Upload
kety-taslim
View
1.002
Download
68
Embed Size (px)
Citation preview
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
LAPORAN TUGAS KHUSUS
EVALUASI UNJUK KERJA KILN TUBAN II
PT. SEMEN GRESIK (PERSERO) Tbk.
PABRIK TUBAN – JAWA TIMUR
Disusun:
Ardi Wijaya L2C007011
Bernardus Hendra L2C007020
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2010
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro i
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Lembar Pengesahan
Tugas Khusus
UNIVERSITAS DIPONEGORO
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Nama/NIM : Ardi Wijaya/ L2C007011
Bernardus Hendra/L2C007020
Tanggal Mulai : 2 Agustus 2010
Tanggal Selesai : 30 Agustus 2010
Judul Tugas Khusus : Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban II
PT. Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Dosen Pembimbing : Dr. Moh. Djaeni, ST., MEng.
Semarang, Agustus 2010
Dosen Pembimbing
Dr. Moh. Djaeni, ST., MEng.
NIP. 19710207 199512 1 001
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro ii
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya sehingga
pelaksanaan Kerja Praktek selama satu bulan yaitu tanggal 1 Agustus sampai 30
Agustus 2010 dan penyusunan Laporan Tugas Khusus Kerja Praktek dengan judul
”Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban II PT Semen Gresik (Persero) Tbk” telah sampai
pada tahap penyelesaian.
Pada kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Moh. Djaeni, ST., MEng. selaku Dosen Pembimbing.
2. Bapak Samsuri selaku Pembimbing Lapangan selama Kerja Praktek di PT
Semen Gresik (Persero) Pabrik Tuban
3. Bapak Drs. Hendro Wartono selaku Kabag Diklat yang atas nama Direksi
menerima penyusun Kerja Praktek di PT. Semen Gresik (Persero).
4. Kepada semua pihak yang telah membantu khususnya kepada
teman-teman Kerja Praktek yang telah membantu sampai akhimya
penyusun dapat menyelesaikan Kerja Praktek dan penyusunan laporan
dengan baik.
Penyusun telah berusaha semaksimal mungkin dalam menyelesaikan laporan
ini. Namun kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat membantu demi
kesempurnaan laporan ini. Akhir kata semoga laporan Kerja Praktek ini dapat
bermanfaat.
Tuban, Agustus 2010
Penyusun
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro iii
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
DAFTAR ISI
Halaman Judul.................................................................................................. i
Halaman Pengesahan........................................................................................ii
Kata Pengantar..................................................................................................iii
Daftar Isi...........................................................................................................iv
Intisari...............................................................................................................vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah..........................................................1
1.2 Perumusan Masalah ...............................................................2
1.3 Tujuan ....................................................................................2
1.4 Manfaat ..................................................................................2
BAB II T1NJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pembakaran dan Permasalahannya.............................3
2.2 Kesetimbangan Sistem Massa (Neraca Massa)......................4
2.3 Kesetimbangan Kalor Sistem (Neraca Panas).........................4
2.4 Tinjauan Sistem Kiln Secara Total..........................................5
BAB III METODOLOGI
3.1 Cara Memperoleh Data ..........................................................8
3.2 Metode Penyelesaian .............................................................9
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil ............................................................................................10
4.2 Pembahasan ................................................................................10
BAB V PENUTUP
a. Kesimpulan ...................................................................................12
b. Saran .............................................................................................12
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................13
LAMPIRAN PERHITUNGAN........................................................................14
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro iv
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
INTISARI
Efisiensi energi dapat menunjukkan performa unjuk kerja dari suatu
proses ataupun alat. Efisiensi energi merupakan hal yang mutlak dalam industri.
Efisiensi energi akan menghemat pengeluaran dari industri sehingga produk dari
industri tersebut mampu bersaing di pasar. Efisiensi energi di dalam industri
semen meliputi penggunaan bahan bakar suatu alat, seperti suspension preheater
dan kiln, juga penghematan pemakaian listrik dalam lingkungan pabrik. Kiln
dalam industri semen memegang peranan penting karena akan menentukan mutu
semen.
Efisiensi panas pada kiln adalah perbandingan panas yang digunakan
untuk reaksi dengan panas yang masuk pada sistem pembakaran di kiln. Hasil
pengambilan data-data baik di lapangan maupun di literatur dapat digunakan
untuk menyusun neraca panas pada sistem kiln. Dari perhitungan neraca panas
itulah kita dapat mengetahui efisiensi panas sistem kiln.
Sistem kiln di PT. Semen Gresik dari perhitungan memiliki efisiensi panas
95,39%. Peningkatan efisiensi alat dapat dilakukan dengan mengontrol umpan
masuk ke dalam kiln dan bahan bakar, penggantian batu tahan api yang rusak,
menutup kebocoran yang ada dalam firing hood, serta pengetatan terhadap
kualitas bahan bakar.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro vi
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada masa sekarang ini efisiensi energi mutlak diperlukan dalam
menghadapi perkembangan industri. Industri yang tidak memperhatikan efisiensi
energinya akan kesulitan menghadapi persaingan usaha dan menjaga
berlangsungnya industri tersebut. Efisiensi energi dalam industri dapat mencakup
penggunaan bahan bakar atau panas dalam suatu alat. Kiln yang mempunyai
efisiensi tidak sesuai dengan efisiensi perancangan akan mengakibatkan
penggunaan bahan bakar yang boros dan panas yang digunakan banyak yang
hilang.
Industri semen merupakan Industri yang bersifat energy intensive, seperti
yang ada pada PT. Semen Gresik ini karena menyerap energi Listrik dan Panas
yang relatif besar. Kiln sistem merupakan peralatan yang menyerap jumlah energi
listrik dan energi panas terbesar, sebagai contoh biaya bahan bakar untuk Kiln
mencapai 30-40% dari biaya produksi, oleh sebab itu Pengendalian operasi Kiln
sistem yang baik akan sangat membantu dalam mengefisienkan konsumsi kedua
energi tersebut, disamping itu dampak lain tentu saja mengurangi pemakaian
resourses seperti Pemakaian Refraktories, dan spare part lainnya.
Di PT. Semen Gresik ini kiln yang digunakan untuk mengolah semen,
memerlukan suhu pembakaran yang tinggi. Suhu pembakaran menjadi tinggi
karena terjadi perpindahan panas pada permukaan coating di dinding kiln yang
tidak rata. Sebagai akibatnya dibutuhkan bahan bakar yang banyak. Kiln dalam
industri semen memegang peranan penting. Proses Pembakaran dan Pendinginan
Klinker merupakan Proses yang komplek atau biasa disebut “jantungnya”nya
proses pembuatan semen. Dengan memperhatikan faktor tersebut, efisiensi
penggunaan panas dalam kiln memegang peranan yang sangat penting dalam
industri semen.
