4 0 8 MB
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN FENOL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PROSES PIROLISIS DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 10.000 TON/TAHUN SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH : DAHLIA NIM : 070405008
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2012
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Proses Pirolisis dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun.” Skripsi ini diajukan untuk memenuhi persyaratan sidang sarjana Teknik Kimia pada Program Pendidikan Sarjana Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Selama penulisan laporan ini, penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.
Ibu Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia dan Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan II yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan skripsi ini.
2.
Ibu Ir. Renita Manurung, MT. Selaku koordinator Tugas Akhir.
3.
Bapak Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi. Selaku ketua Departemen Teknik Kimia dan Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT. Selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara
4.
H. Legimin, kakek dan sekaligus guru juga nenek Umi Kalsum, yang telah mengajarkan ilmu, menyampaikan pengetahuan, wawasan, nasihat terutama do’a yang tidak bisa dinilai materi yang telah memberi kekuatan, kesabaran, ketekunan dan kesyukuran bagi penulis sehingga mampu untuk menyelesaikan pendidikannya.
5.
Kedua orang tua, ayahanda Mahmud Priza S dan ibunda Fauziah Arif Syahbana yang telah banyak memberikan perhatian, doa, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, juga abangnda Kurniawan ST, yang telah begitu banyak berkorban dalam penyelesaian pendidikan penulis dan kakanda Maini, SPd dan terutama abangnda Sofian Hairi, SPd yang telah menyumbangkan tenaganya demi kelanjutan pendidikan penulis.
Universitas Sumatera Utara
6.
Teman seperjuangan Hanifah Wita Utami, terimakasih semangat dan kerja samanya chay.
7.
Bambang Wahyu Pramono, sahabat sejati yang selalu ada dalam suka dan duka. Dimas Kurnia yang tak jemu memberi perhatian dan semangat.
8.
Andi Nata, sahabat yang selalu mampu menghilangkan kepenatan. Mhd, Darwis dan Edo Rizqon teman seperjuangan, terimakasih untuk semua masukan yang mendukung penyelesaian skripsi ini.
9.
Teman-teman stambuk 2007 tanpa terkecuali Aji, Andre, Wahyu, Riko, Yudha, Siti, Lia, Arma, Fitri, Yani, Indah terima kasih untuk persahabatan dan persaudaraannya baik dalam suka dan duka terutama dalam kepengurusan organisasi CSG dan HIMATEK di kampus. Saman, Fikri, Andhika, Lana, Frejer, Daniel, Harmaja, Jenal, Julius, Bresman, Roganda Sitorus, Roganda Opung, Tomas, Jojo, Harry, Melva, Yessi, Windi, Amel, Sartika, Sriwil, Rumintang, Ratih, Voni, Boa, Rusli, Vincent, Teddy, Stefanie, Christy, Yulie, Wilphen, Jessica, Acai, Micek, Hermiati, terima kasih untuk persahabatan dan semangatnya.
10.
Abang-abang dan kakak-kakak senior Bang Arief Hidayat, terimakasih buat semangat dan ilmunya. Bang Rico, Kak Elna, Bang Andri, Bang Ferry, Kak Meida, Kak Sena, Kak Rere, terimakasih buat masukan nya.
11.
Adik-adik junior tercinta, stambuk 2008 (Mamet, Rahmat, Irma, Hari, Fifah, Ayu, Gita dkk), stambuk 2009 (Revi, Luri, Intan, dkk), stambuk 2010 (adik kandung tercinta, Reni, Ayu, Rika, Liza, Inda, Walad, Ricky, Arion, dkk) terima kasih atas semangat dan doanya. Juga buat Ely, terimakasih doa penyemangatnya meski kita belum pernah bersua.
12.
Buat adik-adik tersayang di 2D Vera, Indah, Winda, Rida, Qila, Frida, Rezka terimakasih buat persaudaraannya. Juga buat Ani sebagai suhu kost yang banyak menyemangati dalam penyelesaian skripsi ini.
13.
Para pegawai jurusan Pak Darsono, Pak Sutiono, Pak Syamsul, Pak Ridwan, Kak Sri, Kak Santi, Kak Ani, Kak Pono, Bu Deli terima kasih untuk kerjasamanya selama penulis menyelesaikan segala urusan administrasi dalam perkuliahan.
Universitas Sumatera Utara
Spesial terima kasih untuk Pak Bowo pegawai bidang kemahasiswaan yang telah banyak membantu segala urusan administrasi di fakultas dan untuk nasehat dan arahannya selama di kampus. 14.
Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak dapat penulis cantumkan satu-persatu namanya. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna,
dikarenakan keterbatasan pengetahuan, pengalaman dan referensi. Untuk itu diperlukan saran dan kritik yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat dan berguna bagi semua pihak.
Medan, Juni 2012 Penulis,
Dahlia NIM : 070405008
Universitas Sumatera Utara
INTISARI Pembuatan fenol dilakukan dengan proses hidrolisis, pirolisis dan dilanjutkan dengan distilasi. Pabrik fenol dari tandan kosong kelapa sawit ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Produk utama dari pirolisis tandan kosong kelapa sawit ini adalah fenol. Adapun produk sampingnya yaitu glukosa, xilosa, cresol, metanol dan arang yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Pabrik ini direncanakan berlokasi di daerah Dumai tepatnya Kabupaten Bengkalis, Provinsi Riau yang merupakan hilir Sungai Rokan, dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 39.023 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik adalah sebanyak 160 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseoran Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Fenol sebagai berikut: Modal Investasi Total
: Rp 1.635.057.593.226,-
Biaya Produksi
: Rp 1.050.399.254.391,-
Hasil Penjualan
: Rp 2.293.203.177.552,-
Laba Bersih
: Rp 865.630.432.482,-
Profit Margin
: 53,924%
Break Even Point
: 38,945 %
Return on Investment
: 52,942 %
Pay Out Time
: 1,889 tahun
Return on Network
: 88,236 %
Internal Rate of Return : 68,292% Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan fenol ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................................
i
INTISARI ..........................................................................................................
iv
DAFTAR ISI.......................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
ix
DAFTAR TABEL...............................................................................................
xi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN............................................................................
I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................
I-1
1.2 Perumusan Masalah ....................................................................
I-3
1.3 Tujuan Pra rancangan..................................................................
I-3
1.4 Manfaat Pra Rancangan ..............................................................
I-4
TINJAUAN PUSTAKA....................................................................
