1 2 3 4 5 6 1 2 11 1 1 3 3 16 1 0 7 14 15 1 8 1 9 20 0 8 9 SUSPENSION PREHEATER (SP) ROTARY KILN AIR QUENCHING COOLER 1 7 T 24 Lampiran 1 Perhitungan Neraca massa Diagram alir neraca massa keseluruhan Keterangan aliran proses No Aliran proses No Aliran proses 1 SP Feed 11 Bahan Bakar Kiln 2 Udara Pembawa Umpan 12 Udara Pendorong Bahan Bakar Kiln 3 Bahan Bakar 13 Udara Sekunder 4 Udara Pendorong Bahan Bakar 14 Udara primary Fan Kiln 5 Udara Primary Fan Alternatif Fuel 15 Udara Nose Ring 6 Udara tersier 16 Cooler Feed 7 Gas Buang Kiln 17 Udara Pendingin 8 Dust Return 18 Udara Cooler Menuju Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
2
3
4 5
612
111
133
1610
7 14 15 18 19
200
8 9
SUSPENSION PREHEATER
(SP)
ROTARY KILN AIR QUENCHING
COOLER
17
T 24
Lampiran 1 Perhitungan Neraca massa
Diagram alir neraca massa keseluruhan
Keterangan aliran proses
No Aliran proses No Aliran proses
1 SP Feed 11 Bahan Bakar Kiln
2 Udara Pembawa Umpan 12 Udara Pendorong Bahan Bakar
Kiln
3 Bahan Bakar 13 Udara Sekunder
4 Udara Pendorong Bahan
Bakar
14 Udara primary Fan Kiln
5 Udara Primary Fan Alternatif
Fuel
15 Udara Nose Ring
6 Udara tersier 16 Cooler Feed
7 Gas Buang Kiln 17 Udara Pendingin
8 Dust Return 18 Udara Cooler Menuju EP
9 Gas Buang SP 19 Debu Terbuang
10 Kiln Feed 20 Klinker
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
1
2
3
4 5
6
10
78 9
SUSPENSION PREHEATER
(SP)
T 25
1. Perhitungan neraca massa di SP
(1) Umpan masuk SP = 268 000 kg
(CCR plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, ,18 maret 2011)
Kandungan H2O dalam SP feed = 1%. (CCR plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, ,18 maret 2011), sehingga
kandungan H2O dalam Sp = 0,01 x 268 000 kg
= 2.680 kg
Umpan SP kering = umpan masuk SP – kandungan H2O di Sp feed
Reaksi kalsinasi di SP berlangsung dengan derajat kalsinasi 91,2%. (QCD plant 9. PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 18 maret 2011). Komponen yang mengalami kalsinasi yaitu CaCO3 dan MgCO3.Reaksi 1:CaCO3 → CaO + CO2
CaCO3 yang terkalsinasi = derajat kalsinasi x massa CaCO3 dalam umpan
= 0.912 x 189 698,2kg
= 173 004,76 kg
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 30
CaO yang terbentuk = BM CaO
BM CaCO 3xmassaCaCO3 yang terkalsinasi
= 56
100 x 173 004,76 kg
= 96 882,66 kg
CO2 yang terbentuk = BM CO2
BM CaCo 3xmassaCaCO3 yang terkalsinasi
= 44
100 x 173 004,76 kg
= 76 122,09 kg
CaCO3 sisa = massa CaCO3 – massa CaO
= 189 698,2 kg - 173 004,76 kg
= 16 693,44 kg
Reaksi 2 :
MgCO3 → MgO + CO2
MgCO3 yang terkalsinasi = derajat kalsinasi x massaMgCO3 dalam umpan
= 0.912 x 3 546,88 kg