1.2. Perumusan Masalah
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 1
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Perhitungan efisiensi perlu dilakukan secara berkala, jika terjadi
penurunan efisiensi dari alat maka dapat segera dicari penyelesaiannya sehingga
dapat menghemat sumber energi. Perhitungan efisiensi panas pada rotary Kiln
dapat dilakukan dalam 2 tahap, yaitu : perhitungan dengan neraca massa dan
perhitungan dengan neraca panas. Perhitungan neraca massa diperlukan untuk
perhitungan neraca panas. Dari perhitungan neraca panas maka dapat diketahui
efisiensi panas dari kiln.
1.3. Tujuan
Mengetahui unjuk kerja sistem kiln dengan menghitung efisiensi panas
dari kiln, yaitu perbandingan panas untuk reaksi dengan panas yang disediakan.
1.4. Manfaat
Efisiensi panas kiln merupakan parameter baik atau tidaknya
pengoperasian kiln. Dengan mengetahui efisiensi kiln maka dapat diambil suatu
tindakan yang tepat supaya efisiensi yang ada tidak menurun dan panas yang
disediakan untuk jumlah produk yang sama bisa lebih sedikit.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 2
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Pembakaran dan Permasalahannya
Unit pembakaran bahan baku dan pembakaran klinker dalam pabrik semen
dibagi dalam 3 tahap, yaitu :
1. Penyiapan bahan baku
2. Pembakaran (pembentukan klinker)
3. Pendinginan klinker
Tahap penyiapan bahan baku, yang termasuk di dalamnya adalah
homogenisasi di homogenising silo dengan tujuan menghomogenkan campuran
bahan baku yang sudah dihaluskan berupa powder, sehingga diharapkan tidak
akan terjadi:
- Coating tidak stabil
- Kualitas semen yang dihasilkan tidak seragam
- Umur batu tahan api rendah
- Pemakaian bahan bakar yang terlalu banyak karena pembakaran harus
terlalu sering diubah
Proses homogenisasi umpan dilakukan di homogenising silo dengan
menggunakan udara bertekanan melalui pipa-pipa bawah, sehingga terjadi olakan
pada umpan dan terjadi campuran yang sempurna.
Dalam suspension preheater, umpan mengalami pemanasan, penguapan
dan sebagian proses kalsinasi. Di dalam kiln, umpan mengalami proses kalsinasi
lanjutan dan pembentukan terak. Suspension preheater terdiri dari cyclone –
cyclone yang disusun secara bertingkat sehingga kontak antar material dan udara
panas akan lebih lama. Di dalam kiln terjadi proses kalsinasi lanjutan dan
pembentukan mineral-mineral seperti C2S, C3S, C4AF dan C3A.
Material dari kiln kemudian dimasukkan ke pendingin. Pendinginan
dilakukan secara mendadak untuk mendapatkan butiran amorf sehingga bersifat
rapuh dan mudah dihancurkan atau digiling untuk mendapatkan semen dengan
ukuran 325 mesh.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 3
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
2.2. Kesetimbangan Sistem Massa (Neraca Massa)
Neraca massa mempunyai arti yang sangat penting dalam industri kimia
karena merupakan salah satu dasar penting dalam perhitungan satuan operasi dan
satuan proses. Semua perhitungan didasari oleh hukum kekekalan massa. Dalam
neraca massa, dihitung massa yang keluar dan massa yang masuk selama operasi.
Massa masuk Akumulasi Massa keluar
Massa masuk = Massa keluar + Massa Akumulasi
2.3. Kesetimbangan Kalor Sistem (Neraca Panas)
Neraca panas merupakan perhitungan panas yang masuk dan yang
menghasilkan dalam suatu proses dengan panas yang dibawa keluar dan yang
dipakai. Di kiln, panas yang dihasilkan berasal dari panas pembakaran batubara
dengan udara yang diharapkan dengan menghilangkan kadar air pada umpan
sampai pada suhu pembakaran klinker (1350 – 1450 0C). Suhu pembentukan
klinker mempunyai arti penting dalam operasi karena suhu terlalu rendah akan
berakibat klinker kurang matang sehingga menurunkan mutu semen. Bila suhu
terlalu tinggi maka klinker yang dihasilkan terlalu keras sehingga sulit digiling
dan boros bahan bakar. Faktor – faktor yang mempengaruhi panas dalam kiln :
1. Komposisi umpan
Bila umpan mempunyai komposisi kimia yang baik dan merata maka
proses pembakaran akan berjalan dengan sempurna. Sebaliknya bila
bahan baku kurang homogen maka berakibat proses pembakaran
kurang sempurna atau terak yang dihasilkan kurang baik kualitasnya.
2. Kadar air
Bila kadar air yang terkandung dalam umpan terlalu besar maka panas
yang dibutuhkan penguapan lebih besar.
3. Nilai kalor bahan bakar
Penggunaan bahan bakar dengan nilai kalor yang baik akan
mempengaruhi proses pembakaran dan hasil klinker yang baik.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 4
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
2.4. Tinjauan Sistem Kiln Secara Total
Untuk menghitung efisiensi panas, neraca panas di sekitar unit kiln (SP,
rotary kiln, cooler) harus disusun lebih dahulu. Dengan menyusun neraca massa
dapat diketahui aliran – aliran massa yang masuk dan keluar sistem kiln.
Neraca massa disekitar sistem kiln dapat dilihat pada bagan di bawah ini :
Umpan kiln Terak
Batu bara Gas buang
Udara primer Udara keluar cooler
Udara sekunder
Neraca panas disekitar sistem kiln dapat dilihat pada bagan di bawah ini :
Panas sensible umpan kiln panas sensible keluar SP
Panas sensible batu bara panas sensible klinker
Panas pembakaran batu bara panas reaksi
Panas sensible udara primer panas sensible udara
keluar cooler
Panas sensible udara sekunder panas hilang karena
konveksi pada kiln
Dari bagan di atas, dapat diketahui aliran-aliran yang masuk ke unit kiln dan
panas yang dihasilkan di dalam kiln sebagai berikut :
1. Panas sensibel umpan kiln, meliputi panas yang dibawa umpan dan
panas sensibel air terkandung dalam umpan
2. Panas sensible batubara, meliputi panas sensibel batubara dan panas air
yang terkandung didalamnya.