II-1
2.1 Fenol............................................................................................
II-1
2.2 Bahan Baku .................................................................................
II-2
2.2.1 Lignin................................................................................
II-3
2.2.2 Selulosa.............................................................................
II-3
2.2.3 Hemiselulosa ....................................................................
II-4
2.3 Bahan Pendukung........................................................................
II-4
2.3.1 Air (H2O) ..........................................................................
II-4
2.3.2 Metanol (CH3OH).............................................................
II-5
2.3.3 Nitrogen (N2) ....................................................................
II-5
2.3.4 Asam Sulfat (H2SO4) ........................................................
II-6
2.4 Pembuatan Fenol .........................................................................
II-6
2.4.1 Pembuatan Fenol Secara Kimiawi....................................
II-6
2.4.2 Pembuatan Fenol Melalui Proses Pirolisis .......................
II-7
2.5 Pemilihan Proses .........................................................................
II-8
2.6 Deskripsi Proses .........................................................................
II-6
2.6.1 Tahap Pre Treatment ........................................................
II-9
Universitas Sumatera Utara
2.6.2 Tahap Pirolisis .................................................................. II-10 2.6.3 Tahap Pemurnian Produk ................................................ II-10 BAB III
NERACA MASSA............................................................................
III-1
BAB IV
NERACA ENERGI...........................................................................
IV-1
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN...........................................................
V-1
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ....................
VI-1
6.1 Instrumentasi ...............................................................................
VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian.........................................................
VI-3
6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali .................
VI-3
6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian .....
VI-9
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian..................................... VI-10 6.2 Keselamatan Kerja ...................................................................... VI-17 BAB VII UTILITAS......................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap air (Steam)......................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.2.1 Kebutuhan Air Pendingin................................................... VII-2 7.2.1 Kebutuhan Air Proses ........................................................ VII-3 7.2.2 Kebutuhan air lainnya ........................................................ VII-4 7.2.3 Screening............................................................................ VII-7 7.2.4 Sedimentasi ........................................................................ VII-7 7.2.5 Klarifikasi........................................................................... VII-7 7.2.6 Filtrasi ................................................................................ VII-8 7.2.7 Demineralisasi.................................................................... VII-9 7.2.7.1 Penukar Kation (Cation Exchanger)...................... VII-9 7.2.5.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) ........................ VII-11 7.2.8 Deaerator ............................................................................ VII-12 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ............................................................. VII-12 7.4 Kebutuhan Listrik........................................................................ VII-13 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ............................................................. VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah............................................................. VII-15
Universitas Sumatera Utara
7.6.1 Bak Penampungan (BP) ..................................................... VII-16 7.6.2 Bak Pengendapan Awal (BPA).......................................... VII-17 7.6.3 Bak Netralisasi (BN) .......................................................... VII-17 7.6.4 Unit Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)....................................................... VII-18 7.6.5 Tangki Sedimentasi (TS).................................................... VII-21 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ...................................................... VII-22 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ......................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik .............................................................................. VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ........................................................................ VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah.................................................................. VIII-4 BAB IX
ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ...................
IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................
IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ....................................................
IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ............................................
IX-2
9.1.3 Bentuk Organiasi Garis dan Staf........................................
IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf..............................
IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan...............................................................
IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ......................................................
IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab .......................
IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ...........................
IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris ...............................................................
IX-6
9.4.3 Direktur ..............................................................................
IX-6
9.4.4 Sekretaris............................................................................
IX-7
9.4.5 Manager Teknik dan Produksi ...........................................
IX-7
9.4.6 Manager Umum dan Keuangan .........................................
IX-7
9.4.7 Manager R &D (Research and Development) ...................
IX-7
9.5 Sistem Kerja ................................................................................
IX-7
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan.................................
IX-9
9.7 Fasilitas dan Tenaga Kerja .......................................................... IX-11
Universitas Sumatera Utara
9.8 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-11 9.9 Tata Tertib ................................................................................... IX-13 BAB X
ANALISIS EKONOMI.....................................................................
X-1
10.1 Modal Investasi .........................................................................
X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) ...........................................
X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) .............................
X-3
10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ................
X-4
10.1.3.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) .........................
X-4
10.1.3.2 Biaya Variabel / Variable Cost (VC) ................
X-5
10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost)........................................
X-5
10.2 Total Penjualan..........................................................................
X-5
10.3 Bonus Perusahaan .....................................................................
X-5
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha.......................................................
X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi............................................................
X-6
10.5.1 Profit Margin (PM) ........................................................
X-6
10.5.2 Break Even Point (BEP) .................................................
X-6
10.5.3 Return on Investment (ROI) ...........................................
X-7
10.5.4 Pay Out Time (POT).......................................................
X-7
10.5.5 Return on Network (RON).............................................
X-8
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR).........................................
X-8
KESIMPULAN .................................................................................
XI-1
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
xvi
BAB XI
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA..................................... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI.................................... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN.................... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS. LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................... LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Stuktur Fenol.........................................................................
II-1
Gambar 6.1
Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ...................
VI-4
Gambar 6.2
Sebuah loop Pengendalian ....................................................
VI-5
Gambar 6.3
Instrumentasi Tangki Cairan ................................................
VI-12
Gambar 6.4
Instrumentasi pada pompa.....................................................
VI-12
Gambar 6.5
Instrumentasi Heater/ Cooler/ Kondensor/ Reboiler ............
VI-13
Gambar 6.6
Instrumentasi Knock Out Drum ............................................
VI-13
Gambar 6.7
Instrumentasi pada Reaktor...................................................
VI-14
Gambar 6.8
Instrumentasi Reaktoor Pirolisis ...........................................
VI-14
Gambar 6.9
Instrumentasi Tangki Berpengaduk ......................................
VI-15
Gambar 6.10
Instrumentasi Kolom Distilasi...............................................
VI-15
Gambar 6.11
Instrumentasi pada Blower....................................................
VI-16
Gambar 6.12
Instrumentasi Dekanter .........................................................
VI-16
Gambar 6.13
Instrumentasi pada Akumulator ............................................
VI-17
Gambar 8.1
Peta lokasi pabrik Hidrogen ..................................................
VIII-1
Gambar 8.2
Tata Letak Pabrik Fenol ........................................................
VIII-6
Gambar 9.1
Struktur organisasi pabrik pembuatan Hidrogen...................
IX-14
Gambar LC-1
Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation ...........
