STUDI PENGARUH KINERJA ALAT PRE DRYER 236KJ TERHADAP MOISTURE PRILL AMONIUM NITRAT DI PT MULTI NITROTAMA KIMIA
A Study of the Effect of Performance Pre Dryer 236KJ on Moisture of Ammonium Nitrate Prill in PT Multi Nitrotama Kimia
TUGAS AKHIR
OLEH : GITA NUR SAJIDA
(091411078)
MENTARI KUSMAWARDHANI
(091411082)
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JULI 2012
STUDI PENGARUH KINERJA ALAT PRE DRYER 236KJ TERHADAP MOISTURE PRILL AMONIUM NITRAT DI PT MULTI NITROTAMA KIMIA
A Study of the Effect of Performance Pre Dryer 236KJ on Moisture of Ammonium Nitrate Prill in PT Multi Nitrotama Kimia
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Diploma III Teknik Kimia
OLEH : GITA NUR SAJIDA
(091411078)
MENTARI KUSMAWARDHANI
(091411082)
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JULI 2012
Data riwayat hidup penulis
Nama : Gita Nur Sajida TTL : Bandung, 10 Februari 1991 Alamat : Sarijadi Blok 10 No. 144 Email :
[email protected] Riwayat Pendidikan : 1997 – 2002 : SDN Sarijadi 8 Bandung 2002 – 2003 : SDN Sarijadi 6 Bandung
2003 – 2006 : SMP Negeri 1 Cimahi 2006 – 2009 : SMA Negeri 2 Cimahi 2009 – 2012 : Politeknik Negeri Bandung
Nama : Mentari Kusmawardhani TTL : Bandung, 19 November 1991 Alamat : Jl. Bina Putera no 20 Buciper Kota Cimahi Email :
[email protected] Riwayat Pendidikan : 1997 – 2003 : SDN Karsawinaya Cimahi 2003 – 2006 : SMP Negeri 1 Cimahi 2006 – 2009 : SMA Negeri 2 Cimahi 2009 – 2012 : Politeknik Negeri Bandung
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah swt. karena berkat limpahan rahmat dan kasih
sayang-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Shalawat dan salam selalu tercurahlimpahkan kepada Rasulullah Muhammad saw., Sang Pejuang yang telah memberikan cahaya islam di dunia. Laporan tugas akhir dengan judul “Studi Pengaruh Kinerja Alat Pre Dryer 236KJ Terhadap Moisture
Prill Amonium Nitrat di PT Multi Nitrotama Kimia” ini disusun untuk memenuhi
salah satu persyaratan mata kuliah semester VI di Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung. Penulis menyadari sepenuhnya terdapat banyak kekurangan pada laporan ini, namun penulis berharap dengan adanya laporan tugas akhir ini bisa menjadi sarana pembelajaran bagi seluruh orang yang telah bersedia membacanya. Laporan ini tidak akan selesai tanpa dukungan dari pihak-pihak yang telah membantu, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ita dan Asep Sasmita, selaku pembimbing lapangan. 2. Bapak Ir. Tri Hariyadi, selaku dosen pembimbing tugas akhir. 3. Bapak Rispiandi, S.T. M.T., selaku koordinator tugas akhir. 4. Bapak Ir. Dwi Nirwantoro Nur, M.Sc., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia. 5. Bapak Hartono S.T., selaku manajer produksi di PT. Multi Nitrotama Kimia. 6. Bapak Nana Sutisna, Karmo Solihin, Taryat, Teguh Patrianda, Dadan Wildan, selaku supervisor shift bagian produksi di PT. Multi Nitrotama Kimia. 7. Bapak Iwa, Dede, dan Barnas selaku operator dry section di PT. Multi Nitrotama Kimia. 8. Bapak Rasman, selaku personalia di PT. Multi Nitrotama Kimia. 9. Bapak-bapak di bagian operator DCS, utility plant, nitrit acid (NA) plant, wet section, serta seluruh karyawan dan staf PT. Multi Nitrotama Kimia.
