ZainusSa/imin dan Thamzi/Las
ISSN 0216 -3128
184
PRARANCANGAN REAKTOR FABRIKASI PENUKAR ION GANDA ZEOLIT ALUMINO SILIKO FOSFAT DARI ZEOLIT ALAM Zainus Salimin daD Thamzil Las PusatPengembangan PengelolaanLimbahRadioaktif Batan. Serpong
2
ABSTRAK PRARANCANGANREAKTORFABR/KASIPENUKARION GANDAZEOLITALUMINO SILIKO FOSFAT DAR/ ZEOLIT ALAM. Telah dirancang reaktorfabrikasi penukar ion Kandazeolit alumino siliko fosfat (ASP) kapasitas30 kgljam dari material alam termodifikasi. Rancangandidasarkanpada karakteristik fabrikasi ASP dari zeolit alam yang direaksikandenganamoniumdihidrogenfosfat (ADHP) pada rasio 2/3, suhu 235 'C selama4 jam. Reaktoryang dipilih jenis Indirect-heatcalciner rotary dryer, bahan stainlesssteel304L, dimanatransferpanasdari mediumpemanaskepadatanmelalui dinding metal tabung silinder, bagian luar tabung silinder dikelilingi pemanaslistrik. Zeolit don ADHP sejumlah36,3 kgljam diumpankanke reaktor denganscrew conveyer,di ujungpengeluaranpada tabungsilinder dilengkapi unit penyemprotanair mendidih.Tabungsilinder reaktor hasil rancanganberdiameter0,61 m, panjang 5,49 m, dipasang dengan kemiringan2 cmlm, berputar dengankecepatan21 rotasi Ij. Sistempenggerak rotasi tabung silinder terdiri dari sebuah motor penggerak3 kW; be rpm 2, sistem gigi transmisi untuk memperolehrph tabung silinder 21, dun 2 buah t~nnion roll assembbly.Pemanaslistrik yang dipakai memberikanpanas 17.918,78 kcallj, digunakankaw'!Jtpemanas standarAWG no. 15 panjang 6.971,4 cm yang dililitkan melingkarpada tabungsilinder,jumlah lilitan 34 danjarak antar lilitan berdekatan15,5 cm.
ABSTRACT DI::S1GNOF REACTORFOR FABR/CATIOIN ()F DOUBLE EXCHANGE ION RES'IN OF ZEOLITE ALUMINO SILICO PHOSPHATEFROMNATURALZEOLITE. Reactorfor fabrication ofdouble exchange ion resin ofzeolite aluminosilico phosphate30 kglh from natural zeolitehas beendesigned. The design of reactor was basedon the characteristic ofASPfabrication from natural zeolite and ADHP on its ratio 2 : 3, temperaturecondition of235 'C, during 4 hours. Thepreferredreactor is indirect-heatcalciner rotary dryer. stainlesssteel 304 L material. in which the heat transferfrom heatingmedium'to material feed is pass-throughmetal cylinder wall. The electrical heating elementis twisted around cylinder. Zeolite and ADHP on the rate of36.3 kglj are feeding to reactor by screw-conveyer, on the outer part of cylinder equippedwith spraying ofboiling water. Cylindershell ofreactor designedhas0.61 m oj diameter.5.49 m of length,2 cm/m ofcylinder shell inclination,and21 rph ofspeedrotation. The rotating system ofcylinder shell consist of drive motor 3 kW, 2 rpm, gear transmissionsystemfor 21 rph of cylinder shell, and 2 trunnion roll assembly.Electrical heatingmediumgive 17,918.78kcal/h heat,it was used6,971.4cm wire length of heatingelementstandardAWG no. 15 on the number ofwinding 34 and distancebetweenwinding 15.5 cm.