LC-54
Gambar LC-2
Tutup knock out drum menggunakan torispherical head .....
LC-75
Gambar LD-1
Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) .....................
LD-1
Gambar LD-2
Bak Sedimentasi....................................................................
LD-4
Gambar LD-3A Sketsa tangki pelarutan alum ................................................
LD-18
Gambar LD-3B Sketsa pengaduk tangki pelarutan alum................................
LD-11
Gambar LD-4A Sketsa tangki pelarutan soda abu ..........................................
LD-14
Gambar LD-4B Sketsa pengaduk tangki pelarutan soda abu..........................
LD-17
Gambar LD-5
Sketsa clarifier ......................................................................
LD-20
Gambar LD-6
Tangki sand filter ..................................................................
LD-26
Gambar LD-7A Sketsa Tangki Pelarutan Asam Sulfat ...................................
LD-33
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD-7B Sketsa pengaduk tangki pelarutan soda abu..........................
LD-36
Gambar LD-17 Sketsa Cation Exchanger .....................................................
LD-39
Gambar LD-19 Sketsa Anion Exchanger .......................................................
LD-43
Gambar LD-10ASketsa tangki pelarutan NaOH..............................................
LD-47
Gambar LD-10BSketsa pengaduk tangki pelarutan NaOH .............................
LD-50
Gambar LD-11ASketsa tangki pelarutan Kaporit............................................
LD-53
Gambar LD-11BSketsa pengaduk tangki pelarutan Kaporit ...........................
LD-56
Gambar LD-12 Sketsa tangki Domestik.........................................................
LD-57
Gambar LD-13 Sketsa Deaerator....................................................................
LD-62
Gambar LD-14ASketsa Water Cooling Tower ................................................
LD-68
Gambar LD-14B.Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower LD-69 Gambar LD-14CKurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) ..........................................
LD-70
Gambar LE-1
Indeks Marshall dan Swift.....................................................
LE-3
Gambar LE-2
Linearisasi cost index dari tahun 2003 – 2008......................
LE-4
Gambar LE-3
Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan........................
LE-5
Gambar LE-4
Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi.................................
LE-6
Gambar LE-5
Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi...............................
LE-7
Gambar LE-6
Grafik BEP ............................................................................
LE-30
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Kebutuhan Impor Fenol di Indonesia..........................................
I-2
Tabel 1.2
Kebutuhan Ekspor Fenol di Indonesia ........................................
II-2
Tabel 2.1
Kandungan Tandan Kosong Kelapa Sawit .................................
II-1
Tabel 3.1
Neraca Massa Tangki Penampungan Bahan Baku......................
III-1
Tabel 3.2
Neraca Massa Reaktor Pra Hidrolisa ..........................................
III-1
Tabel 3.3
Neraca Massa pada Filter Press I ...............................................
III-2
Tabel 3.4
Neraca Massa Reaktor Hidrolisa.................................................
III-3
Tabel 3.5
Neraca Massa Filter Press II.......................................................
III-3
Tabel 3.6
Neraca Massa Ove Dryer ............................................................
III-4
Tabel 3.7
Neraca Massa Reaktor Pirolisis ..................................................
III-5
Tabel 3.8
Neraca Massa pada Cyclone........................................................
III-6
Tabel 3.9
Neraca massa Knock Out Drum ..................................................
III-7
Tabel 3.10
Neraca massa Tangki Berpengaduk A ........................................
III-8
Tabel 3.11
Neraca massa Dekanter A ...........................................................
III-9
Tabel 3.12
Neraca massa Tangki Berpengaduk B ........................................ III-10
Tabel 3.13
Neraca massa Dekanter B ........................................................... III-11
Tabel 3.14
Neraca massa Tangki Berpengaduk C ........................................ III-12
Tabel 3.15
Neraca Massa Dekanter C........................................................... III-13
Tabel 3.16
Neraca Massa Tangki Penampungan .......................................... III-14
Tabel 3.17
Neraca Massa Distilasi I.............................................................. III-14
Tabel 3.18
Neraca Massa pada Distilasi II.................................................... III-15
Tabel 4.1
Neraca Panas Reaktor Pra Hidrolisa ...........................................
IV-1
Tabel 4.2
Neraca Panas Cooler I.................................................................
IV-1
Tabel 4.3
Neraca Panas Reaktor Hidrolisa..................................................
IV-1
Tabel 4.4
Neraca Panas Cooler II ...............................................................
IV-1
Tabel 4.5
Neraca Panas Rotary Dryer.........................................................
IV-2
Tabel 4.6
Neraca Panas Kondensor I ..........................................................
IV-2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7
Neraca Panas Cooler III ..............................................................
IV-2
Tabel 4.8
Neraca Panas Cooler IV..............................................................
IV-2
Tabel 4.9
Neraca Panas Heater ...................................................................
IV-9
Tabel 4.10
Neraca Panas Kondensor II.........................................................
IV-3
Tabel 4.11
Neraca Panas Kondensor III........................................................
IV-3
Tabel 4.12
Neraca Panas Cooler Distilasi 1..................................................
IV-3
Tabel 4.13
Neraca Panas Cooler Bottom 1 ...................................................
IV-3
Tabel 4.14
Neraca Panas Cooler Bottom 2 ...................................................
IV-4
Tabel 4.15
Neraca Panas Reboiler 1 .............................................................
IV-4
Tabel 4.16
Neraca Panas Reboiler 2 .............................................................
IV-4
Tabel 6.1
Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan.........
VI-9
Tabel 6.3
Daftar Penggunanan Instrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Proses Pirolisis ............................................................................ VI-11
Tabel 7.1
Kebutuhan Uap (Steam) Pabrik................................................... VII-1
Tabel 7.2
Kebutuhan Air Pendingin Pabrik ................................................ VII-2
Tabel 7.3
Kebutuhan Air PProses Pabrik.................................................... VII-4
Tabel 7.4
Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ................................ VII-5
Tabel 7.5
Kualitas Air Sungai Rokan, Riau ................................................ VII-6
Tabel 8.1
Perincian Luas Tanah.................................................................. VIII-5
Tabel 9.1
Susunan Jadwal Shift Karyawan.................................................
IX-9
Tabel 9.2.
Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ........................................