3. Panas pembakaran batubara, yaitu panas yang dihasilkan dari
pembakaran batubara di rotary kiln.
4. Panas sensibel udara primer, yaitu yang dibawa udara yang
dimasukkan bersama bahan bakar.
5. Panas sensibel udara pendingin, yaitu panas yang dibawa oleh udara
yang dimasukkan ke cooler.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro
UnitKiln
UnitKiln
(panas reaksi )
5
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Panas yang keluar pada unit kiln meliputi panas yang dibawa oleh material yang
keluar dari sistem kiln dan panas yang digunakan pada sistem tersebut.
Panas keluar dari kiln terdiri dari :
1. Panas reaksi merupakan panas yang dipakai pada reaksi pembentukan
klinker.
2. Panas sensibel keluar SP, yaitu panas yang dibawa oleh gas setelah
melewati SP. Panas ini selanjutnya digunakan di unit raw mill dan coal
mill.
3. Panas sensibel klinker.
4. Panas sensibel udara keluar cooler, yaitu panas yang dibawa gas panas
yang tertarik menuju EP.
5. Panas hilang karena konveksi pada kiln.
Dari neraca panas diatas efisiensi pada unit kiln dirumuskan sebagai
perbandingan besarnya panas yang digunakan untuk reaksi dan panas masuk
sistem.
Efisiensi Panas =
Panas reaksiPanas masuk
x 100%
Semakin besar efisiensi panas, semakin baik perpindahan dan unjuk kerja alat.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 6
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
BAB III
METODOLOGI
3.1. Cara Mendapatkan Data
Data – data yang digunakan untuk menghitung efisiensi panas di kiln
diperoleh melalui 2 cara yaitu :
3.1.1. Data dari lapangan
Data-data diperoleh dari Central Control Room (CCR) III, Laboratorium
Pengendalian Proses, dan Laboratorium Jaminan Mutu pada 18-20 Agustus 2010
dan data-data tersebut meliputi :
1. Analisa umpan kiln
- Umpan kiln
- Komposisi bahan baku umpan kiln
2. Analisa batubara
- Berat batubara masuk
- Komposisi batubara
- Komposisi Ash batubara
- NHV (Net Heating Value)
3.1.2. Data – data dari pustaka
- Data-data berat molekul dan kapasitas panas diambil dari Perry’s
Chemical Engineering Hand Book dan Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics
3.1.3. Asumsi
- Udara sebagai gas ideal
- O2 excess sebanyak 10% kebutuhan reaksi
- Udara primer sebanyak 10%, sekunder sebanyak 90% dari udara
masuk kiln
3.2. Cara Mengolah Data
Data-data yang sudah ada digunakan untuk menghitung neraca massa dan
panas. Neraca massa berguna untuk menghitung aliran-aliran massa yang masuk
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 7
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
dan keluar dari kiln. Setelah mengetahui aliran-aliran tersebut, maka neraca panas
dapat disusun. Selanjutnya efisiensi panas dapat dihitung dengan rumus :
Efisiensi panas =
Panas reaksiPanas masuk
x 100%
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 8
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Hasil
Dari analisa dan perhitungan data-data yang ada didapat hasil bahwa
effisiensi panas kiln sebesar 95,39% dimana total panas yang dibutuhkan
dalam sistem sebesar 129.182.839,3 kkal/jam.
IV.2. Pembahasan
Efisiensi kiln sebesar 95,39% effisiensi ini dianggap masih baik.
Hal-hal yang mempengaruhi effisiensi panas kiln adalah :
1.Suhu lingkungan, pada musim hujan seperti saat ini panas yang
hilang kelingkungan akan lebih besar dibanding pada musim
kemarau, hal ini disebabkan suhu yang akan semakin besar antara
dinding kiln (±300°C) dengan suhu lingkungan.
2.Jumlah coating yang terbentuk, dalam jumlah tertentu coating
sangat diharapkan untuk menjaga umur batu tahan api tetapi jika
terlalu tebal dapat menurunkan effisiensi dan juga produksifitas
kiln, hal ini disebabkan semakin besar tebal coating maka panas
yang akan hilang karena konduksi akan bertambah dan volume
ruang kosong di kiln juga akan turun.
3.Siklus alkali, semakin besar jumlah alkali dalam raw meal maka
sejumlah panas yang dimasukkan kedalam kiln akan diambil oleh
alkali untuk menguap dan membentuk sebuah siklus.
4.Jenis bahan bakar, penggunaan batubara didalam kiln bukan tanpa
resiko karena batubara dapat memicu timbulnya clogging yang
dapat menyumpat pre heater selain mengkonsumsi sejumlah panas
yang dimasukkan ke dalam kiln.
Perhitungan efisiensi sangat berguna untuk menganalisa kinerja
suatu alat. Penurunan efisiensi berarti penurunan kinerja alat. Hal-hal yang
perlu dilakukan untuk mempertahankan kinerja kiln antara lain dengan :
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 9
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
1. Pemeliharaan secara rutin dengan mengganti bricks yang terkikis.
2. Mengoptimalkan kondisi operasi dengan mengatur flow udara
pembakar, dan umpan masuk kiln.
3. Operasi pre heater dijaga stabil terutama tingkat kalsinasi keluar
pre heater sebesar 95%.
4. Mengontrol oksigen (O2) bebas, hal ini menunjukkan parameter
udara excess yang digunakan, semakin besar harga O 2 bebas maka
beban pemanasan di kiln akan naik.
5. Mengontrol kualitas batubara yang digunakan, semakin muda usia
batubara kemungkinan terjadinya pembakaran tidak sempurna
akan semakin besar, hal ini sangat beresiko terutama pada sistem
EP.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 10
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Efisiensi dari kiln sebesar 95,39% dan besarnya panas yang hilang selama
operasi sebesar 4,61%.
5.2. Saran
Untuk meningkatkan efisiensi dari kiln, dapat dilakukan dengan cara :
1. Perlu pengkajian lebih lanjut untuk mengetahui jumlah coating yang
terbentuk dalam selang waktu tertentu terhadap jumlah raw mill, hal
ini untuk mengantisipasi terbentuknya coating yang berlebihan.
Dalam hal ini yang perlu diperhatikan adalah komposisi umpan, jenis
batu tahan api, temperatur sistem, kecepatan putar kiln, dan besar
torsi.
2. Menutup celah di firing hood yang biasanya digunakan untuk start up
kiln, dan mengembalikan sistem start up elektrik yang dulu pernah
dipakai.