PENDAHULUAN Zeolit alam (senyawa alumino-silikat) banyak terdapat di Indonesia, bahan berpori yang mempunyai sifat sorpsi dan penukar ion yang baik sehingga dapat dimanfaatkan untuk bermacam proses pemisahan. Dalam kegiatan industri dan teknologi banyak dilakukan proses pemisahan ion larutan dengan teknik penukar ion, antara lain pengambilan kation dan anion dari air untuk penyediaan air mumi dan air boiler sehingga pengoperasian boiler lebih aman dan ekonomis serta umur boiler lebih lama, dan proses pemisahan ion polutan limbah cair yang ditimbulkan dari kegiatan industri sehingga air buangan yang dilepas ke lingkungan tidak menimbulkan kerusakan lingkungan alam dan membahayakan manusia['I.
Penukar ion adalah senyawa atau bahan yang mempunyai gugus fungsional yang mudah dipertukarkan dengan ion-ion polutan. Umumnya di Indonesia digunakan penukar ion organik bahan impor yang harganya mahal dan kestabilan terhadap suhu rendah < 200 °C. Zeolit alam dapat dimodifikasi menjadi penukar ion ganda bentuk alumino-siliko-fosfat (ASP) melalui reaksi pemanasan zeolit dengan amonium dihidrogen fosfat (ADHP). Penukar ion ASP mempunyai kestabilan terhadap suhu cukup tinggi (> 600 °C)
sehingga dapat digunakan secara langsung pada prosespemisahan suhu tinggil'l. Dari penelitian sebelumnya telah dipelajari karakteristik fabrikasi resin penukar ion ganda ASP dari material zeolit alam yang direaksikan dengan ADHP pada suhu 235 °C selama 4 jam, lalu
Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
185
ISSN 0216 -3128
Zainus Safimin dan Thamzif Las
dimasukkan dalam air mendidih. Hasil yang diperoleh adalah rasio ADHP daD zeolit 3/2 memberikanASP yang terbaikdengankemampuan pengikatan ion Sf+ daD Cl- yang maksimal. Pemanasanawal daTisuhukamar sampai235 °C dengan oven 1200 Watt memerlukanwaktu 45 menit. Prosespenguapanair padalaju tetap0,1345 g air/(g bahanx jam} memerlukanwaktu 52 menit, pada pemanasan 97 menit daTi awal operasi diperolehkandunganair kritis 0,0994g air/g bahan kering. Setelahwaktu pemanasanlebih daTi 97 menit, proses penguapanair terjadi dengan laju jatuh!!]. Guna usaha memproduksipenukar ion ganda ASP untuk substitusi resin penukar ion import yang digunakan dalam industri daD teknologi, perlu dilakukanrancangbangunreaktor fabrikasi ASP yang selanjutnyadiharapkandapat direalisasikanuntuk pembuatanreaktortersebut.
TEORI Reaksi Pembentukan ASP Zeolit bereaksi dengan ADHP pada suhu 235 °C membentuk ASP, reaksinya adalah sebagai berikutil.2.3.4!:
Panas yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi pernbentukan ASP tersebut rneliputi panas sensibel zeolit daD ADHP dan.. suhu awal rnenjadi suhu 235DC,panas sensibel air dari suhu padatan awal rnenjadi suhu penguapan, panas penguapan air, panas hidrasi air, panas sensibel uap air dari suhu penguapan/hidrasi air rnenjadi suhu 235DC, panas sensibel cairan yang rnasih terkandung dalam bahan dari suhu penguapan/hidrasi rnenjadi 235DC,panas pelepasan K+ daDpanas pelepasan Si. Panas sensibel zeolit rnl x CP. x ~TisJ, dimana rn. = rnassa zeolit, CPI = panas jenis zeolit daD ~T = T2 -T. (T. = 235 DC daD T2 = suhu atmosfer). Panas sensibel ADHP rn2 x CP2x ~T, dimana rn2 = rnassa ADHP, CP2 -panas jenis ADHP. Panas hidrasi air dalam zeolit Bayah telah diukur dengan alat Differential Thermal Gravimetri, dirnana cuplikan zeolit dipanaskan. Kehilangan berat air karena hidrasi yang terjadi pada suhu 74,8-290 DCadalah sebesar2,1 %, daD panas hidrasinya 3,2986 x 1O"~
~
atau
mg 2,8382 x 10.5caVrng. Panaspelepasan K+ berharga 11,59 kJ/rnole zeolir6J.. Rurnus zeolit Bayah berdasarkan penelitian terdahulu adalah: N ao,\sK C~O4M~. 7Mno.o2F eo..4(Al OJ6. 76 (SiOJ29,32.6,57H2O, yang rnernpunyai BM 2461,82[2). Rotary-Dryer
Pada suhu 235 °C tersebut ADHP meleleh, untuk membantu agar reaksi berjalan baik pencampuran zeolit dan lelehan dengan pengadukan perlu dilakukan. Molekul air dalam zeolit mudah terhidrasi sehingga selama pemanasan berlangsung air akan lepas dari zeolit. Pelepasan molekul air dari zeolit tersebut akan terjadi pada periode pemanasan awal dimana laju penguapan naik secara bertahap, pada periode reaksi dan penguapan laju tetap, dan pada periode pemanasan akhir dimana laju penguapan turun. Periode proses penguapan laju tetap adalah periode dim ana kecepatan penghilangan air per unit
luas
permukaan
penguapan (kecepatan
penguapan)berharga konstan. Data pelepasan molekul air dari zeolit yang direaksikan dengan ADHP pada suhu 235 °C selama 4 jam terlihat pada Tabel 1 (hasil penelitian terdahulu)I'I.