Bandung, Juli 2012 Penulis
ABSTRAK
Pengeringan awal prill amonium nitrat di PT Multi Nitrotama Kimia menggunakan alat Pre Dryer 236KJ dengan jenis direct heat rotary dryer. Proses pengeringan ini merupakan jenis pengeringan konvektif yang menggunakan aliran udara hangat sebagai udara pengering secara co-current. Target kandungan air yang terdapat pada prill keluaran 236KJ adalah 0,2% yang akhir-akhir ini mengalami penurunan kualitas. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kinerja alat yang berkaitan dengan terjadinya penurunan kualitas moisture prill amonium nitrat keluaran Pre Dryer 236KJ yang melebihi 0,2%. Kinerja alat ditinjau berdasarkan laju udara pengering, kondisi udara pengering dan waktu tinggal. Laju udara rata-rata yang diperlukan untuk mencapai target 0,2% adalah 19,73 kg/s, sedangkan laju udara rata-rata yang masuk berdasarkan kondisi lapangan adalah 18,09 kg/s sehingga kebutuhan udara kurang dan mengakibatkan moisture prill keluaran rata-rata 0,42%. Selain laju udara, kondisi udara pengering juga mempengaruhi moisture prill keluaran 236KJ. Kondisi ini juga dipengaruhi oleh waktu pengambilan data. Berdasarkan ketiga waktu pengukuran, diperoleh hasil yang signifikan pada pukul 16.00 dimana selisih %Rh dan selisih kandungan air dalam udara (y) paling rendah terjadi pada waktu tersebut. Aksi yang dapat dilakukan untuk mencapai target 0,2% sesuai kondisi yang terjadi adalah dengan membuka damper blower 245RB/2 sebesar 88%. Selain itu, waktu tinggal prill di Pre Dryer 236KJ juga mempengaruhi moisture prill keluar 236KJ. Kebutuhan waktu tinggal secara teoritis adalah 105,69 menit sementara waktu tinggal berdasarkan kondisi operasi lapangan adalah 41,38 menit. Kurangnya waktu tinggal pada kondisi nyata menyebabkan moisture prill yang keluar melebihi 0,20 % yaitu rata-rata 0,57 %. Pada pengeringan prill amonium nitrat terjadi perpindahan massa dan perpindahan panas. Panas yang dibutuhkan untuk menurunkan moisture prill dari 2,94% menjadi 0,2% adalah 81,85 kJ/jam.
Kata kunci : amonium nitrat, prill, moisture, pengeringan, Pre Dryer, %Rh, udara, rotary dryer
ABSTRACT
The pre drying of ammonium nitrate prills in PT Multi Nitrotama Kimia is carried out by using direct heat rotary dryer equipment, called Pre Dryer 236KJ. This drying process is a type of convective drying in which hot air stream as the drying stream is applied co-currently. The targeted moisture content of prilled product 236KJ is 0.2 per cent, which recently reduces in quality. The study aims to analyse performance of the drying equipment related to the reducing moisture quality of the ammonium nitrate prills from Pre Dryer 236KJ which is found to exceed 0.2 per cent. Performance of dryer is reviewed from the rate of drying air, condition of drying air and residence time. The average rate of drying air that is needed to reach the target of 0.2 per cent is 19.73 kg/s, while in the actual process, the average rate of air is 18.09 kg/s. As a result, this lower average rate of air produced prills at 0.42 per cent moisture in average. In addition, condition of the dry air influences moisture of prill out 236KJ. This condition was also affected by the measurement time. Based on the three part of measurements, significant result was obtained at 4 pm which gave the lowest difference of %Rh and moisture content in air. The improvement that can be done to reach the 0.2 per cent moisture target is opening the damper of 245RB/2 blower up to 88%. Another variable that influences to achieve the target of 0.2% moisture is the residence time of the prills in the Pre Dryer 236KJ. Theoretically, the time needed was 105.69 minutes, while the actual time was 41.38 minutes. The short actual residence time resulted in the moisture content of prilled product exceeding 0.2 per cent, which is 0.57 per cent in average. In the drying process of ammonium nitrate, the transition of mass and heat occurs. The heat needed to reduce prill moisture from 2.94 per cent to 0.2 per cent was 81.85 kJ/hour.
Keyword : Ammonium Nitrat, Prill, Moisture, Drying, Pre Dryer, %Rh, Air, rotary dryer
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR PERSEMBAHAN DATA RIWAYAT HIDUP PENULIS
KATA PENGANTAR ............................................................................................. i
ABSTRAK .............................................................................................................. ii
ABSTRACT ............................................................................................................. iii DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. vi DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian ....................................................................1 1.2 Tujuan Penelitian..................................................................................4 1.3 Ruang Lingkup Penelitian ....................................................................4 1.4 Tahapan Percobaan ..............................................................................4 1.5 Sistematika Penulisan ...........................................................................5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Proses Pembuatan Ammonium Nitrate Prill .........................................6 2.2 Prill Amonium Nitrat ...........................................................................7 2.3 Prinsip Pengeringan ..............................................................................9 2.4 Peralatan Pengeringan .........................................................................11 2.5 Pengeringan Kontinyu dengan Menggunakan Rotary Dryer 2.5.1 Pengeringan Kontinyu ...............................................................15 2.5.2 Rotary Dryer..............................................................................16 2.6 Dasar-Dasar Perhitungan Dalam Direct-Heat Drying 2.6.1 Tolak Ukur Kadar Air Dalam Bahan Padat...............................21
2.6.2 Sifat Psikrometrik Udara ...........................................................21
