Perhitungan Neraca Massa Teoritis Raw Mill Perhitungan neraca massa merupakan perhitungan untuk mencari kesetimbangan antara massa yang masuk dan keluar Raw Mill. Data yang dihitung pada tanggal 15 Februari 2016 pukul 09.40
Rawmix Coppersl ag
Material rawmill & RAWMILL
hot gas
BLENDIN G SILO
kiln feed
Hot gas from preheater dust los
PREHEATE R
hot gas & dust loss
Gambar 2.27 Blok Diagram Neraca Massa Rawmill
Gambar 2.28 Flowsheet Rawmill Basis = 1 jam reaksi A.
PERHITUNGAN KOMPOSISI GAS PANAS MASUK RAWMILL Komposisi batubara masuk rotary kiln
= 23,3 ton/jam = 23300 kg/jam
Tabel 2.11 Analisa Komposisi Batubara komponen
% massa
C
50,19
H2
3,53
material terkalsinasi
N2
0,9
O2
17,04
S
0,17
H2O
17,31
Ash
10,86
Total
100
(Sumber : Lab. Batu Bara Unit Jaminan Mutu) Tabel 2.12 Perhitungan massa dan mol batubara kompone n C
% massa 50,19
Massa (kg) 11694,27
BM (kgmol) 12
Mol(kmol/jam ) 974,522
% mol
H2
3,53
822,49
2
411,245
23,599
N2
0,9
209,7
28
7,489
0,429
O2
17,04
3970,32
32
124,072
7,119
S
0,17
39,61
32
1,237
0,071
H2O
17,31
4033,23
18
224,068
12,858
Ash
10,86
2530,38
Total
100
23300
1742,35
100
55,922
Perhitungan diasumsikan pembakaran sempurna , artinya konversi reaksinya 100% Reaksi pembakaran batubara Reaksi (I)
:
C + O2 CO2
CO2 yg dihasilkan
= (1 mol CO2 / 1 mol C) x mol Cxkonversi = (1/1) x 974,522 kmol/jam x 100% = 974,522 kmol/jam
O2 yg dibutuhkan
= (1 mol O2 / 1 mol CO2) x mol CO2 = (1/1) x 974,522 kmol/jam = 974,522 kmol/jam
Reaksi (II)
:
S + O2
SO2
SO2 yg dihasilkan
= (1 mol SO2/ 1 mol S) x mol S x konversi = (1/1) x 1,237 x 100% = 1,237 kmol/jam
O2 yg dibutuhkan
= (1 mol O2 / 1 mol SO2) x mol SO2 = (1/1) x 1,237 kmol/jam = 1,237 kmol/jam
Reaksi (III)
:
H2 + ½ O2
H2O yg terbentuk
H2O = (1 mol H2O/ 1 mol H2) x mol H2 x konversi = (1/1) x 411,245 kmol/jam = 411,245 kmol/jam
O2 yg dibutuhkan
= (0,5 mol O2 / 1 mol H2O) x mol H2O = (0,5/1) x 411,245 kmol/jam = 205,622 kmol/jam
Total O2 yg diperlakukan untuk bereaksi = O2(Reaksi I)+O2(Reaksi II)+O2(Reaksi III) = (974,522+1,237+ 205,622) kmol/jam = 1181,381 kmol/jam Kandungan O2 dalam batubara
= 124,072 kmol/jam
Kebutuhan O2 teoritis
=Total O2 yg diperlukan - O2 dalam batubara = 1181,381 kmol/jam – 124,072 kmol/jam = 1057,309 kmol/jam
ASUMSI KEBUTUHAN UDARA YANG DIGUNAKAN EXCESS 10% % excess
= O2 sesungguhnya - O2 teoritis x 100% O2 teoritis
10%
= O2 sesungguhnya-1057,309 kmol/jamx100% 1057,309 kmol/jam
Kebutuhan O2 sesungguhnya
= 1163,0399 kmol/jam
Kebutuhan udara sesungguhnya
= (100/21) x kebutuhan O2 sesungguhnya = (100/21) x 1163,0399 kmol/jam = 5538,2852 kmol/jam
N2 dari udara
= (79/21) x kebutuhan O2 sesungguhnya = (79/21) x 1163,0399 kmol/jam
= 4375,245 kmol/jam N2 total
= N2 dari udara + N2 dari batubara = 4375,245 kmol/jam + 7,489 kmol/jam = 4382,734 kmol/jam
O2 sisa pembakaran
= kebutuhan O2 sesungguhnya – kebutuhan O2 teoritis = 1163,0399 kmol/jam - 1057,309 kmol/jam = 105,7309 kmol/jam
Tabel 2.13 Komposisi Gas Hasil Pembakaran (GHP) di Kiln Komponen CO2 N2 H2O SO2 O2 Total
Kmol/jam 974,522 4382,734 411,245 1,237 105,7309 5875,4689
% mol 16,586 74,593 6,999 0,0210 1,799 100
KOMPOSISI GAS PANAS MASUK RAW MILL Volume gas panas masuk raw mill = 1200000 m3/jam n
= (massa / bm)
P = 8,5 mbar = 8,5 x 10-3 bar P = 0,9869 atm/bar x 8,5 x 10-3 bar = 8,388 x 10-3 atm
PV
= nRT
R = 0,082057 m3.atm/kgmol.K T = 3820C = 665,15 K
n
= (PV / RT) = (8,388 x 10-3 atm x 1200000 m3/jam) / (0,08206 m3.atm/kgmol.K x 655,15 K = 187,247 kmol/jam
Tabel 2.14 Komposisi Gas Panas Masuk Raw mill Komponen % mol Mol BM (kmol/jam) (kg/kgmol) CO2 16,586 31,057 44 N2 74,593 139,675 28
Massa (kg/jam) 1366,529 3910,908
H2O SO2 O2 Total B.
