109303994 Report of Samator Gas Kendal Semarang Indonesia

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


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


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



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



Suhu : -191 0C

Kemurnian : 99,999 %

Impuritas : oksigen 1 ppm

e. Argon cair

Wujud : cair



Suhu : -185 0C

Kemurnian : 99,999 %

Impuritas : oksigen 1 ppm dan nitrogen 1 ppm

f. Argon gas

Wujud : gas





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


- Densitas (ρ) cair : 808,607 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 beracun.











- Densitas (ρ) cair : 1141 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 :












- Densitas (ρ) cair : 1392,8 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


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


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.


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.


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


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


Tekanan : 150 kg / cm2




c). Argon gas

Wujud : gas





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


Pemanas : Udara Umpan

Temperatur masuk : 110 o 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


Sebagai Pendingin : cooling water




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


Media Pendingin : freon

Temperatur masuk : 40o C ( udara proses )

Temperatur keluar : 17o C ( udara proses )

Kemampuan bersih : 115.000 kcal/ jam


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



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



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



Gas nitrogen dari atas High Pressure Column



Gas nitrogen dari atas Low Pressure Column



Crude argon dari Argon Colomn



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





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



Temperatur masuk : -100o 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




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 keluar : 35 0C



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


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.


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



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


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



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




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




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



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 )


Jumlah : 1 set



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 )


Jumlah : 1 set



10. Argon Column ( K – 55 )

Fungsi : memproduksi crude argon di kolom bagian

atas.

Bahan : Cr – Ni stainless steel


Jumlah : 1 set

Temperatur : -185o C sampai –165o C


Kapasitas : 5,7 m3


tinggi : 15570 mm


11. Pure Argon Column ( K – 56 )

Fungsi : mengembunkan argon sebagai refluk

liquid oleh perpindahan panas dengan

menguapnya liquid nitrogen kotor.



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 )


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


Kapasitas : 1,8 m3


tinggi : 15.570 mm

13. Pure Argon Condenser ( E – 76 )

Fungsi : mengembunkan argon sebagai refluk

liquid oleh pertukaran panas dengan

menguapnya liquid nitrogen kotor.



Jumlah : 1 set

Temperatur : 40o C sampai –196o C

Tekanan : 0,4 – 2,7 kg/cm2

Kapasitas : shell : 220 m3

Tube : 0,21 m3


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


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


Jumlah : 1 set


Temperatur : 22 – 27o C

Flow : 66 Nm3 / jam

2. Dust Filter ( F – 70 )

Fungsi : untuk menyaring kotoran dari crude argon



Jumlah : 1 set




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


Temperatur : 450o C



tinggi : 1050 mm

4. Air Cooler ( V – 72 )

Fungsi : untuk mendinginkan argon dengan media

pendingin udara

Tipe : tabung bersirip

Jumlah : 1 set


Design Press : 5,0 kg/cm2





5. Water Cooler ( H – 72 )

Fungsi : untuk mendinginkan deoxo argon dengan

media pendingin Cooling Water

Tipe : Horizontal Silinder (Shell and tube)

Jumlah : 1 set



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.


Jumlah : 2 buah

Bahan : aluminium



Tinggi : 2345 mm


7. Freon Cooler ( H – 73 )

Fungsi : untuk menurunkan suhu argon dengan

media pendingin freon


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


tinggi : 2345 mm

Temperatur : 65o C


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.


perubahan fase dari padat ke gas.

c. Panas laten peleburan.


perubahan fase dari padat ke cair.

d. Panas laten pembekuan.


perubahan fase dari cair ke padat (Es).

e. Panas laten transisi.


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.


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.


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)


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)


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)


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)


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


N2 - 8970,821

O2 - 2760,253

Ar - 147,649

CO2 - 18,073

H2O sisa - 215,346

total 12112,142 12112,142 HIGH PRESSURE COLUMN


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


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


=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


=3364,481

12112.142 x 100%

= 27,78 %

3. Produk Argon

퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 퐴푟푔표푛 =jumlah produk argon


=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)


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)


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)


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)


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


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)


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)


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)


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)


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


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)


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 %


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


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


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


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)


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)


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


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


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


N2 - 8970,821

O2 - 2760,253

Ar - 147,649

CO2 - 18,073

H2O sisa - 215,346

total 12112,142 12112,142 HIGH PRESSURE COLUMN


Liquid Nitrogen 3753,000 3537,836


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


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


4. Produkoksigen

퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 푂푘푠푖푔푒푛 =jumlah produk oksigen


=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


=3364,481

12112.142 x 100%

= 27,78 %

6. ProdukArgon

퐸푓푖푠푖푒푛푠푖 푃푟표푑푢푘푠푖 퐴푟푔표푛 =jumlah produk argon


=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


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 Ar : 49,8 kkal/kg °C



Pada T = 10 °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 Ar : 30,1

kkal/kg °C



Pada T = 110 °C

Cp N2 : 6,5

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


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


Air Compressor After Cooler





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






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


= 1.779.640,780 kkal

Neraca panas pada After Cooler


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






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






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


= 333.678,592 kkal

Neraca panas pada High Level Freon Cooler


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




Pada T = -174 °C


Pada T = -175 °C



Cp Ar :136,4 kkal/kg °C

Pada T = -177 °C


Pada T = -179 °C




Pada T = -185 °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




Pada T = -171 °C




Pada T = -181 °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


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




Pada T = -177 °C


Pada T = -188 °C




Pada T = -193 °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


Pada T = -175 °C




Pada T = -189 °C




Pada T = -194 °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


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 Ar : 130,3

kkal/kg °C

Pada T = -177 °C



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 Ar : 131,8

kkal/kg °C

Pada T = - 177 °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


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



Pada T = -186 °C




Pada T = -189 °C




Pada T = -194 °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




Pada T = -180 °C




Pada T = -193°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


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




Pada T = -189 °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



Pada T = -185 °C




Pada T = -186 °C




Pada T = -189 °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


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



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


Pada T = -185 °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)


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

Documents

109303994 Report of Samator Gas Kendal Semarang Indonesia