3. Memasang alat pendeteksi sekaligus pengambil alkali yang keluar kiln
sebagai gas, diujung kiln, hal ini bertujuan untuk memotong siklus
alkali yang terjadi.
4. Pengetatan terhadap kualitas batubara, hal ini untuk menghindari
terbentuknya CO berlebih yang masih sering terjadi.
5. Perlu pengkajian untuk mencampur batubara dengan sekam sebagai
langkah penghematan proses produksi.
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 11
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
Aris Sunarso, Ir., 2001, "Proses Pembuatan Semen di Pabrik Tuban", Pusat
Pendidikan dan Latihan PT. Semen Gresik
Duda, H Walter, 1985, "Cement Data Book", 3rd edition, Chemical Publishing Co
Inc, New York.
Fuller, Contract Instruction Manual For PT. Semen Gresik (Tuban), No 728-2
Rotary Kiln, Equipment Number 441.KLI Vol II of III, East Java,
Indonesia.
Labahn Otto, 1983, “Cement Engineering Hand Book”, 3rd edition English Ed.,
Translated by C. Van Amerorgen, MSC., Germany.
Perray, E Kurt, 1984, "Cement Manufacture hand Book", 2d edition Chemical
Publishing Co Inc, New York
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 12
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
LAMPIRAN PERHITUNGAN
NERACA MASSA DAN NERACA PANAS KILN TUBAN II
Data yang diperlukan untuk menghitung Efisiensi Kiln Tuban II adalah sebagai
berikut :
1. Data Primer
Data ini diperoleh dari laporan harian CCR II, Laboratorium Pengendalian
Proses, dan Laboratorium Jaminan Mutu pada tanggal 18-20 Agustus 2010
PT. Semen Gresik (Persero) Tbk Pabrik Tuban, yang meliputi :
1. Data umpan kiln dan coal mill (kebutuhan batu bara untuk kiln dan
suspension preheater).
( Sumber : Unit Pengendalian Proses Tuban II, Agustus 2010 )
2. Data analisa batu bara
Komponen % Berat
C 62,6
H2 4,38
N2 1,24
O2 10,33
S 3,7
H2O 9,21
Ash 8,54
Total 100
( Sumber : Laboratorium Batu Bara, Unit Jaminan Mutu Tuban II, Agustus 2010)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro
Komponen Kapasitas (kg/jam)
Umpan Kiln masuk S.P.
Kebutuhan batu bara di S.P.
Kebutuhan batu bara di Kiln
508.000
22.320
11.090
13
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
3. Data komposisi tepung baku (raw mill after mill).
Komponen % Berat
SiO2 13,38
Al2O3 3,89
Fe2O3 2,54
CaO 42,42
MgO 1,04
H2O 0,65
K2O 0,34
Na2O 0,1
SO3 0,11
Total 64,47
( Sumber : Unit Pengendalian Proses Tuban II, Agustus 2010)
4. Data di tiap alat :
- Derajat calsinasi CaCO3 dan MgCO3 : 95 %
- NHV batu bara : 5.415,8 kcal/ kg
- Debu keluar 10 % dari umpan kering
- Derajat kesempurnaan reaksi pembakaran 100 %
- Suhu gas hasil pembakaran dari kiln : 875 oC
- Suhu udara tersier : 748 oC
- Suhu batu bara : 70 oC
- Suhu produk keluar suspension preheater : 878 oC
- Suhu dust lost keluar suspension preheater : 362 oC
- Suhu gas hasil pembakaran di suspension pre. : 363 oC
- Udara pembakaran excess 2 %
- Derajat kesempurnaan reaksi pembakaran 100 %
- Suhu H2O dalam batu bara : 70 oC
- Suhu udara sekunder : 850 oC
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 14
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
- Suhu udara primer : 32 oC
- Suhu CO2 hasil calsinasi : 890 oC
- Suhu gas hasil pembakaran kiln : 890 oC
- Suhu klinker panas keluar kiln : 1200 oC
2. Data Sekunder
Data ini diperoleh dari literatur-literatur atau studi pustaka, meliputi :
1. Data panas jenis (specific heat) klinker ataupun udara.
2. Data massa jenis udara
3. Data berat molekul beberapa komponen
3. Asumsi
1. Udara sebagai gas ideal
2. Pembakaran berlangsung secara sempurna
3. Udara pembakaran 2 % excess
4. Kebutuhan udara tersier maks 10% udara yang dibutuhkan
5. Basis perhitungan 1 jam
4. Perhitungan Neraca Massa
1. Suspension Preheater
Tepung baku masuk suspension preheater = 508.000 kg
Komposisi umpan masuk :
Komponen % Berat
SiO2 13,38
Al2O3 3,89
Fe2O3 2,54
CaO 42,42
MgO 1,04
H2O 0,65
K2O 0,34
Na2O 0,1
SO3 0,11
Total 64,47
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 15
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Diketahui : BM CaCO3 = 100 gr/ mol BM CaO = 56 gr/ mol
BM MgO = 40 gr/ mol BM MgCO3 = 84 gr/ mol
% CaCO3 =
BMCaCO3
BMCaOx % CaO
=
100 gr/mol56 gr/mol
x 42,42 %
= 75,75%
%Mg CO3 =
BM MgCO3
BM MgOx % MgO
=
84 gr/mol40 gr/mol
x 1,04 %
= 2,18 %
Sehingga komposisi umpan berubah menjadi :
Kompone
n% Berat
Massa
(kg)
SiO2 13,38 67.970,40
Al2O3 3,89 19.761,20
Fe2O3 2,54 12.903,20
CaCO3 75,75384.810,0
0
MgCO3 2,18 11.094,72
H2O 0,65 3.302,00
K2O 0,34 1.727,20
Na2O 0,10 508,00
SO3 0,11 558,80
Impuritas 1,06 5.364,48
Total 100,00508.000,0
0
Umpan tanpa H2O ( umpan kering )
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 16
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