= 3 234,75 kg
MgO yang terbentuk = BM MgO
BM MgCO 3x massa MgCO3 yang
terkalsinasi
= 4084 x 3 234,75 kg
= 1 540,36 kg
CO2 = BM CO2
BM CaCo 3xmassa MgCO3 yang terkalsinasi
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 31
= 4484
x 3 234,75 kg
= 1 694,39 kg
MgCO3 sisa = massa MgCO3 – massa MgO
= (3 546,88- 3 234,75)kg
= 312,13 kg
CO2 hasil kalsinasi = CO2 dari reaksi 1 + CO2 dari reaksi 2
= ( 76 122,09 + 1 694,39 ) kg
= 77 816,48 kg
(3) Bahan bakar SP
Batubara Umpan batubara masuk SP = 9 100 kg( CCR Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 18 maret 2011)Kandungan air = 7,08 % ( QC department Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, maret 2011)Sehingga massa air dalam batubara = 7,08% x 9100 kg = 644,28 kgJadi umpan batubara kering = (9 100 – 644,28)kg = 8455,72 kg
(QCD Pant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 18 maret 2011)
Karena komponen IL tidak ikut bereaksi, maka komposisi baru abu batubara yaitu:
SiO2 = fraksi SiO 2
fraksi umpantanpa IL x 100%
= 28,68 %87,55 %
x 100% = 32,76%
Al2O3 = fraksi Al2 O3
fraksi umpantanpa IL x 100%
= 14,53 %87,55 %
x 100% = 16,59%
Fe2O3 = fraksi Fe 2O3
fraksi umpantanpa IL x 100%
= 4,93 %
87,55 % x 100% = 5,63%
CaO = fraksiCaO
fraksi umpantanpa IL x 100%
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 33
= 33,58 %87,55 %
x 100% = 38,35 %
MgO = fraksi MgO
fraksi umpantanpa IL x 100%
= 1,31 %
87,55 % x 100% = 1,51%
SO3 = fraksi SO 3
fraksi umpantanpa IL x 100%
= 4,52 %
87,55 % x 100% = 5,16%
Massa abu batubara di SP
SiO2 = 32,76% x 756,59 kg= 247,86 kg Al2O3 = 16,59% x 756,59 kg= 125,52 kg Fe2O3 = 5,63% x 756,59 kg = 42,60 kg CaO = 38,35 % x 756,59 kg= 290,15 kg MgO = 1,51% x 756,59 kg = 11,42 kg SO3 = 5,16% x 756,59 kg = 39,04 kg
Tabel 8. Komposisi Abu Batubara Tanpa IL
Komponen Fraksi massa (%) Massa (kg)SiO2 32,76 247,86Al2O3 16,59 125,52Fe2O3 5,63 42,60CaO 38,35 290,15MgO 1,51 11,42SO3 5,16 39,04Total 100 756,59
Sekam
Umpan sekam masuk SP = 6 600 kg dengan kandungan air 27,44% (CCR Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 18 maret 2011), sehingga umpan kering sekam SP adalah 4 788,96 kg
Tabel 9. Komposisi Umpan Sekam SP
Komponen Fraksi massa (%) Massa (kg)C 49,30 2 360,96H 5,90 282,55N 0,50 23,94S 0,14 6,70O 44,10 2 111,93
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 34
Ash 0,06 2,88Total 100 4 788,96
(QCD Pant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 18 maret 2011)
Reaksi pembakaran sekam yang terjadi :
a) C + O2 → CO2 Jumlah C yang bereaksi = 2 360,96kg
CO2 yang terbentuk = BM CO 2
BM C x massa C
= 44 gr / grmol12 gr /grmol