Rotary-dryer adalah jenis alat yang biasa dipakai untuk pengeringan padatan atau treatment pemanasan padatan pada suhu tinggi. Rotary-dryer terdiri dari silinder yang diputar pada suatu bantalan poros dan biasanya mempunyai posisi sedikit miring terhadap bidang horizontal(1). Panjang silinder berharga 4-10 kali diameter, bervariasi dari 0,3 m sampai lebih dari 3 m. Padatan diumpankan melalui salah satu ujung silinder dan bergerak melalui perputaran dan kemiringan silinder, kemudian keluar pada ujung silinder yang lain. Berdasarkan metode transfer panasnya, rotary-dryer diklasiflkasikan sebagai; direct-rotary dryer, indirect-rotary ~~ dan rotary dryer special types. Disebut direct "rotary dryer bila panas yang ditambahkan ke padatan melalui kontak dan pertukaran langsung antara gas pemanas dan padatan, dan merupakan indirect rotary dryer bila medium pemanas dipisahkan dari kontak dengan padatan melalui dinding metal atau tube. Pada indirect rotary dryer dimana transfer panas dari medium pemanas ke padatan melalui dinding metal seperti pada indirect-heat calciner, bagian luar silinder metal kosong dikelilingi api --
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta. 7 -8 Agustus2001
186
ISSN 0216 -3128
pemanasataupemanaslistrik. Untuk suhu operasi 650-700 OKdapatdigunakanmaterial silinder dari karbon (carbon steel),daDuntuk suhuoperasi8001025oK dapatdipakaistainless-steel. Indirect-heat ca/ciner tipe batch atau kontinyu, digunakan untuk treatmentpemanasan atau pengeringan pada suhu tinggi. Peralatan tersebut hanya memerlukan aliran gas yang minimum untuk membersihkan silinder saat penangananbutiran padatan,mengurangidebu,daD mengusir gas basil pemanasan. Indirect-heat calciner digunakan setaro luas antara lain pada aktivasi arangkayu, mereduksikadar oksida yang tinggi dalam mineral menjadi berkadar rendah, kalsinasisilika gel, pengeringandaDpenghilangan belerang dari kobalt, tembagadaD nikel, reduksi oksidametal,daDpembakaranzat pengotororganik dalampadatan[7].Unit indirect-heatcalciner terdiri dari bagian utama tabung silinder yang berputar dalam tungku pembakaran yang diam bentuk silinder
ZainusSalimin don ThamzilLas
PERHUUNGAN RANCANGAN REAKTOR FABRIKASI ASP PenentuanKapasitasReaktor Reaktor fabrikasi ASP basil rancangan merupakan reaktor fabrikasi ASP skala unit keteknikan, digunakan untuk memperoleh unjuk kerja fabrikasi ASP, merupakan model reaktor untuk dapat ditingkatkan dalam fabrikasi ASP skala industri. Dipilih kapasitasreaktor 30 kg ASP/jam. Sesuaibasil penelitian terdahulu dalam Tabel 1 untuk memperoleh30 kg ASP diperlukan bahan!ll:
Jadi kecepatanpengurnpananzeolit dan ADHP berturut-turut adalah 14.520,11 g/j dan 21.780,1655g/j. Pemilihan Jenis Reaktor Reaktor yang dipilih adalah rotary-dryer tipe indirect-heat calciner dari bahan stainless-steel 304L denganpemanaslistrik.- Campuranpadatan ADHP daDzeolit rasio 3/2 diiumpankanmasukke tabung silinder secara kontinyu dengan screw conveyer, panas dari elemen pemanas listrik ditransferke padatanmelaluidinding metal tabung silinder sehinggasuhucampuranpadatanmenjadi 235 °C. Untuk menghindari tergelincirnya material sewaktu terdorong perputaran daD kemiringan tabung silinder, pada bagian dinding dalam tabung tersebutdipasangsudu penghalangpengangkat (lifter) 450 lip flights. Ujung pengeluaran padatan pada tabung silinder dilengkapi dengan unit penyemprotan air mendidih. Sistempenggerakrotasitabung silinder terdiri dari sebuahmotor penggerakdaD 2 buah trunnion roll assembly. Untuk menghindari pengerakanlengketanpadatanpada bagian dalam silinder,dipasangalatpengerukscraper-chain Perhitungan Ukuran Tabung Silinder Reaktor Densitas~olit Bayah 2,22 g/mI121, kecepatan pengumpan zeolit 4.520,1100 g/j, kecepatan pengumpananADHP 21.780,1655g/j, daDwaktu tinggalbahandalamreaktor4 jam. Volume bahan: 4x14.520.11g .4x21.780.1655 2.22glml .1.68glml
(20.162.36+.51.8.51..54)nl18.019.9ml -18,01991
Prosldlng Pertemuandan Prea.ntaailimiah PenelltlanDaaarIImu Pengetahuandan Teknologl Nukllr P3TM-BATANYogyakarta,7.8 Aguatua2001
\7.918,7790
187
ISSN 0216-3128
ZainusSalimin dan ThamzilLas
Q2 = panas hidrasi = 2520,1102 x 103mg/jam x 2,8382 x 10.s cal/mg = 7.152.576,67 cal/jam
Tabung silinder reaktor terisi 7% padatan[7]. Volume tabung silinder reaktor 100 = ~x78,0199/ = 1114,57/ 7 Diarnbil faktor keamanan20% Volume tabung silinder reaktor = 1,2xlI 14,571 = 1337,4841 Diarnbil panjangtabung silinder = 9.x.diameterJabung.si/inder
Panas Pelepasan K+ Panas Pelepasan K+ berharga 11,59 kJ/mole zeolit = 2,77 kcal/mole. Rumus zeolit Bayah[2] N ao,lsK1,«C~O4M~,7Mno,O2F eo,«(Al OJ6,76 (SiOJ29,32,6,57H2O, BM zeolit Bayah = 2461,82, beret zeolit = 14.520,11 g/j = 5,8981 gmole/j. Q3 = Panas pelepasan K+ = 5,8981 gmole/j x 2,77 Kcal/gmole = 16,3377 kcal/j.
Panas Pelepasan Si
Diambil diameter standar 0,61 m (Tabel 20-22 referensi[7)). D = 0,61 m -+ L = 5,49m.
0
Sesuaireaksi(1) gugusQ-Si-Q dilepasdaD Q I 0
Perhitungan Kebutuhan PanasReaksiPada
digantigugus O-P+-O I
K
.30.kg.ASP
apasltas
0
.
Besarnya panas pelepasan Si tersebut tidak ditemukandi literatur. Dianggappanaspelepasan Si (Q4)sarnadenganpanaspelepasanK (QJ. Q4=
J
Panas SensibelUmpan Zeolit daDADHP Q. = Panassensibelzeolit = m.xCP,xAT
Q3 = 16,3377kcal/jam.