= Umpan masuk suspension preheater – massa H2O dalam umpan
= (508.000 - 3.302,00) kg
= 504.698 kg
Debu keluar diasumsikan 10 % dikalikan umpan kering
Debu keluar = 10 % x umpan kering
= 10 % x 504.698 kg
= 50469,8 kg
Jumlah umpan masuk calsiner SP = (umpan kering – debu keluar)
= (504.698 – 50469,8) kg
= 454.228,20 kg
Komposisi umpan masuk calsiner
% SiO2 = 67.970,40504.698
×100 %
= 13,467539 %
Massa SiO2 = 13,467539 % x umpan masuk calsiner
= 13,467539 % x 454.228,20 kg
= 61.173,36 kg
% Al2O3 = 19.761,20504.698
×100 %
= 3,915450428 %
Massa Al2O3 = 3,915450428 % x umpan masuk calsiner
= 3,915450428 % x 454.228,20 kg
= 17.785,08 kg
% Fe2O3 = 12.903,20504.698
×100 %
= 2,556618017 %
Massa Fe2O3 = 2,556618017 % x umpan masuk calsiner
= 2,556618017 % x 454.228,20 kg
= 11.612,88 kg
% CaCO3 = 384.810,00
504.698×100 %
= 76,24559638 %
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 17
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Massa CaCO3 = 76,24559638 % x umpan masuk calsiner
= 76,24559638 % x 454.228,20 kg
= 346.329 kg
% Mg CO3 = 11.094,72504.698
× 100 %
= 2,198288878 %
Massa MgCO3 = 2,198288878 % x umpan masuk calsiner
= 2,198288878 % x 454.228,20 kg
= 9985,25 kg
% K2O = 1.727,20504.698
×100 %
= 0,342224459 %
Massa K2O = 0,342224459 % x umpan masuk calsiner
= 0,342224459 % x 454.228,20
= 1554,48 kg
% Na2O = 508,00
504.698×100 %
= 0,100654253 %
Massa Na2O = 0,100654253 % x umpan masuk calsiner
= 0,100654253 % x 454.228,20
= 457,20 kg
% SO3 = 558,8
504.698×100 %
= 0,110719678 %
Massa SO3 = 0,110719678 % x umpan masuk calsiner
= 0,110719678 % x 454.228,20
= 502,92 kg
% impuritas = 5.364,48504.698
×100 %
= 1,062908908 %
Massa impuritas = 1,062908908 % x umpan masuk calsiner
= 1,062908908 % x 454.228,20
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 18
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
= 4828,03 kg
Komposisi umpan masuk calsiner :
Komponen % Berat Massa ( kg)
SiO2 13,46754 61173,36
Al2O3 3,91545 17785,08
Fe2O3 2,55662 11612,88
CaCO3 76,24560 346329,00
MgCO3 2,19829 9985,25
K2O 0,34222 1554,48
Na2O 0,10065 457,20
SO3 0,11072 502,92
Impuritas 1,06291 4828,03
Total 100,00000 454228,20
Reaksi calsinasi di suspension preheater berlangsung dengan derajat calsinasi
95 % (data pabrik).
Komponen yang mengalami kalsinasi, yaitu CaCO3 dan MgCO3
Reaksi (1) :
CaCO3 CaO + CO2
CaCO3 yang - = 0,95 x berat CaCO3 dlm umpan
terkalsinasi = 0,95 x 346.329 kg
= 329.012,55 kg
CaO Terbentuk =
BM CaOBM CaCO3
x Berat CaCO3 yang terkalsinasi
=
56 gr/mol100 gr/mol
x 329 .012,55 kg
= 184.247,028 kg
CO2 Terbentuk =
BM CO2
BM CaCO3
x Berat CaCO3 yang terkalsinasi
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 19
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
=
44 gr/mol100 gr/mol
x 329 .012,55 kg
= 144.765,522 kg
CaCO3 Sisa = [ Berat CaCO3 – ( Berat CaO + Berat CO2) ]
= [346.329 – (184.247,028 + 144.765,522) ] kg
= 17.316 kg
Reaksi II
Mg CO3 MgO + CO2
Mg CO3 yang = 0,95 x berat Mg CO3 dalam umpan
terkalsinasi = 0,95 x 9.985,25kg
= 9.485,9856 kg
MgO terbentuk =
BM MgOBM MgCO3
x Berat MgCO3 yang terkalsinasi
=
40gr/mol84gr/mol
x 9 .485,9856 kg
= 4.517,136 kg
CO2 terbentuk =
BM CO2
BM MgCO3
x Berat MgCO3 yang terkalsinasi
=
44gr/mol84gr/mol
x9 . 485,9856 kg
= 4.968,8496 kg
MgCO3 sisa = [ Berat MgCO3 – (berat MgO + Berat CO2) ]
= [9.985,25– (4.517,136 + 4.968,8496) ] kg
= 499,26 kg
Komposisi umpan kiln setelah kalsinasi:
Komponen Massa (kg)
SiO 2 61173,36
Al2O3 17785,08
Fe2O3 11612,88
CaCO3 sisa 17316,45
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 20
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
MgCO3 sisa 499,26
CaO 184247,03
MgO 4517,14
K2O 1554,48
Na2O 457,20
SO3 502,92
Impuritas 4828,03
Total 304493,83
CO2 Hasil kalsinasi = Berat CO2 hasil Reaksi 1+ Berat CO2 hasil Reaksi 2
= (144765,522 + 4968,8496) kg
= 149734,3716 kg
Perhitungan Kebutuhan Batu Bara Di Suspension Preheater :
Jumlah batu bara masuk SP = 22.320 kg/jam
Komposisi batu bara :
Kompone
n
%
Berat
Massa
(kg)
C 62,6 13972,32
H2 4,38 977,62
N2 1,24 276,77
O2 10,33 2305,66
S 3,7 825,84
H2O 9,21 2055,67
Ash 8,54 1906,13
Total 100 22.320
( Sumber : Data laboratorium CCR Tuban II, Agustus 2010)
Komposisi Ash
Komponen % Berat Massa (kg)
SiO2 20,92 398,76
Al2O3 11,41 217,49
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 21
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Fe2O3 5,28 100,64
CaO 53,46 1.019,02
MgO 2,58 49,18
SO3 3,82 72,81
impuritas 2,53 48,23
Total 100 1906,13
( Sumber : Data laboratorium CCR Tuban II, Agustus 2010)
Asumsi : Reaksi pembakaran berlangsung sempurna,dimana derajat.
Kesempurnaan reaksinya adalah 100 %.
Komponen yang bereaksi adalah C, S dan H2.