IX-9
Tabel 9.3
Perincian Gaji Karyawan ............................................................ IX-11
Tabel LA-1
Kandungan Tandan Kosong Kelapa Sawit ................................. LA-1
Tabel LA-2
Neraca Massa Tangki Penampungan Bahan Baku...................... LA-3
Tabel LA-3
Neraca Massa Reaktor Pra Hidrolisa ......................................... LA-6
Tabel LA-4
Neraca Massa Filter Press I........................................................ LA-8
Tabel LA-5
Neraca Massa Reaktor Hidrolisa................................................. LA-12
Tabel LA-6
Neraca Massa Filter Press II ...................................................... LA-14
Tabel LA-7
Neraca Massa Oven Dryer .......................................................... LA-16
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-8
Neraca Massa Reaktor Pirlosis ................................................... LA-20
Tabel LA-9
Neraca Massa Reaktor Cyclone ................................................. LA-22
Tabel LA-10 Neraca Massa Knock Out Drum.................................................. LA-26 Tabel LA-11 Neraca Massa Tangki Pengaduk A ............................................. LA-28 Tabel LA-12 Neraca Massa Dekanter A .......................................................... LA-32 Tabel LA-13 Neraca Massa Tangki Pengaduk B ............................................. LA-34 Tabel LA-14 Neraca Massa Dekanter B........................................................... LA-38 Tabel LA-15 Neraca Massa Tangki Pengaduk C ............................................ LA-40 Tabel LA-16 Neraca Massa Dekanter C........................................................... LA-44 Tabel LA-17 Neraca Massa Tangki Penampungan .......................................... LA-47 Tabel LA-18 Neraca Massa Distilasi I ............................................................. LA-50 Tabel LA-19 Neraca Massa Distilasi II ............................................................ LA-52 Tabel LA-14 Neraca Massa Dekanter B........................................................... LA-38 Tabel LB-1
Kapasitas Panas Liquid ............................................................... LB-1
Tabel LB-2
Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan metode Hurst dan Harrison
Tabel LB-3
Data Kapasitas Panas Komponen Cair ( kJ/mol K) .................... LB-2
Tabel LB-4
Data Titik Didih (K) dan Panas Laten (J/mol) ............................ LB-2
Tabel LB-5
Perhitungan Panas Masuk pada Reaktor Pra Hidrolisa............... LB-9
Tabel LB-6
Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor Pra Hidrolisa............... LB-13
Tabel LB-7
Neraca Panas Reaktor Pra Hidrolisa ........................................... LB-10
Tabel LB-8
Neraca Panas Keluar pada Cooler I ............................................ LB-10
Tabel LB-9
Neraca Panas Cooler I................................................................. LB-11
Tabel LB-10 Perhitungan Panas Masuk pada Reaktor Hidrolisa ..................... LB-12 Tabel LB-11 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor Hidrolisa ..................... LB-13 Tabel LB-12 Neraca Panas Reaktor Hidrolisis................................................. LB-12 Tabel LB-13 Perhitungan Panas Keluar pada Cooler II................................... LB-14 Tabel LB-14 Neraca Panas Cooler II ............................................................... LB-15 Tabel LB-15 Neraca Panas Masuk pada Rotary Dryer .................................... LB-16 Tabel LB-16 Neraca Panas Keluar pada Rotary Dryer .................................... LB-16 Tabel LB-17 Neraca Panas Keluar Bahan yang Teruapkan pada Rotary Dryer LB-17
Universitas Sumatera Utara
LB-2
Tabel LB-18 Neraca Panas Rotary Dryer......................................................... LB-17 Tabel LB-19 Neraca Panas Masuk N2 pada Reaktor Pirolisis.......................... LB-18 Tabel LB-20 Neraca Panas Keluar pada Reaktor Pirolisis............................... LB-19 Tabel LB-21 Neraca Panas Masuk pada Kondensor I...................................... LB-21 Tabel LB-22 Neraca Panas Keluar pada Kondensor I...................................... LB-22 Tabel LB-23 Neraca Panas Kondensor I .......................................................... LB-24 Tabel LB-24 Neraca Panas Keluar pada Cooler III.......................................... LB-25 Tabel LB-25 Neraca Panas Cooler III .............................................................. LB-26 Tabel LB-26 Perhitungan Panas Keluar pada Cooler IV ................................. LB-27 Tabel LB-27 Neraca Panas Cooler IV.............................................................. LB-28 Tabel LB-28 Perhitungan Panas Masuk pada Heater....................................... LB-28 Tabel LB-29 Perhitungan Panas Keluar pada Heater....................................... LB-29 Tabel LB-30 Neraca Panas Heater ................................................................... LB-30 Tabel LB-31 Titik Didih Umpan Masuk Distilasi............................................ LB-31 Tabel LB-32 Dew Point Distilat ....................................................................... LB-32 Tabel LB-33 Panas Masuk Kondensor 2 .......................................................... LB-32 Tabel LB-34 Panas Keluar Kondensor 2 .......................................................... LB-33 Tabel LB-35 Neraca Panas Kondensor 2.......................................................... LB-34 Tabel LB-36 Titik Didih Umpan Masuk Distilasi II ........................................ LB-35 Tabel LB-37 Dew Point Distilat ....................................................................... LB-35 Tabel LB-38 Panas Keluar Kondensor 3 .......................................................... LB-36 Tabel LB-39 Panas Keluar Kondensor 3 .......................................................... LB-36 Tabel LB-40 Neraca Panas Kondenser 3.......................................................... LB-37 Tabel LB-41 Panas Keluar Cooler Distilasi 2 .................................................. LB-37 Tabel LB-42 Neraca Panas Cooler Distilasi 2.................................................. LB-38 Tabel LB-43 Panas Keluar Cooler Bottom 1.................................................... LB-38 Tabel LB-44 Neraca Panas Cooler Bottom 1 ................................................... LB-39 Tabel LB-45 Panas Keluar Cooler Bottom 2.................................................... LB-40 Tabel LB-46 Neraca Panas Cooler Bottom 2 ................................................... LB-36 Tabel LB-47 Panas Masuk Reboiler 1.............................................................. LB-40