AT = T2-T, (T2= 235 DCdaDTt = 29 DC) Q. = 14.520,11 g/j x 0,224 caVg.DC(235-29) DC = 670.015,96 !::!!.-
jam Qb= Panas sensibel ADHP = m2xCp,x~T
m2
=
21.780,1655
g/jam
-
21.780,1655g.mo/e = 189,3927gmo/e 15 jam jam ca/
(7), dan ilT = 206 oK
PerhitunganPemanasTabung Silinder Reaktor Qb = 189,3927 g.mole/jam x 28,3
ca/
x 206
°K.gmole OK = 1.104.121,562 cal/jam
Q, = panas sensibel umpan = Q. + Qb =
(670.015,96 + 1.104.121,562}G~l/jam. QI =1.774.137,522 cal/jam Panas Hidrasi Air Dalam Zeolit Panas hidrasi air dalarn zeolit diukur dengan aJat Differential Thermal Gravimetry, basil pengukuran diperoleh panas hidrasi = 2,8382 x IO.Scal/mg. Jumlah air yang menguap =
Digunakanpemanaslistrik untuk memanasi tabung silinder reaktor, kawat pemanasdililitkan melingkar pacta tabung silinder. Panas yang diberikan pemanas listrik berharga 17.918,7790 kcal/j. Dari referensi[8}, Q, = 0,86 £ R dimana: Q, = panas yang diberikan pemanas listrik (kcaVjam),E = teganganlistrik (Volt), da.'1R = tahanankawat(.0.). Maka E2
= 0,86 £ R = 20.835,789
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
188
ZainusSalimin dan ThamzilLas
ISSN 0216 -3128 --
Perbitungan ScrewConveyer Screw conveyer berfungsi mengumpankan 36.300,275 g/j campuran zeolit daD ADHP ke reaktor (14.520,11 g/j zeolit daD21.780,1655 g/j ADHP). Densitaszeolit 2,22 g/ml daD densitas ADHP 1,65g/ml. Laju alir umpan:
Dipakaiteganganlistrik 220 Volt (=E) R=
2202
--
= 2.3230.0.
20.835,789 Panjangkawatpemanaslistrik dihitung daTirumus RA R=- p.L atau L=A P dimana: p = tahananjenis , 1 cirr.mil = 0,7854X 10-6in2,L = panjangkawatpemanas(ft), dan A = luas penampangkawat(cirr.mil). Dipilih kawatpemanaslistrik standarAWG no. 15. Dan..Q.cirr tabe123-5referensl[8] : p = 33,08
14,520,11;{ 21.780,1655 ~ =
2,22%1
1,68%1
~
ml ';;;.~ 0,0115jt 19.504,973 ' ] men!f
mil
It Kawat standarAWG no. 15 mempunyaidiameterd = 1,44954mm dan A = 3257cirr.mil. mil = 228,7200ft = 697 ~40Q-m L = 2,323(l1x3257cirr lliirr mil 33,08
It
Dari referensi[5] dipakaiperputaransrew conveyer 10,9rpm. Tenaga yang diperlukan untuk screw conveyer (HP) mengikutirumuslS]: HP = CLWF
33.000
Panjang kawat elemenpemanas6971,400 cm daD diameter 0,145 cm. Panjang tabung silinder reaktor 549 cm. Kawat pemanas ini dililitkan melingkar pada tabung silinder. Satu lingkaran lilitan padatabungsilinder diameter0,61 m butuh panjang kawat 2Jrx~m 2
atau 191,54
cm. Perkiraan jumlah lilitan 6971,40 -= 36 liIitan
191,54 Jumlah lilitan sesungguhnya ditentukan sebagai berikut : -Bila jarak satu lilitan ke lilitan berikutnya a cm, dan jumlah lilitan kawat pemanas n maka: (nxO,145)+(n+ l)a=549. -Diambil n = 34 -+ a = 15,54cm. Harga n = 34 dicocokkan dengan panjang kawat pemanas 6971,4 cm yang dijadikan lilitan dimana I lilitan butuh panjang kawat 191,54 cm. Pengecekan : (34) (191,54) + (35) (15,54) = 7056,26 selisih panjang kawat = 7056,26 -6971,4 = -; 84,86 -Diambil
+=
n = 33 -+ a = 16,00 em
Pengecekan: (33) (191,54) + (34) (16,00) = 6865. -Selisih panjang kawat = 6971,4 -6865
=
106,4 -Dipakai jumlah lilitan 34 dan jarak antar lilitan yang berdekatan 15,5cm.