x 2 360,96kg = 8 656,85 kg
O2 yang diperlukan =BM O 2BM C
x massa C
= 32 gr / grmol12 gr / grmol
x 2 360,96kg = 6 295,89 kg
b) S + O2 → SO2
Jumlah S yang bereaksi = 6,70 kg
SO2 yang terbentuk = BM SO 2
BM S x massa S
= 64 gr / grmol32 gr /grmol
x 6,70 kg = 13,4 kg
O2 yang diperlukan =BM O 2BM S
x massa S
= 32 gr / grmol32 gr / grmol
x 6,70 kg = 6,70 kg
c) H2O(l) → H2O(g)
H2O yang terbentuk = 27,44% x 6 600 kg = 1811,04 kgd) H2 + ½ O2 → H2O
Jumlah H yang bereaksi = 282,55 kg
H2O yng terbentuk = BM H 2 OBM H 2 x massa H2
= 18 gr /grmol2gr / grmol
x 282,55 kg = 2 542,95 kg
O2 yang diperlukan =BM O 2BM H 2
x massa H2
= 32 gr / grmol2gr / grmol
x 282,55 kg = 4 520,80 kg
e) N + O2 → NO2
Jumlah N yang bereaksi = 23,94 kg
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 35
NO2 yang terbentuk =BM NO 2
BM N x massa N
= 46 gr / grmol14 gr / grmol
x 23,94kg = 78,66 kg
O2 yang diperlukan =BM O 2BM N
x massa N
= = 32 gr /grmol14 gr /grmol
x 23,94kg = 54,72 kg
Kebutuhan O2 total untuk membakar sekam padi secara teoritis :
(6 295,89 + 6,70 + 4 520,80 + 54,72 ) kg = 10 878,11 kg
Bahan Bakar GasUmpan gas masuk = 1 476 Nm3
Berat jenis (ρ) gas rata-rata = 0,99245 kg/m3 ( departemen Produksi Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 18 maret 2011)Massa gas masuk = 1 476 Nm3 x 0,99245 kg/m3 = 1 464, 85 kg
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
12
111
133
1610
7 14 15
ROTARY KILN
T 47
SO2 0,02 66,64NO2 0,12 412,74Total 100 382 429,12
Tabel 18. Neraca Massa di SP
Input Output
Keterangan Massa (kg) KeteranganMassa (kg)
Produk HilangUmpan masuk SP 268 000 Gas buang SP - 382 429,12
Umpan bahan bakar total
18 064,85Material dari SP menuju rotary kiln
160 985,46 -
Udara primary SP fan
10 440 Dust return - 27 274,89
Udara pendorong bahan bakar
4 466
Massa yang terakumulasi
24 943,31Udara pembawa umpan
3 480
Udara tersier 168 433,48Gas buang kiln
122 748,45
Jumlah 595 632,78 Jumlah 185 928,77 409 704,01Total bahan masuk
595 632,78Total bahan keluar
595 632,78
2. Perhitungan Neraca Massa di Rotary Kiln
Diagram alir massa di rotary kiln
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 48
(10)Umpan masuk Kiln = 160 985,46 kg
Di dalam kiln akan terjadi kalsinasi lanjutan dari komponen CaCO3 dan MgCO3 yang belum terkalsinasi sempurna di SP.
Reaksi 1:
CaCO3 → CaO + CO2
CaCO3 yang bereaksi =
CaO yang terbentuk = BM CaO
BM CaO 3 x CaCO3 yang bereaksi
= 56 gr /grmol
100 gr /grmol x 16 693,44 kg
= 9 348,33 kg
CO2 yang terbentuk = BM CO2
BM CaO 3 x CaCO3 yang bereaksi
= 44 gr /grmol
100 gr /grmol x 16 693,44 kg
= 7 345,11 kg
Reaksi 2.