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-48 Panas Keluar Bottom ................................................................... LB-40 Tabel LB-49 Panas Keluar Vb.......................................................................... LB-41 Tabel LB-50 Neraca Panas Reboiler 1 ............................................................. LB-41 Tabel LB-51 Panas Masuk Reboiler 2.............................................................. LB-42 Tabel LB-52 Panas Keluar Bottom 2 ................................................................ LB-42 Tabel LB-53 Panas Keluar Vb.......................................................................... LB-42 Tabel LB-54 Neraca Panas Reboiler 2 ............................................................. LB-43 Tabel LD-1
Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin .................................................................................... LD-70
Tabel LE-1
Perincian Harga Bangunan ......................................................... LE-2
Tabel LE-2
Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3
Tabel LE-3
Estimasi Harga Peralatan Proses Impor ...................................... LE-7
Tabel LE-4
Estimasi Harga Peralatan Proses Non Impor .............................. LE-9
Tabel LE-5
Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor..................................... LE-9
Tabel LE-6
Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Impor............................. LE-10
Tabel LE-7
Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-13
Tabel LE-8
Perincian Gaji.............................................................................. LE-17
Tabel LE-9
Perincian Biaya Kas .................................................................... LE-19
Tabel LE-10 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-21 Tabel LE-11 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000...................................................................... LE-23 Tabel LE-12 Aturan Biaya Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000...................................................................... LE-23
Universitas Sumatera Utara
INTISARI Pembuatan fenol dilakukan dengan proses hidrolisis, pirolisis dan dilanjutkan dengan distilasi. Pabrik fenol dari tandan kosong kelapa sawit ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Produk utama dari pirolisis tandan kosong kelapa sawit ini adalah fenol. Adapun produk sampingnya yaitu glukosa, xilosa, cresol, metanol dan arang yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Pabrik ini direncanakan berlokasi di daerah Dumai tepatnya Kabupaten Bengkalis, Provinsi Riau yang merupakan hilir Sungai Rokan, dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 39.023 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik adalah sebanyak 160 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseoran Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Fenol sebagai berikut: Modal Investasi Total
: Rp 1.635.057.593.226,-
Biaya Produksi
: Rp 1.050.399.254.391,-
Hasil Penjualan
: Rp 2.293.203.177.552,-
Laba Bersih
: Rp 865.630.432.482,-
Profit Margin
: 53,924%
Break Even Point
: 38,945 %
Return on Investment
: 52,942 %
Pay Out Time
: 1,889 tahun
Return on Network
: 88,236 %
Internal Rate of Return : 68,292% Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan fenol ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan industri sebagai bagian dari usaha ekonomi jangka panjang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih baik dan seimbang yaitu struktur ekonomi dengan dititikberatkan pada industri maju yang didukung oleh ekonomi yang tangguh. Indonesia saat ini tengah memasuki era globalisasi dalam segala bidang yang menuntut tangguhnya sektor industri dan bidang–bidang lain yang saling menunjang. Hal ini tentunya memacu kita untuk lebih giat dalam melakukan terobosanterobosan baru sehingga produk yang dihasilkan mempunyai daya saing, efisien dan efektif, disamping itu haruslah tetap akrab dan ramah terhadap lingkungan. Menanggapi situasi tersebut dan dalam upaya untuk mengurangi ketergantungan impor produk kimia, pemerintah menetapkan peraturan yang mendorong perkembangan industri tersebut. Sejalan dengan itu industri kimia di Indonesia seperti industri fenol, juga turut berkembang. Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu bahan baku yang masih di impor adalah fenol. Fenol memiliki beragam manfaat, baik sebagai bahan baku maupun bahan penunjang industri kimia, seperti : 1. Sebagai bahan baku pembuatan obat–obatan seperti asam salisilat, asam pikrat, dll 2. Sebagai antiseptik (karena fenol mempunyai sifat mengkoagulasi protein) 3. Seebagai zat pewarna buatan 4. Sebagai lem kayu (Wikipedia, 2011)
Universitas Sumatera Utara
Saat ini kebutuhan fenol di Indonesia masih mengandalkan impor. Dapat kita lihat melalui perbandingan data impor dan ekspor fenol, dimana kebutuhan impor fenol jauh lebih besar bila dibandingkan dengan kebutuhan ekspor fenol (Tabel 1.1 dan Tabel 1.2). Tabel 1.1 Kebutuhan Fenol di Indonesia Berdasarkan Data Impor Tahun Ke
Tahun
1 2005 2 2006 3 2007 4 2008 5 2009 6 2010 (Sumber : BPS, 2010)
Impor (kg) 24.701.105 14.735.325 18.987.920 18.608.338 14.037.481 13.935.438
Tabel 1.2 Kebutuhan Fenol di Indonesia Berdasarkan Data Ekspor Tahun Ke
Tahun
1 2005 2 2006 3 2007 4 2008 5 2009 6 2010 (Sumber : BPS, 2010)
Ekspor (kg) 1.635.137 720.263 1.466.594 1.510.393 1.292.915 1.066.699
Kapasitas produksi pada pra rancangan pabrik fenol ini adalah 10.000 ton/tahun, diharapkan sekitar 75% kebutuhan fenol domestik dapat dipenuhi, sehingga tidak hanya bergantung pada impor fenol. Bahan baku yang digunakan dalam memproduksi fenol adalah tandan kosong kelapa sawit yang ketersediaanya di Indonesia cukup melimpah. Sumber bahan baku merupakan hal penting dalam pemilihan lokasi pabrik. Hal ini dapat mengurangi biaya transportasi dan biaya penyimpanan. Oleh karena itu, dalam menyongsong era industrialisasi yang merupakan program pemerintah yang sangat penting dalam rangka proses alih teknologi dan membuka lapangan pekerjaan yang baru serta untuk penghematan devisa negara dan
Universitas Sumatera Utara
untuk merangsang pertumbuhan industri kimia yang lain, maka perlu dibangun pabrik fenol untuk mencukupi kebutuhan fenol dalam negeri. Pendirian pabrik fenol di Indonesia dapat dilakukan karena didukung oleh beberapa alasan, antara lain : 1. Pabrik – pabrik industri kimia seperti pabrik pembuatan antiseptik, pabrik farmasi misalnya asam salisilat, asam pikat semakin berkembang yang memungkinkan kebutuhan akan fenol semakin meningkat. 2. Sampai saat ini Indonesia masih mengimpor fenol dari negara lain, dengan mendirikan pabrik fenol maka kebutuhan akan bahan ini dapat dipenuhi sehingga dapat menghemat devisa negara. 3. Dapat memberikan lapangan pekerjaan baru sehingga dapat menyerap tenaga kerja. 4. Meningkatkan kemampuan teknologi dalam mengolah limbah padat pertanian khususnya tandan kosong kelapa sawit dan industri proses di dalam negeri. Keberadaan pabrik fenol ini diharapkan dapat menjadi pendorong dan menggerakkan perkembangan industri-industri kimia yang menggunakan produk ini, baik sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penunjangnya.