material (lb/ft3), L = panjang conveyer(ft), F = faktor konstanta yang barganya tergantung dari jenis material yang ditrartsfer. F = 1,2 untuk bermacamtepung,F = 1,4-1,8untuk tawas,kapur, serpihangraftt dan lain-lain, F = 3-4 untuk semen, lempung,pasir daDlain-lain. HargaHP adalah: -Bila HP basil bitungan kurang dari 2, perkalikanbasil tersebutdengan2. -Bila HP basilbitungannilainya 2-4, perkalikan dengan1,5.
C = 0,0115 ft3/menit,W = 116,1720Ib/ft3,F = 3,5 untukzeolit. DipakaiL = 1 m = 3,28 ft
HargaHP = 2 x 0,0005= 0,001 Efisiensi tenaga 80%. Tenaga yang diperlukan screw conveyer0,000625HP atau0,46625Watt. Untuk pemilihan motor penggerak screw conveyer dilakukan perhitungan torsi sebagai berikut: T = F.R, dimana F = m x g, m = beret bahan =36,3 kg, g = tetapan gravitasi = 9,8 m/detik2,dan R = jari-jari screwconveyer= 0,3 m. T = 36,3 x 9,8 x 0,3 kg.m/def.m = 106,72N.m. Dipakai faktor layanan(SF)2. Dari tabel halaman
Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM.BATAN Yogyakarta, 7.8 Agustus2001
Tabung
189
ISSN 0216 -3128
ZainusSalimin don ThamzilLas
---~
B-6 referensi[9], diperolehrpm motor 10,9, motor terpilih tipe 14CI25-D63SFH-4Gdengan tenaga 0,12kW. Perhitungan
Penggerak
Tenaga yang dibutuhkan untuk memutar tabung silinder reaktor dihitung melalui rumus sebagaiberikuti7]:
:Silinder -~-~.'
Tabung silinder reaktor yang berdiarneter 0,61 m clan panjang 5,49 m, berputar pada suatu bantalan. Waktu pelaluan material dalarn tabung silinder mengikuti rumus sebagaiberikut : ~
bh = N(4,75dw+0,1925.W.D+0,33.W) !P
100.000
dimana: bhp = brake horsepower(1 bhp = 0,75 kW), N = kecepatanrotasi (rotasi per menit), d = diametertabungsi1inder(ft), W = berattotal bahan yang berputar (pera1atandaD material (lb), D = diameterriding ring (ft), biasanyadiambi1 D = (d+2), daD w = berat material zeo1itdaD ADHP
0,19L
NDS
dimana, e = waktu pelaluan material (menit), L= panjangtabung silinder (ft), D = diamaterdalam tabung silinder (ft), N = kecepatanperputaran tabung silinder (rotasi/menit),daDS = kemiringan
(lb). N = 03562rotasil .d , I menlt'
= 20013 ft , D = 40013 , , ft, w = 36.300,275g = 80,027lb. Dari Tabe120-22 referensi[7], rotary dryer yang berdiameter0,61 m daDpanjang 1,8 m mempunyaiberat 1680kg atau 3703,7037lb. Maka berat rotary-dryer yang berdiameter0,61 m daDpanjang 5,49 m adalah
tabung silinder(ft/ft). Kecepatan perputaran tabung silinder dihitung sebagaiberikut : . N=~
-~
240x2,OO 13xO,O2 = 21,372 rotasi/jam
Reaktor
1I=~
~
--
B.D.s
D = 0,61 m = 2,0013ft, L = 5,49 m = 18,0118ft. Diambil S = 2 cm/m = 0,02 ft/ft e = 4 jam = 240 menit
549 x3703,7037lb atau 11.296,2960 lb, maka W = -!.1,80
(11.296,2960+ 80;027)lb = 11-376,323 lb.