Dimana : BM C = 12 gr/ mol BM H2O = 18 gr/ mol
BM H2 = 2 gr/ mol BM SO2 = 64 gr/ mol
BM S = 32 gr/ mol BM O2 = 32 gr/ mol
BM CO2 = 44 gr/ mol
Reaksi 1 :
C + O2 CO2
Jumlah C yang bereaksi = 13.972,32 kg
CO2 yang terbentuk =
BM CO2
BM Cx Berat C
=
44gr/mol12gr/mol
x 13 . 972,32 kg
= 51.231,84 kg
O2 yang diperlukan =
BM O2
BM Cx Berat C
=
32gr/mol12gr/mol
x 13. 972,32 kg
= 37.259,52 kg
Reaksi 2 :
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 22
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
S + O2 SO2
Jumlah S yang bereaksi = 825,84 kg
SO2 yang terbentuk =
BM SO2
BM SxBerat S
=
64gr/mol32gr/mol
x 825,84 kg
= 1651,68 kg
O2 yang diperlukan =
BM O2
BM SxBerat S
=
32gr/mol32gr/mol
x 825,84 kg
= 825,84 kg
Reaksi 3
H2 + ½ O2 H2O
Jumlah H2 yang bereaksi = 977,62 kg
H2O yang terbentuk =
BM H 2O
BM H 2
x Berat H 2
=
18gr/mol2gr/mol
x977,6 2kg
= 8.798,54 kg
O2 yang diperlukan =
12
×BM O2
BM H 2
x Berat H2
=
12
× 32gr/mol2gr/mol
x 977,62 kg
= 7.820,93 kg
Total O2 yang diperlukan untuk bereaksi
= O2 dari reaksi 1 + O2 dari reaksi 2 + O2 dari reaksi 3
= (37.259,52 + 825,84 + 7.820,93) kg
= 45.906,29 kg
O2 dalam batu bara = 2.305,66 kg
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 23
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Kebutuhan O2 teoritis = total O2 yg di perlukan - O2 dalam batu bara
= (45.906,29 – 2.305,66) kg
= 43.600,63 kg
Udara pembakaran yang digunakan 2% excess, sehingga :
Kebutuhan O2 sesungguhnya = 102% x kebutuhan O2 teoritis
= 102% x 43.600,63 kg
= 44.472,64 kg
Kebutuhan udara sesungguhnya =
10021
x Kebutuhan O2 Sesungguhnya
( Udara tersier ) =
10021
x 44 . 472,64 kg
= 211.774,50 kg
N2 dari udara =
7921
x Kebutuhan O2 Sesungguhnya
=
7921
x 44 .472,64 kg
= 167.301,85 kg
O2 sisa pembakaran = kebutuhan O2 sesungguhnya – kebutuhan O2 teoritis
= (44.472,64 – 43.600,63) kg
= 872,01 kg
Komposisi Gas Hasil Pembakaran (GHP)
Kompos
isiMassa
CO2
51.231,8
4
N2
167.301,
85
H2O 8.798,54
SO2 1.651,68
Total 228.983,
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 24
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
92
Komposisi Umpan Kiln :
Komponen Massa (kg)Massa Ash
(Kg)
Massa Umpan Total
(Kg)
SiO 2 61.173,36 398,76 61.572,12
Al2O3 17.785,08 217,49 18.002,57
Fe2O3 11.612,88 100,64 11.713,52
CaCO3 sisa 17.316,45 0,00 17.316,45
MgCO3 sisa 499,26 0,00 499,26
CaO 184.247,03 1.019,02 185.266,04
MgO 4.517,14 49,18 4.566,31
K2O 1.554,48 0,00 1.554,48
Na2O 457,20 0,00 457,20
SO3 502,92 72,81 575,73
Impuritas 4.828,03 48,23 4.876,26
Total 304.493,83 1.906,13 306.399,96
Maka dari perhitungan dapat diketahui :
INPUT OUTPUT
Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg)
Umpan masuk SP 508.000,00 H2O yang menguap 3.302,00
Umpan batu bara 22.320,00 CO2 hasil calsinasi 149.734,37
Udara tersier 211.774,50 O2 sisa pembakaran GHP 872,01
Debu keluar SP 50.469,80
Umpan kiln 306.399,96
Gas hasil pembakaran 228.983,92
H2O dari batu bara 2.055,67
N2 dari batu bara 276,77
TOTAL 742.094,50 TOTAL 742.094,50
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 25
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
2. Neraca Massa di Rotary Kiln
Umpan masuk kiln = 306.399,96 kg
Di dalam rotary kiln akan terjadi kalsinasi lanjutan dari komponen CaCO3
dan MgCO3 yang belum terkalsinasi sempurna di suspension preheater.
Reaksi kalsinasi dari CaCO3 dan MgCO3.
Reaksi 1 :
CaCO3 CaO + CO2
CaCO3 yang bereaksi = 17.316,45 kg
CaO terbentuk =
BM CaOBM CaCO3
x Berat CaCO3
=
56 gr /mol100 gr /mol
x17.316,45kg
= 9697,212kg
CO2 terbentuk =
BM CO2
BM CaCO3
x Berat CaCO3
=
44 gr /mol100 gr /mol
x17.316,45kg
= 7619,238kg
Reaksi 2 :
Mg CO3 MgO + CO2
MgCO3 yang bereaksi = 499,26kg
MgO terbentuk =
BM MgOBM MgCO3
x Berat MgCO3
=
40 gr /mol84 gr /mol
x 499,26kg
= 237,744 kg
CO2 terbentuk =
BM CO2
BM MgCO3
x Berat MgCO3
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 26
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
=
44 gr /mol84 gr /mol
x 499,26kg
= 261,5184 kg
Total CO2 hasil kalsinasi = CO2 hasil Reaksi 1 + CO2 hasil Reaksi 2
= (7619,238 + 261,5184) kg
= 7880,7564 kg
Total CaO = CaO dalam umpan kiln + CaO hasil kalsinasi
= (185.266 + 9697,212) kg
= 194.963,26 kg
Total MgO = MgO dalam umpan kiln + MgO hasil kalsinasi
= (4.566 ,14+ 237,744) kg
=4.804,06 kg
Perhitungan Batu Bara dalam Rotary Kiln :
Jumlah batu bara masuk rotary kiln = 11.090 kg
Komposisi batu bara :
Komponen % Berat Massa (kg)
C 62,6 6.942,34
H2 4,38 485,74
N2 1,24 137,52
O2 10,33 1.145,60
S 3,7 410,33
H2O 9,21 1.021,39
Ash 8,54 947,09
Total 100 11.090
Asumsi : Reaksi pembakaran berlangsung sempurna,di mana derajat
kesempurnaan reaksinya adalah 100%
Komponen yang bereaksi adalah C,S dan H2
Maka :
Reaksi 1 :
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 27
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
C + O2 CO2
Jumlah C yang bereaksi = 6.942,34 kg
CO2 yang terbentuk =
BMCO2
BMC x BeratC
=
44gr/mol12gr/mol
x 6 . 942,34 kg
= 25455,24667 kg
O2 yang diperlukan =
BMO2
BMC x BeratC
=
32gr/mol12gr/mol
x 6 .942,34 kg
= 18512,90667 kg
Reaksi 2 :
S + O2 SO2
Jumlah S yang bereaksi = 410,33kg
SO2 yang terbentuk =
BM SO2
BM S x Berat S