1.2 Perumusan Masalah Kebutuhan fenol di Indonesia belum dapat terpenuhi karena masih mengimpor fenol dari negara lain, dan di Indonesia belum banyak berdiri pabrik yang memproduksi fenol, sehingga untuk menanggulangi kebutuhan fenol di dalam negeri maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit.
1.3 Tujuan Pra Rancangan Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit ini adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya di bidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit. Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit ini adalah untuk memenuhi persyaratan kelulusan sarjana teknik kimia.
Universitas Sumatera Utara
1.4 Manfaat Pra Rancangan Manfaat yang dapat diperoleh dari pra rancangan ini adalah tersedianya informasi mengenai pra rancangan pabrik fenol dari tandan kosong kelapa sawit sehingga dapat menjadi referensi untuk pendirian suatu pabrik fenol. Manfaat lain yang ingin dicapai adalah dapat memberikan gambaran kelayakan dari segi rancangan dan ekonomi sehingga diharapkan akan menjadi salah satu pendukung pertumbuhan industri di Indonesia juga memenuhi kebutuhan fenol domestik.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Fenol Fenol juga dikenal dengan nama asam karboksilat, merupakan cairan bening yang beracun dengan bau yang khas. Rumus kimianya adalah C6H5OH dan memiliki struktur grup hidroksil (-OH) yang terikat dengan sebuah cincin phenyl yang juga merupakan senyawa aromatis. Fenol dapat dibuat dari oksidasi parsial benzen atau asam benzoat, dengan proses cumene, atau dengan proses Raschig. Fenol juga dapat diisolasi dari batubara. Fenol memiliki sifat antiseptik dan digunakan oleh Sir Joseph Lister (1827-1912) pada teknik pembedahan antiseptiknya. Fenol juga merupakan bahan aktif anastesi oral seperti Chloraseptic spray. Fenol juga merupakan bahan utama dari Carbolic Smoke Ball, sebuah alat yang dipasarkan di London pada abad ke 19 sebagai pengaman pengguna terhadap influenza dan penyakit lainnya.
Gambar 2.1 Struktur Fenol (http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2011)
Fenol juga digunakan dalam proses produksi obat obatan (merupakan bahan awal pada produksi aspirin), herbisida, dan resin sintetis (Bakelite, salah satu resin sintetis awal yang diproduksi, merupakan sebuah polimer dari fenol dengan formaldehid). (http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2011)
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat fisika fenol: 1. Rumus molekul
: C6H5OH
2. Berat molekul
: 94,11 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Tak berwarna
5. Densitas
: 1,07 gr/cm³
6. Titik didih
: 181,75 oC (pada 101,3 kPa)
7. Titik beku
: 40,9 oC (pada 101,3 kPa)
8. Kelarutan dalam air (20 oC)
: 8,3 g/100 ml
9. Bersifat korosif (Ullmann’s, 2005)
2.2 Bahan Baku Sumber bahan baku bukan pangan yang potensial untuk dieksploitasi adalah lignoselulosa. Lignoselulosa ditemui pada kayu, rumput, sisa penebangan hutan, limbah pertanian, dan lain lain. Umumnya, hanya kayu yang digunakan sebagai bahan dasar untuk produksi hidrolisat lignoselulosa. Komposisi utama kayu yaitu, selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Biomassa lignoselulosa sebagian besar terdiri dari campuran polimer karbohidrat (selulosa dan hemiselulosa), lignin, ekstraktif, dan abu. Kadangkadang disebut holoselulosa, istilah ini digunakan untuk menyebutkan total karbohidrat yang dikandung di dalam biomassa dan meliputi selulosa dan hemiselulosa. (Isroi, 2008) Salah satu sumber lignoselulosa yang terdapat dalam jumlah yang berlimpah dan murah harganya di Indonesia adalah limbah padat dari industri kelapa sawit. Sebuah pabrik kelapa sawit (PKS) dengan kapasitas 60 ton tandan/jam dapat menghasilkan limbah 100 ton/hari. Di Indonesia terdapat 470 pabrik pengolahan kelapa sawit. Limbah kelapa sawit mencapai 28,7 juta ton dalam bentuk cair dan 15,2 juta ton dalam bentuk padat per tahun. Limbah padat dari perkebunan kelapa sawit terdiri dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS), serat, cangkang, batang pohon dan pelepah daun. Dari kelima bahan tersebut, bahan yang paling besar kandungan selulosanya adalah TKKS sebesar 45,95%, disusul
Universitas Sumatera Utara
oleh batang pohon sebesar 45,7% dan serat sebesar 39,9%, sedangkan cangkang dan pelepah daun tidak mengandung selulosa. Adapun kandungan dan sifat kimia tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 2.1 Kandungan Tandan Kosong Kelapa Sawit No.
Parameter
Kandungan
1
Lignin
22,60 %
2
Selulosa
45,80 %
3
Holoselulosa
71,80 %
4
Pentosa
25,90 %
5
Kadar Abu
1,60 %
(Purwito dan Firmanti, 2005)
2.2.1 Lignin Lignin adalah molekul komplek yang tersusun dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimensi. Lignin adalah material yang paling kuat di dalam biomassa. Lignin sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia. Karena kandungan karbon yang relatif tinggi dibandingkan dengan selulosa dan hemiselulosa, lignin memiliki kandungan energi yang tinggi. Jumlah lignin yang terdapat dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi dan biasanya antara 2040%. (Isroi, 2008) Sebelum material lignoselulosa dipirolisis untuk menghasilkan fenol diperlukan serangkaian proses untuk memperoleh lignin dalam tandan kosong kelapa sawit. Selulosa dan hemiselulosa dipecah (dihidrolisis) menjadi monomer gula dengan cara enzimatis atau menggunakan asam (encer atau pekat) untuk memperoleh lignin yang nantinya akan menghasilkan fenol.