N = 0.19x18.0118 = 0,3562rotasi/menit 0,3562{( 4,75) (2,0°!3)QO,027)+ (0~25) Q 1.376,323)(4,~)_+ Bhp=
_(0,33)(1).376,~1
100.000
Bhp = 0,0473 Tenaga yang dibutuhkan untuk memutar tabung silinder = 0,0473 x 0,75 kW = 35,475 W. Efisiensi tenaga 80%, tenaga yang diperlukan untuk memutar tabung silinder 45 W. Pemilihan tipe motor dilakukan dengan menggunakan katalog Brook Hansen melalui langkah sebagai berikuV9]: ~ = berat bahan = 5160,3 kg, g = 9,8 m/df, R = jari-jari tabung silinder reaktor = 0,305 m, maka harga torsi T = 5.160,3 x 9,8 x 0,305 N.m = 15.424
N.m.
Dari tabel halaman B-24 referensi [9] untuk SF = 2
diperoleh rpm motor 2, motor terpilih tipe 92C42B710-DI00LBH-4G dengan tenaga 3 kW dan diameter poros (gigi) d = 120rom. Motor 3 kW dengan rpm 2 tersebut digunakan untuk memutar tabung silinder reaktor pada rpm 0,36, diperlukan sebuah gigi transmisi yang perhitungan ukurannya adalah sebagai berikut : N..d, = N2.d2,dimana N. = rpm motor = 2, d, = diameter gigi/poros motor = 120 rom, N2 = rpm tabung silinder reaktor = 0,356 dan d2 = diameter gigi pemutar tabung.
D2=N.xd.=-1-xI20
N;
= 674,16mm
0,356
Jadidiametergigi pemutartabung0,67416m.
KESIMPULAN Rotary-dryer tipe indirect-heat ca/ciner adalah jenis alat yang cocok untuk reaktor fabrikasi ASP karena beroperasi pada suhu tinggi dan medium pemanas dipisahkan dari kontak dengan umpan padatan, transfer panasnya melalui dinding metal. Reaktor fabrikasi ASP yang dipilih terdiri dari tabung silinder yang berputar pada suatu bantalan, yang dikelilingi pemanas listrik. Untuk fabrikasi ASP kapasitas 30 kg/j, sejumlah 14.520,II 0 g/j zeolit dan 21.780,1655 g/j ADHP diumpankan ke salah satu ujung silinder dengan screw conveyer dan bergerak melalui,perputaran dan kemiringan silinder dengan waktu tinggal dalam reaktor 4 jam. Tabung silinder reaktor hasil rancangan berdiameter 0,61 m, panjang 5,49 m, dipasang dengan kemiringan 2 cm/m, berputar dengan kecepatan rotasi 21 rotasi/j. Sistem
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus2001
ISSN 0216-3128
190
penggerakrotasitabung si1inderterdiri dari sebuah motor penggerak 3 kW ber-rpm 2, sistem gigi transmisi untuk mempero1ehrph tabung si1inder 21, daD 2 buah trunnion roll assembly. Pemanas 1istrik yang dipakai memberikanpanas 17.918,78 kcal/j, digunakankawatpemanasstandarAWG no. 15 panjang 6.971,4 cm yang dililitkan melingkar pada tabung silinder, jumlah lilitan 34 daDjarak antarlilitan berdekatan15,5cm.
DAFTAR PUSTAKA
3. ANNONIM, "The Theory and Practice of Ion Exchange", Int. Conf. University of Cambridge Society of Chemical Industry, London(1976). 4.
2.
LAS, T., "PemanfaatanMineral Zeolit Untuk Pengolahan Limbah", Laporan Akhir Riset Unggulan Terpadu (RUT) Tahun 1995-1997, Jakarta,(1997).
SAND, L.B., and MUMPTON, F.A.,"Natural Zeolit", Occurrence Properties and Uses", PergamonPress,London(1979).
5. BADGER-BANCHERO, "Introduction to ChemicalEngineering",28thed, Mc Graw-Hill BookCo, (1984). 6.
1. SALIMIN, Z., LAS,T., ZAMRONI, H., MUZIA WATI, A., PURNOMO, S., dan HERYANI, "Karakteristik Fabrikasi Zeolit Alumino Siliko Fosfat SebagaiPenukar Ion Ganda", Prosiding Seminar Nasional Fundamentaldan Aplikasi Teknik Kimia 1999, Surabaya,24-25 Nopember(1999).