=
64gr/mol32gr/mol
x 410,33 kg
= 820,66 kg
O2 yang diperlukan =
BM O2
BM S x Berat S
=
32gr/mol32gr/mol
x410,33 kg
= 410,33 kg
Reaksi 3
H + ½ O2 H2O
Jumlah H2 yang bereaksi = 485,74 kg
H2O yang terbentuk =
BM H 2O
BM H 2
x Berat H2
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 28
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
=
18gr/mol2gr/mol
× 485,74 kg
= 4371,678 kg
O2 yang diperlukan =
12
×BM O2
BM H 2
x Berat H2
=
12
× 32gr/mol2gr/mol
x 485,74 kg
= 3885,936 kg
Total O2 yg diperlukan % Reaksi
= O2 Reaksi 1 + O2 Reaksi 2 + O2 Reaksi 3
= (18512,90667 + 410,33 + 3885,936) kg
= 22.809,17 kg
O2 dalam batu bara = 1.145,60 kg
Kebutuhan O2 teoritis = O2 yang diperlukan – O2 dalam batu bara
= (22.809,17 – 1.145,60) kg
= 21.663,58 kg
Udara pembakaran yang digunakan 2% excess
Sehingga, keb. O2 sesungguhnya = 102% x kebutuhan O2 teoritis
= 102% x 21.663,58 kg
= 22.096,85 kg
Kebutuhan udara sesungguhnya =
10021
x Kebutuhan O2 Sesungguhnya
(Udara Tersier) =
10021
x 22. 096,85 kg
= 105.223,08 kg
N2 dari udara =
7921
x Kebutuhan O2 Sesungguhnya
=
7921
x 22. 096,85 kg
= 83126,23 kg
O2 sisa = Kebut. O2 sesungguhnya – Kebut. O2 teoritis
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 29
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
= (22096,85 – 21.663,58) kg
= 433,27 kg
Udara primer dimasukkan melalui nozel bersama dengan bahan
bakar.
Udara primer diasumsikan 10% dari kebutuhan udara sesungguhnya.
Kebutuhan udara primer = 10% x 105223,0 kg
= 10522,31 kg
Massa udara sekunder = Keb. Udara sesungguhnya – Massa udara .primer
= (105223,08 - 10522,31) kg
= 94700,77 kg
Komposisi GHP
Komponen Massa (kg)
CO2
25455,2466
7
SO2 820,66
H2O 4371,678
N2
83126,2346
3
Total113773,819
3
Total Ash (abu) = Abu dari batu bara + Abu dari umpan kiln
= (947,09 +1906,13 ) kg
= 2.853,22 kg
Impuritas dari umpan kiln = 4.876,26 kg
Komposisi klinker panas
Komponen Massa (Kg) Massa Ash (Kg) Massa Total (Kg)
SiO 2 61572,12 198,13 61770,25
Al2O3 18002,57 108,06 18110,63
Fe2O3 11713,52 50,01 11763,53
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 30
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
CaO 194963,26 506,31 195469,57
MgO 4804,06 24,43 4828,49
K2O 1554,48 0 1554,48
Na2O 457,20 0 457,20
SO3 575,73 36,18 611,91
impuritas 4876,26 23,96 4900,22
Total 298519,20 947,09 299466,29
Maka dari perhitungan dapat diketahui :
INPUT OUTPUT
Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg)
Umpan masuk kiln 306399,96 CO2 hasil calsinasi 7880,76
Umpan batu bara 11090,00 O2 sisa 433,27
Udara primer 10522,31 Gas hasil pembakaran 113773,82
Udara sekunder 94700,77 Produk klinker 299466,29
H2O dalam batu bara 1021,39
N2 dalam batu bara 137,52
TOTAL 422713,04 TOTAL 422713,04
5. PERHITUNGAN NERACA PANAS KILN
Deskripsi
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 31
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Keterangan :
Panas Masuk :
Q1 : Panas yang dibawa umpan kiln
Q2 : Panas dari batu bara
Q3 : Panas dari udara sekunder
Q4 : Panas yang dibawa udara primer
Q5 : Panas sensible batu bara
Q6 : Panas H2O dalam batu bara
Panas Keluar :
Q7 : Panas dari gas hasil pembakaran batu bara
Q8 : Panas dari CO2 hasil kalsinasi
Q9 : Panas disosiasi
Q10 : Panas yang dibawa H2O dalam batu bara
Q11 : Panas yang dibawa klinker panas
Q12 : Panas yang hilang
Q13 : Panas N2 dalam batu bara
Q14 : Panas dari O2 sisa pembakaran di kiln
Panas Masuk
1). Panas yang dibawa umpan kiln
Massa umpan kiln = 306.399,96 kg
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 32
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Suhu umpan kiln = 875ºC
Cp (875ºC) = 0,22 kcal/kgºC
Q1 = m⋅Cp⋅Δt
= 306.399,96 kg x 0,22 kcal/kgºC x ( 875ºC - 25ºC )
= 57.296.791,85 kcal
2) Panas dari batu bara
Massa batu bara kering = 10.068,61 kg
Suhu batu bara = 70ºC
Cp (70ºC) = 0,286 kcal/kgºC ( Peray : Fig 13.04 )
Q2 = m⋅Cp⋅Δt
= 10.068,61 kg x 0,286 kcal/kgºC x ( 70ºC - 25ºC )
= 129583,0236 kcal
3) Panas yang dibawa udara sekunder
Massa udara sekunder = 94700,77 kg
Suhu udara sekunder = 850 ºC
Cp ( 850ºC ) = 0,22 kcal/kgºC ( Peray : Fig 13.03 )
Q3 = m⋅Cp⋅Δt
= 94.700,77 kg x 0,22 kcal/kgºC x ( 850ºC – 25oC )
= 17.188.190,41 kcal
4) Panas yang dibawa udara primer
Massa udara primer = 10.522,31 kg
Suhu udara primer = 32 ºC
Cp (32ºC) = 0,232 kcal/kgºC ( Peray : Fig 13.03 )
Q4 = m⋅Cp⋅Δt
= 10.522,31 kg x 0,232 kcal/kgºC x ( 32ºC - 25ºC )
= 17.088,23 kcal
5) Panas sensible batu bara
Massa batu bara kering = 10.068,61 kg
NHV batu bara = 5.415,8 kcal/kg
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 33
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Q5 = m⋅NHV
= 10.068,61 kg x 5.415,8 kcal/kg
= 54529583,45 kcal
6) Panas yang dibawa H2O dalam batubara
Massa H2O dalam batu bara = 1.021,39 kg
Suhu batu bara = 70ºC
Cp (70ºC) = 0,47 kcal/kgºC ( Peray : Fig 13.05 )
Q6 = m⋅Cp⋅Δt
= 1.021,39kg x 0,47 kcal/kgºC x ( 70ºC - 25ºC )
= 21.602,38 kcal
Panas Keluar
1. Panas dari ghp batu bara di kiln
Suhu ghp di kiln = 890oC
Sehingga : Δt = ( 890 – 25 )ºC
= 865ºC
Harga Cp untuk CO2, N2, SO2, didapat dari Peray, Fig 13.03 ;
Sedangkan Cp H2O diperoleh dari Peray, Fig 13.05.