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Selulosa Selulosa merupakan konstituen utama kayu. Kira-kira 40-45% bahan kering dalam kebanyakan spesies kayu adalah selulosa terutama terdapat dalam dinding sel sekunder. Selulosa merupakan struktur dasar sel-sel tanaman, oleh karena itu merupakan bahan alam yang paling penting yang dibuat oleh organisme hidup. Pernyataan yang sama ini berlaku pada terdapatnya selulosa secara kuantitatif. Di dalam biosfer 27 x 1010 ton karbon terikat dalam organisme hidup, lebih 99% dari padanya adalah terikat dalam selulosa, yang berarti bahwa selulosa total dalam dunia nabati berjumlah sekitar 26,5 x 1010 ton. Didalam kayu, selulosa tidak hanya disertai dengan poliosa dan lignin, tetapi juga terikat erat dengannya, dan pemisahannya memerlukan perlakuan kimia yang intensif. Selulosa yang diisolasi tetap tidak murni. Untuk memperoleh selulosa murni 100 % dari kayu, α-selulosa harus mengalami perlakuan intensif lebih lanjut, seperti hidrolisis parsial, pelarutan dan pengendapan serta produk yang dihasilkan terdiri dari rantai molekul yang sangat pendek. (Fengel, D, dkk, 1995)
2.2.3 Hemiselulosa Hemiselulosa termasuk dalam kelompok polisakarida heterogen yang dibentuk melalui jalan biosintesis yang berbeda dari selulosa. Berbeda dengan selulosa yang merupakan homopolisakarida, hemiselulosa merupakan heteropolisakarida. Seperti halnya selulosa, kebanyakan hemiselulosa berfungsi sebagai bahan pendukung dalam dinding-dinding sel. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis oleh asam menjadi komponen-komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, D-manosa, D-galaktosa, D-xilosa, L-arabinosa, dan sejumlah kecil L-ramnosa di samping menjadi asam Dglukuronat, asam 4-0-metil-D-glukuronat, dan asam D-glukuronat. Kebanyakan hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi hanya 200. Jumlah hemiselulosa dari berat kayu kering biasanya antara 20 dan 30%. (Sjostrom, 1995)
Universitas Sumatera Utara
2.3 Bahan Pendukung Bahan-bahan pendukung yang digunakan dalam proses pembuatan fenol terdiri dari: air (H2O), metanol (CH3OH), nitrogen (N2) dan asam sulfat (H2SO4). 2.3.1 Air (H2O) Adapun sifat-sifat fisika air adalah sebagai berikut: 1. Berat molekul
: 18,015 gr/mol
2. Titik didih
: 1000C (pada 101,3 kPa)
3. Titik beku
: 00C (pada 101,3 kPa)
4. Densitas (250c)
: 0,998 gr/ml
5. Viskositas (pada kondisi standar, 1 atm)
: 8,949 mP
6. Tekanan uap (200c)
: 0,0212 atm
7. Panas pembentukan
: 6,013 kJ/mol
8. Panas spesifik (pada kondisi standar)
: 4,180 J/kg K
9. Panas penguapan
: 22,6.105 J/mol
10. Kapasitas panas
: 4,22 kJ/kg K
11. Tidak berbau, berasa dan berwarna (Kirk Othmer, 1968)
2.3.2 Metanol (CH3OH) Adapun sifat-sifat fisika metanol adalah sebagai berikut: 1.
Berat molekul
: 32 gr/mol
2.
Titik didih
: 64,70C (pada 101,3 kPa)
3.
Titik beku
: –97,90C (pada 101,3 kPa)
4.
Densitas (200C)
5. 6.
: 0,7915 gr/ml
0
Viskositas (15 C)
: 0,6405 cP 0
Kapasitas panas (25 C)
: 81,08 J/mol K 0
7.
Tegangan permukaan (15 C)
: 22,99 dyne/cm
8.
Temperatur kritik
: 2400C
9.
Tekanan kritik
: 78,5 atm
(Kirk Othmer, 1968)
Universitas Sumatera Utara
2.3.3 Nitrogen (N2) Adapun sifat-sifat fisika nitrogen adalah sebagai berikut: 1.
Berat molekul
: 14,0067 gr/mol
2.
Titik didih
: –195,80C (pada 101,3 kPa)
3.
Titik lebur
: –209,860C (pada 101,3 kPa)
4.
Temperatur kritis
: 126,260C
5.
Tekanan kritis
: 33,54 atm
6.
Densitas (250C, 1 atm)
: 1,25046 gr/l
7.
Panas peleburan
: 172,3 kal/mol
8.
Panas penguapan
: 1332,9 kal/mol
9.
Gas yang tidak berbau, berasa dan berwarna
10. Merupakan unsur diatomic (http://en. wikipedia.org/wiki/Nitrogen, 2011)
2.3.4 Asam Sulfat (H2SO4) Adapun sifat-sifat fisika asam sulfat adalah sebagai berikut: 1.
Berat molekul
: 98,079 g/mol
2.
Wujud
: Cair
3.
Warna
: Bening
4.
Titik didih
: 340 oC (pada 101,3 kPa)
5.
Titik beku
: 10,49 oC (pada 101,3 kPa)
6.
Densitas
: 1,9224 gr/cm3
7.
Specific Gravity (60 oF)
: 1,824
8.