ZainusSa[imin dan Thamzi[Las
LAS, T., "Use of Natural Zeolit for Nuclear Waste Treatment", Ph.D. Thesis, Dept. of Applied Chemistry, University of Salford, England,(1989).
7.
PERRY, R.H., "Chemical Engineer's Handbook", 6thed, Mc. Graw-HiIl Book Co, (1984). 8. MIKHEYER, M., "Fundamental of Heat Transfer"PeacePublishers,Moscow,Tth.
9.
BROOK HANSEN S3 CATALOG, "Powerfull Connection for Geared Motor", Tth.
LAMPlRAN
Gambar 2. "Indirect-heatca/ciner dengansemprotanair
Proslding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
ZainusSalimin don ThamzilLas
ISSN0216-3128
~
.~
~
!
1~1
~IlQ
I~ £9.]
'e \Q ~'
~
~
I oftI
j61oftl
.~
~
""0 c,.. tYj
\iIO1O\OlO-\Ol
bo
'"~
~ ~
~
1.-..
~~ ... ~I
1~
ll ll l l ll l l ll lIII o
~
o
~
o ~
o ~
o
~
o ~
o
~
O
I"" M ...10 ~ 0. S ~ ~ ~ :s ~ ~ (;; ~ ~
~
;!
--
Prosldlng Pertemuan dan Presentasl IImlah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
1~1 I~l I~I !1~1"IMI.I~I~I~I~I~I~I~I~lcil~I~1 10' ]0-101 10 )0-16101616161 16 I~10-\61°\010161°\01°1 ~I
191
192
ISSN 0216-3128
Zainus Salimin dan ThamzilLas
Helfi Yuliati -Untuk mewujudkanreaktorfabrikasipenukar ion gandazeolitASP ini berapaperkiraan dananya -Bagaimana prospekpemanfaatannya selain untuk instansiBatan. Zainus Salimin
-Eva/uasi ekonomibe/urnkomi /akukan
90 deg. lipflights
Shell with diaphragm section
Gambar 3. Skema sudut pengha/ang-pengangkat pada "rotary-dryer" untuk menghindari terge/incirnyapadatan
TANYAJAWAB Isman Mulyadi MT -Ditinjau dari tekno ekonomis, apakah basil perancanganini akanbisa mencapaiBEP (break eventpoint)jika bernI-belli!dibuat. Zainus Salimin -Jika alar tersebutjadi dibuat maka BEP dapat dihitung pencapaiannyasetelah waktu tertentu. Prinsip perhitungannyamenggunakanevaluasi ekonomi yang memerlukandata- data modal (kapital) yang dibutuhkan,jenis modal yang dipakai (modal sendiri atau pinjaman), tingkat suku bungabank,lamapinjaman don hargajual produk. Perancanganyang telah :.umi lakukan belum menyentuh evaluasi ekonominya, hal tersebut akan komi lakukan nanti soot pengajuandona untukpembuatanalar tersebut, sehinggajustifikasi urgensi perlu tidaknyaalar dibuat.
-ASP merupakan resin penukar ion ganda (seka/igus untuk kation don ani(jn), secara praktis dibutuhkanjuga pada kegiatan industri, jadi prospekpemanfaatannyasangat/uas
Wisyahudin F.
-Apa alasannya untuk fabrikasi ASP yang kapasitasnyadalam satuan kg/jam dibutuhkan zeolit dalamsatuangram/jam,yang kenyataanya dibutuhkan ratusan ribu gram sehingga lebih mudahdibuatdalamsatuankilogram.
Zainus Salimin -Satuan kapasitasyang diambi/ 30 kgljam ASP (a/uminosi/iko phospat),zeo/it don ADHP yang dibutuhkan ditu/iskan do/am gram/jam karena a/asan untuk penggunaan hitungan volume bahan dimana harga densitaszeo/it don ADHP do/am satuan gram/mi. Jadi persoa/annya hanyafaktor konversisoja.
Prosiding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