MgCO3 → MgO + CO2
MgCO3 yang bereaksi = 312,13 kg
MgO yang terbentuk = BM MgO
BM MgCO 3 x MgCO3 yang bereaksi
= 40 gr / grmol84 gr / grmol x 312,13 kg
= 148,63 kg
CO2 yang terbentuk = BM CO2
BM MgCO 3 x MgCO3 yang bereaksi
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 49
= 44 gr / grmol84 gr / grmol
x312,13 kg
= 163,50 kg
(11) Bahan Bakar Kiln
umpan batubara dalam rotary kiln
Jumlah batubara masuk rotary kiln = 10 000 kg (CCR Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, maret 2011)Kandungan air = 7,08 %Massa air = 708 kgUmpan batubara kering = 9 292 kg
Tabel 19. komposisi batubara masuk rotary kiln
Komponen Fraksi massa (%) Massa (kg)C 66,31 6 161,52 H 4,19 389,33N 0,87 80,84S 0,15 13,94O 19,53 1 814,73Ash 8,95 831,64Total 100 9 292
(QCD Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, maret 2011)
Komponen Fraksi massa (%) Massa (kg)H2O 2,20 1 728,72O2 22,80 17 915,86N2 75 58 933,76Jumlah 100 78 578,34
Tabel 28. neraca massa di rotary kiln
Input OutputKeterangan Massa (kg) Keterangan Massa (kg)
Produk HilangUmpan masuk Kiln Gas buang
Kiln 122 748,45
SiO2 31 027,29 Material dari rotary kiln menuju
156 975,35Al2O3 9 528,3Fe2O3 4 660,67
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
133
16
18 19
200
AIR QUENCHING
COOLER
176
T 56
Clinker coolerCaCO3 16 693,44MgCO3 312,13CaO 97 172,81MgO 1 551,78SO3 39,04Umpan batubara 10 000Udara pendorong bahan bakar
3 480
Udara primer 16 240Udara nose ring 10 440 Udara sekunder 78 578,34 Jumlah 279 723,80 Jumlah 156 975,35 122 748,45Total bahan masuk 279 723,80 Total bahan
keluar279 723,80
3. Perhitungan Neraca Massa di Clinker CoolerDiagram alir massa di clinker cooler
(16) umpan masuk cooler = 156 975,35kg
(17) udara masuk cooler :
Kapasitas fan pada cooler = 4 044 m3/menit (CCR plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, maret 2011)
Kapasitas fan selama satu jam = 4 044 m3/menit x 60 menit/jam
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 57
= 242 640 m3/jam
Berat jenis udara pada suhu 30 ⁰C = 1,16 Kg/m3 (R.H. Perry, 3-30)
Berat pendingin tiap jam = 1,16 Kg/m3 x 242 640 m3/jam
= 281 462,4 kg
Udara panas menuju Rotary Dryer dan Ball Mill= udara pendingin – (udara tersier + udara sekunder)= 281 462,4 kg –( 168 433,48+ 78 578,34 )= 34 450,58 kg
(C4) Kebutuhan udara panas untuk Rotary Dryer sebesar 10% dari udara panas total dari Cooler = 10% x 34 450,58 kg = 3445,06 kg
Kebutuhan udara untuk ball mill = massa udara panas total – massa udara panas untuk rotary dryer
= 34 450,58 kg – 3445,06 kg = 31 005,52 kg
Debu yang ditarik fan ke EP sebesar 2 % dari umpan masuk (CCR Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, maret 2011)Debu yang ditarik EP = 0,02 x jumlah clinker panas
= 0,02 x 156 975,35 kg = 3 139,51 kg
Efisiensi 99% (CCR Plant 9 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, maret 2011)Klinker tersirkulasi = 0,99 x debu yang tertarik
= 0,99 x 3 139,51 kg = 3 108,11 kg
(C2) Debu yang terbuang = Debu yang ditarik EP – klinker tersirkulasi
= 3 139,51 kg - 3 108,11 kg
= 31,4 kg
(C3) klinker dingin = umpan masuk cooler – debu yang terbuang
= 156 975,35 kg - 31,4 kg
= 156 943,95 kg
Tabel 29. neraca massa di clinker cooler
Input Output Keterangan Massa (kg) Keterangan Massa
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)
T 58
Produk Hilang Umpan masuk cooler
156 975,35 Udara tersier 168 433,48
Udara pendingin
281 462,4 Udara sekunder
78 578,34
Debu terbuang
31,4
Udara panas menuju EP
34 450,58
Material menuju cement mill
156 943,95
Jumlah 438 437,75 Jumlah 156 943,95 281 493,8Total bahan masuk
438 437,75 Total bahan keluar
438 437,75
Lampiran 1 Tugas Khusus (Perhitungan Neraca Massa)