2.6.3 Neraca Massa dan Neraca Panas ...............................................23
BAB III METODOLOGI
3.1 Tahap Persiapan Awal
3.1.1 Studi Literatur .........................................................................25
3.1.2 Studi Lapangan .......................................................................25 3.1.3 Tahapan Pendugaan Awal .......................................................25
3.2 Tahap Pelaksanaan 3.2.1 Tahapan Pengambilan Data ....................................................25
3.2.2 Tahapan Studi Data .................................................................26 3.3 Tahap Pengolahan Data 3.3.1 Tahapan Pengolahan Data .......................................................26 3.3.2 Tahapan Penyajian Dalam Bentuk Grafik ..............................26 3.3.3 Tahapan Analisis Hasil Penelitian dan Evaluasi Kinerja Alat .............................................................................27 3.4 Tahap Penyusunan Pembahasan, Kesimpulan dan Saran.................27 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Proses Pengeringan Prill Amonium Nitrat .......................................28 4.2 Analisis Laju Udara yang Masuk Pre Dryer (236KJ) ......................29 4.3 Analisa Kondisi Udara Pengering ....................................................31 4.4 Waktu Tinggal ..................................................................................38 4.5 Menghitung Jumlah Panas yang Terlibat .........................................39 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .......................................................................................42 5.2 Saran .................................................................................................43
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. ix LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Produksi Amonium Nitrat di PT MNK .................................................1
Gambar 2.1 Wet Section Flow Diagram ...................................................................6
Gambar 2.2 Dry Section Flow Diagram ...................................................................7 Gambar 2.3 Kondisi Proses Pengeringan .................................................................10 Gambar 2.4 Jenis Aliran Gas Pengering ..................................................................11
Gambar 2.5 Alat Pengering Jenis Tray Dryers ........................................................13
Gambar 2.6 Alat Pengering Tipe Conveyor Dryers .................................................13 Gambar 2.7 Alat Pengering Jenis Tower Dryers .....................................................14 Gambar 2.8 Adiabatic Countercurrent Air-Heated Rotary Dryer ...........................15 Gambar 2.9 Klasifikasi Rotary Dryer Berdasarkan Metode Perpindahan Panas.....18 Gambar 2.10 Sirip-sirip/Flights pada Rotary Dryer ................................................19 Gambar 2.11 Psychrometric Chart ..........................................................................23 Gambar 4.1 Grafik Laju Udara Berdasarkan Waktu Pengambilan Data .................31 Gambar 4.2 Grafik Moisture Prill Keluar Berdasarkan Waktu Pengambilan Data .................................................................................31 Gambar 4.3 Grafik Rh Berdasarkan Waktu Pengambilan Data ............................32 Gambar 4.4 Grafik %Rh Rata-Rata Berdasarkan Waktu Pengambilan Data ..........34 Gambar 4.5 Grafik y Rata-Rata Berdasarkan Waktu Pengambilan Data ................36 Gambar 4.6 Grafik Kebutuhan Kalor Penguapan Air dan Pemanasan Uap Air ......40 Gambar 4.7 Grafik Kebutuhan Kalor Total pada Pengeringan ................................40
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Laju Udara ..................................................................29
Tabel 4.2 Perbandingan Kebutuhan Laju Udara ......................................................30
Tabel 4.3 Perhitungan %Rh Udara Pengering .........................................................33 Tabel 4.4 Kondisi Udara Rata-Rata Berdasarkan Jam Pengambilan Data ..............34 Tabel 4.5 Pengaruh y terhadap Moisture Prill ....................................................35
Tabel 4.6 Nilai y Rata-Rata Berdasarkan Jam Pengambilan Data ...........................36 Tabel 4.7 Bukaan Damper Berdasarkan Jam Pengambilan Data .............................37 Tabel 4.8 Waktu Tinggal Prill di 236KJ pada Berbagai Kondisi ............................38 Tabel 4.9 Jumlah Kalor yang Terlibat......................................................................39
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Daftar Istilah
Lampiran B : Flow Diagram Dry Section Lampiran C : Data Pengamatan Lampiran D : Perhitungan Lampiran E : Spesifikasi Alat
Lampiran F : Gambar Alat
Lampiran G : Form Bimbingan Tugas Akhir Lampiran H : Form Revisi Laporan
DAFTAR PUSTAKA
Anonim 1. 2012. Prill (online). http://en.wikipedia.org/wiki/Prill. diakses pada
tanggal 10 Mei 2012 jam 14.51
Anonim 2. 2009. Apa Itu Porositas (online).
http://mtamrinh.blogspot.com/2009/09/apa-itu-porositas.html diakses pada tanggal 10 Mei 2012 jam 14.53
Geankoplis, C.J. 2003. Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations), Fourth Edition, International Edition. Prentice Hall. Land, C. M. Van’t. 1937. Drying in The Process Industry. United State of America: Waley. Perry, Robert H. 1999. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, Seventh Edition. McGraw-Hill. PT. Multi Nitrotama Kimia. 1988. Operating Manual for Nitric Acid/Ammonium Nitrate Project at Cikampek West Java, Indonesia. Tokyo, Japan : NKK Corporation. PT. Multi Nitrotama Kimia. -. Operating Manual, Kaltenbach-Thuring Processes PT. Multi Nitrotama Kimia – Preparation of Ammonium Nitrate Solution by Pipe Reactor. Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balances. United States of America. Treybal, Robert E. 1981. Mass-Transfer Operations, Third Edition. McGraw-Hill.
