 153,9 kkal/kg °C
Pada T = -189 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp O2 : 5,9 kkal/kg °C
Cp Ar : 158,8 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Argon Column
Komponen
Berat
Komponen
(kg.)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
LA :
N2
O2
Ar
GA :
N2
O2
Ar
LO2 :
O2
Ar
Cr.Ar :
N2
5.530,294
36,582 59,357
3.108,149
36,247 90,481
4.676,403
405,762
1,197 0,047
116,008
6,3
5,9
158,8
6,3
5,9
153,9
5,9
144,2
6,3
-189
-189
-189
-186
-186
-186
-180
-180
-185
-6.584.921,150
-40.792,835 -1.781.491,716
-3.642.128,566
-39.777,053 -2.590.044,893
-4.966.339,455
-10.531.966,705
-1.395,345
-51,498 -3.268.580,133
O2
Ar
5,9
152,3
-185
-185
Total 14.060,526 -
33.447.489,348
Panas yang diserap = (-33.447.489,348– (-
253.928.980,807)) kkal
= 220.481.491,459 kkal Neraca panas pada Argon Column
Komponen Panas (kkal)
Input Output
LA :
N2
O2
Ar
GO2 :
N2
O2
Ar
LA :
N2
O2
Ar
GA :
-383.182,211 -820.235,845
-234.214.748,217
-1.357,633 -4.966.389,561
-13.543.067,340
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-6.584.921,150 -40.792,835
-1.781.491,716
-3.642.128,566 -39.777,053
-2.590.044,893
N2
O2
Ar
LO2 :
O2
Ar
Cr.Ar :
N2
O2
Ar
Panas yang diserap
-
-
-
-
-
220.481.491,459
-4.966.339,455 -10.531.966,705
-1.395,345 -51,498
-3.268.580,133
-
Total -33.447.489,348 -33.447.489,348
10. Perhitungan Neraca Panas pada Pure Argon Column
WG T = -185 °C
Cr.Ar T = -181 °C LAr produk T = -180 °C
Perhitungan :
a. Input
Pada T = -181 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp Ar : 145,8 kkal/kg °C
Pure Argon Column
Jumlah panas yang masuk pada Pure Argon Column
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
Cr. Ar :
N2
Ar
1,197207 116,0078839
6,3
145,8
-181
-181
-1.365,175142 -3.061.424,855
Total 117,2050909 -3.062.790,03
b. Output
Pada T = -180 °C
Cp Ar : 144,2 kkal/kg °C
Pada T = -185 °C
Cp N2 : 6,3 kkal/kg °C
Cp Ar : 152,3 kkal/kg °C
Jumlah panas yang keluar pada Pure Argon Column
Komponen
Berat
Komponen
(kg)
Cp
(kkal/kg
°C)
T
(°C)
Q
(kkal)
WG :
N2
Ar
LAr :
Ar
2,703 19,509
96,499
6,3
152,3
145,8
-185
-185
-180
-3.149,871 -549.673,265
-2.504.727,394
Total 177,205 -3.057.550,529
Panas yang diserap = (-3.057.550,529– (-3.062.790,03)) kkal
= 5.239,501 kkal Neraca panas pada Pure Argon Column (T – 242)
Komponen Panas (kkal)
Input Output
Cr. Ar :
N2
Ar
WG :
N2
Ar
LAr :
-1.365,175142 -3.061.424,855
-
-
-
-
-
-3.149,871 -549.673,265
-2.504.727,394
Ar
Panas yang diserap
5.239,501 -
Total -3.057.550,529 -3.057.550,529
Neraca Panas Total
Nama Alat Panas (kkal)
Input Output
Kompresor udara 2856342,301 7611956,631
Reactivation exchanger 8179388,358 12406861,906
After cooler 5127619,170 3347978,390
High level freon cooler 3347978,390 1175719,750
Heat exchanger -30201713,267 1175719,750
Sub cooler -33212486,943 -33107996,350
High pressure column -1708932275,411 -16603313,943
Low pressure column -43151389,725 -42961337,361
Argon column -253928980,807 -33447489,348
Pure argomn column -3062790,030 -3057550,529
Panas yang diserap 1949518856,861
total -103459451,102 -103459451,102
Panas yang diserap = (total panas output alat) – (total panas input
alat)
= [-103459451,102 - (-2052978307,963)] kkal
= 1949518856,861 kkal
Artinya, panas yang diserap oleh pabrik sebesar 1949518856,861
kkal
Efisiensi Neraca Panas Total
퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푎푛푎푠 푇표푡푎푙 =total panas keluartotal panas masuk x 100%
=−103459451,102 퐤퐤퐚퐥−2052978307,963 퐤퐤퐚퐥× ퟏퟎퟎ%
= 5,039 %
LAMPIRAN 2
GRAFIK PSYCROMETRIC