Komponen Massa (kg) Cp ΔT Q
CO2 25455,25 0,254 865 5592772,25
SO2 820,66 0,183 865 129906,375
H2O 4371,68 0,5 865 1890750,74
N2 83126,23 0,259 865 18623186
O2 433,27 0,245 865 91821,0655
Q Total 26328436,4
Jadi Q7 = 26.328.436,40 kcal
2. Panas dari CO2 hasil kalsinasi di kiln
Massa CO2 hasil kalsinasi = 7.880,76 kg
Suhu CO2 hasil kalsinasi = 890ºC
Cp ( 890ºC ) = 0,236 kcal/kgºC ( Peray : Fig 13.03 )
Q8 = m⋅Cp⋅Δt
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 34
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
= 7.880,76 kg x 0,236 kcal/kgºC x ( 890ºC - 25ºC )
= 1.608.777,61 kcal
3. a. Panas dari reaksi disosiasi CaCO3
Massa CaCO3 = 17.316,45 kg
Suhu CaCO3 = 1000oC
Hf CaCO3 = 376 kcal/kgoC ( Frederick M.Lea, 2966 )
Qa = m⋅Hf CaCO3
= 17.316,45 kg x 376 kcal/kg
= 6.510.985,20 kcal
b. Panas dari reaksi disosiasi MgCO3
Massa MgCO3 = 499,26 kg
Hf MgCO3 = 203 kcal/kgoC ( Frederick M.Lea, 2966)
Qb = m⋅Hf MgCO3
= 499,26 kg x 203 kcal/kg
= 101.350,27 kcal
Panas disosiasi total (Q9) = Qa + Qb
= (6.510.985,20 + 101.350,27 ) kcal
= 6.612.335,47kcal
4. Panas yang dibawa H2O menguap dalam batu bara
a. Panas penguapan H2O dalam batu bara
Massa H2O dlm batu bara= 1.021,39 kg
Suhu H2O menguap = 100ºC
Cp ( 100ºC ) = 0,470 kcal/kgºC (Peray : Fig 13.05)
Qa = m⋅Cp⋅Δt
= 1.021,39 kg x 0,470 kcal/kgºC x (100ºC - 25ºC )
= 36003,96225 kcal
b. Panas laten penguapan H2O
Massa H2O dalam batu bara = 1.021,39 kg
Hf (100ºC ) = 539,1 kcal/kg
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 35
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Qb = m⋅Hf
= 1.021,39 kg x 539,1 kcal/kg
= 550.630,81 kcal
Sehingga panas yang ikut H2O menguap ( Q10 ) = Qa + Qb
=(36003,96225 + 550.630,81) kcal
= 586.634,77 kcal
5. Panas yang dibawa klinker panas keluar
Massa klinker panas keluar = 299.446,29 kg
Suhu klinker panas = 1.200ºC
Cp ( 1.200ºC ) = 0,25 kcal/kgºC ( Peray : Fig 13.01)
Q11 = m⋅Cp⋅Δt
= 299.446,29 kg x 0,25 kcal/kgºC x ( 1.200ºC - 25ºC )
= 87.968.221,51 kcal
6. Panas Yang Dibawa N2 dari Batu bara.
N2 dari batu bara = 137,52 kg
Suhu N2 dari batu bara = 8900C
Cp (8900C) = 0.26 kcal/kg0C
Q13 = m⋅Cp⋅Δt
= 137,52 kg x 0,26 kcal/kg0C x (890 - 25) 0C
= 30.927,3484 kcal
7. Panas dari O2 sisa pembakaran di kiln
Massa O2 sisa pembakaran = 433,27 kg
Suhu O2 sisa pembakaran = 8900C
Cp (8900C) = 0.246 kcal/kg0C
Q14 = m⋅Cp⋅Δt
= 433,27 kg x 0,246 kcal/kg0C x (890-25) 0C
= 92.195,84532 kcal
Bila ditabelkan maka akan menjadi :
Keterangan Input (Kcal)Output
(Kcal)
Kehilangan
(Kcal)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 36
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
Panas yang dibawa umpan kiln (Q1)
57296791,8
5
Panas dari batu bara (Q2)
129583,023
6
Panas dari udara sekunder (Q3)
17188190,4
1
Panas yang dibawa udara primer (Q4)
17088,2284
9
Panas sensible batu bara (Q5)
54529583,4
5
Panas H2O dalam batu bara (Q6)
21602,3773
5
Panas dari GHP batu bara (Q7)
26328436,
4
Panas dari CO2 hasil kalsinasi (Q8) 1608777,611
Panas disosiasi (Q9) 6612335,467
Panas yang dibawa H2O dalam batu
bara
(Q10
) 586634,7722
Panas yang dibawa klinker panas
(Q11
) 87968221,51
Panas yang hilang
(Q12
) 5955310,391
Panas N2 dalam batu bara
(Q13
) 30927,3484
Panas dari O2 sisa pembakaran di kiln
(Q14
) 92195,84532
Jumlah
129182839,
3
26328436,
4 102854402,9
Total
129182839,
3 129182839,3
Maka dapat diketahui :
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 37
Laporan Tugas Khusus
Evaluasi Unjuk Kerja Kiln Tuban IIPT Semen Gresik (Persero) Tbk.
Pabrik Tuban – Jawa Timur
% Heat loss =panas yang hilang
total panasx 100%
= 5.955.310,391129.182.839,3
×100 %
= 4,61 %
% Efisiensi Panas =Panas reaksiPanas masuk
x 100%
= ( panasmasuk−panas yangh ilang)
panasmasuk×100 %
= 5.955.310,391129.182.839,3
×100 %
= 95,39%
Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro 38