6,999 0,0210 1,799 100
13,106 0,039 3,370 187,248
18 64 32
235,911 2,523 107,827 5623,697
PERHITUNGAN NERACA MASSA RAW MILL Data diketahui : Umpan masuk raw mill = 713 ton/jam = 713000 ton/jam Dust loss masuk raw mill dari suspension preheater = 10% dari kiln (rata-rata excess dari flowsheet kiln) Kiln feed =
626 ton/jam
=
10 % x 626000
=
62600 kg/jam
Laju alir massa raw material masuk raw mill Tabel 2.15 Raw material masuk raw mill Material Lime stone
Massa (kg/jam) 588820
Clay
115380
Silica sand
0
Iron sand
8300
Total
712500
(Sumber : CCR Tuban 1) Tabel 2.16 Komposisi raw material masuk Raw mill Komponen Lime stone Clay Silica sand CaCO3 89,06 % 30% 0% SiO2 1,79% 30,46% 0% Al2O3 1,15% 8,96% 0% Fe2O3 0,52% 4,43% 0% MgCO3 0,56% 11,15% 0% H2O 6,92% 15,00% 0% Total 100,00 100,00% 0,00%
Iron sand 11,09% 44,63% 5,89% 23,85% 9,85% 4,69% 100,00%
Tabel 2.17 Komposisi massa raw material masuk raw mill Material Masuk Raw Mill Kompone Lime Stone Clay Silica sand
Iron Sand
n CaCO3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgCO3 H2O Total
massa (kg/jam) 524403,092 10539,878 6771,43 3061,864 3297,392 40746,344 588820
massa (kg/jam) 34614 35144,748 10338,048 5111,334 12864,87 17307 115380
massa (kg/jam) 0 0 0 0 0 0 0
Tabel 2.18 Laju alir massa raw material masuk Raw mill Kompone massa(kg/jam BM(kg/kgmol Mol n ) ) (kmol/jam) CaCO3 559937,562 100 5599,37562 SiO2 49388,916 60 823,1486 Al2O3 17598,348 102 172,5328235 Fe2O3 10152,748 159,6 63,61370927 MgCO3 16979,812 84 202,140619 H2O 58442,614 18 3246,811889 Total 712500 10107,62326
Tabel 2.19 Laju alir massa gas panas masuk Raw mill Komponen Massa(kg/jam BM(kg/kmol Mol ) ) (kmol/jam) CO2 44 1366,53 31,057 N2 28 3910,91 139,675 H2O 18 235,91 13,106 SO2 64 2,52 0,039 O2 32 107,83 3,370 Total 5623,70 187,2478933
Tabel.2.20 Komposisi dust loss dari suspension preheater
massa (kg/jam) 920,47 3704,29 488,87 1979,55 817,55 389,27 8300
(Sumber : Lab Pengendalian Proses PT Semen Indonesia (Persero) Tbk) Tabel 2.21 Laju alir dust loss dari suspension preheater
Tabel 2.22 Jumlah komponen masuk Rawmill
Laju alir massa raw material keluar raw mill raw material keluar raw mill mengandung
= 0,50 % H2O
H2O dalam raw material keluar raw mill
= 0,5 % x 58442,61 = 292,2131 kg/jam
Tabel 2.23 Laju alir raw material keluar Rawmill
Laju alir massa gas panas keluar raw mill Kandungan uap air dalam gas panas keluar raw mill = kadar H2O in – kadar H2O out = 58442,614 – 292,2131 = 58150,401 kg/jam Laju alir uap air dari raw mill
= 58150,401 kg/jam
Laju alir uap air dari gas panas masuk raw mill
= 28122,6 kg/jam + = 86273 kg/jam
Sehingga laju alir uap air keluar raw mill
Tabel 2.24 Laju alir gas panas keluar Rawmill
Tabel 2.25 Hasil dan Perhitungan Neraca Massa Raw Mill Komponen Raw material (tanpa H2O) H2O dari raw mill dust loss dari suspension preheater
Input (kg/jam)
Output(kg/jam)
654057,386
0
58442,614
0
62600
0
gas panas masuk rawmill raw material kering (0,5% H2O) & dust lost Gas panas keluar raw mill Total
5623,696588
0
0
716949,5991
0
63774,09752
780723,6966
780723,6966