Merupakan senyawa asam kuat yang higroskopis dan sangat stabil (Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.4 Pembuatan Fenol Secara umum, fenol dapat dibuat melalui 2 cara yaitu melalui sintesis kimia maupun melalui proses pirolisis.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Pembuatan Fenol Secara Kimiawi Pembuatan fenol melalui sintesis kimia dapat dilakukan dengan proses-proses sebagai berikut: a. Cumene Hidroperoksida Process (Hock Process) Reaksi oksidasi cumene berlangsung pada temperatur 130oC dan tekanan 1 atm dengan ditambahkan larutan alkali membentuk CHP. Larutan yang mengandung CHP, cumene yang tidak bereaksi dan alkali dilarutkan ke reaktor yang ke dua. Reaksi yang terjadi dalam reaktor berpengaduk ini adalah dekomposisi CHP menjadi aseton dan fenol, dengan katalis H2SO4 pada temperatur 95oC dan tekanan 3 atm. Crude fenol yang dihasilkan dari rekator kedua ini selanjutnya didinginkan dalam cooler sebelum dipisahkan dari produk sampingnya untuk memperoleh kemurnian 99,9% yield yang dihasilkan dari proses cumene ini adalah 93%. b. Oksidasi Asam Benzoat Oksidasi asam benzoat dipopulerkan pada tahun 1962 oleh Dow Chemical of Canada yang berlangsung dalam Asam Benzoat yang mengandung garam copper dan katalis. Oksidasi asam benzoat berlangsung pada temperatur 250oC dan tekanan atmosfir dengan katalis CuMg menjadi benzil salisilat acid yang selanjutnya dihidrolisa menjadi asam salisilat dan asam benzoat atau dekarboxylate menjadi phenil benzoat. Hidrolisa phenil benzoat menjadi fenol dan asam benzoat. c. Klorinasi Benzen Proses ini dikenalkan oleh Dow dan Bayer dimana reaksi dimulai dengan klorinasi benzen menjadi Monochlorobenzen, HCl dengan katalis FeCl3. Selanjutnya hidrolisa monochlorobenzen dengan 10 – 15% larutan soda kaustik pada temperatur 360 – 390oC dan tekanan 280 – 300 atm menghasilkan sodium phenat. Kemudian sodium phenat dicampur dengan HCl untuk mendapatkan fenol dan sodium chlorida. (Ullmann’s, 2005)
2.4.2 Pembuatan Fenol Melalui Proses Pirolisis Pirolisis adalah proses dekomposisi termal tanpa adanya oksigen. Pada pirolisis, molekul hidrokarbon besar biomassa dipecah menjadi molekul hidrokarbon yang lebih
Universitas Sumatera Utara
kecil. Pirolisis cepat menghasilkan bahan bakar cair, yang dikenal sebagai bio-oil dan menghasilkan gas dan arang padat (salah satu dari bahan bakar yang paling kuno, digunakan untuk pemanasan dan ekstraksi logam sebelum discovery batubara). Pirolisis merupakan konversi biomassa limbah menjadi bahan yang lebih berguna. (Basu, 2010) Bio oil yang dihasilkan dari proses pirolisis dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin, turbin dan boiler. Tetapi, jika bio oil diproses lebih lanjut dengan proses ekstraksi maka akan diperoleh bahan-bahan kimia salah satunya yaitu fenol. (Bridgwater, 2004) Indonesia memiliki keunggulan dalam hal biomassa lignoselulosa dibandingkan negara-negara beriklim dingin. Kalau negara-negara Eropa mencari bahan baku, di sini malah kebalikannya. Biomassa lignoselulosa di Indonesia, melimpah, murah, tapi juga banyak yang disia-siakan. Ada banyak potensi biomassa lignoselulosa di Indonesia. Sumber biomassa lignoselulosa antara lain adalah sebagai berikut: 1. Limbah pertanian/industri pertanian: jerami, tongkol jagung, sisa pangkasan jagung, onggok, dan lain-lain. 2. Limbah perkebunan: tandan kosong kelapa sawit (TKKS), bagase, sisa pangkasan tebu, kulit buah kakao, kulit buah kopi, dan lain-lain. 3. Limbah kayu dan kehutanan: sisa gergajian, limbah sludge pabrik kertas, dan lain-lain. 4. Sampah organik: sampah rumah tangga, sampah pasar, dan lain-lain. (Isroi, 2008)
2.5 Pemilihan Proses Pemilihan proses dilakukan sesuai dengan keuntungan dari tiap proses. Proses pembuatan fenol secara kimiawi memiliki kelebihan pada konsentrasi produk yang dihasilkan cukup tinggi, sehingga tidak memakai banyak energi untuk pemurniannya dan waktu reaksi yang lebih singkat dibandingkan dengan pirolisis. Proses pembuatan fenol dengan cara pirolisis memiliki kelebihan pada stok bahan baku yang cukup berlimpah di alam berupa biomassa. Sedangkan kelemahan proses ini
Universitas Sumatera Utara
antara lain adalah rangkaian proses untuk mendapatkan produk yaitu fenol relatif banyak. Proses yang dipilih dalam pembuatan fenol yaitu pirolisis. Alasan dipilihnya proses pirolisis yaitu: Melimpahnya limbah tandan kosong kelapa sawit di Indonesia, sehingga perlu dimanfaatkan menjadi produk yang lebih berguna dan bernilai ekonomis. Mengurangi polusi udara. Karena selama ini limbah tandan kosong kelapa sawit hanya dibakar untuk boiler. Pirolisis merupakan teknologi yang potensial untuk menghasilkan bahan bakar dan bahan-bahan kimia dari limbah tandan kosong kelapa sawit. Pirolisis merupakan teknologi yang menguntungkan dalam pengolahan biomassa. Bahan pendukung yang digunakan relatif tidak mahal dan mudah didapat. Tidak dibutuhkan peralatan bertekakan tinggi yang mahal.
2.6 Deskripsi Proses Pada proses pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit dengan cara pirolisis terdapat 3 proses utama yaitu: pre-treatment, pirolisis, dan pemurnian produk. 2.6.1 Tahap Pre Treatment Bahan baku yang berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dipindahkan dari gudang penyimpanan melalui bucket elevator menuju grinder dengan tujuan untuk memperkecil ukuran TKKS. TKKS yang keluar dari crusher diperkecil lagi ukurannya menggunakan Roll Ball Mill hingga kehalusan 100 mesh kemudian diangkut dengan bucket elevator ditampung dalam bin. Selanjutnya menuju tangki hidrolisa. Proses pre hidrolisa dilakukan dengan tujuan menghidrolisa hemiselulosa yang terkandung dalam TKKS menjadi xylose yang berupa cairan sehingga dapat dipisahkan. Pre hidrolisa dilakukan dengan cara menambahkan asam sulfat (H2SO4) yang berfungsi sebagai katalis dengan konsentrasi 4,4% dan air. Dalam hal ini % merupakan perbandingan persen berat antara asam sulfat (H2SO4) dengan air dari total bahan yang masuk.
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan asam sulfat dan air yaitu 1: 17 (Novitri, Amelia dan Listyani, 2009). Reaksinya adalah sebagai berikut: (C5H8O4)n
+
Hemiselulosa
nH2O Air
nC5H10O5 Xylose
Proses pre hidrolisa dilakukan pada suhu 373 K (1000C) dengan menggunakan medium pemanas steam. Pada tangki pre hidrolisa tebentuk xylose (C5H10O5) yang berupa liquid dan padatan yang tidak terhidrolisa yaitu lignoselulosa (campuran selulosa dan lignin). Konversi xylose yang terbentuk yaitu 90 % (Bedger, 2002). Lignoselulosa dan xylose (C5H10O5) yang terbentuk dipisahkan dengan menggunakan filter press dengan prinsip pemisahan fraksi padatan dan fraksi cair. Effisiensi dari alat ini adalah 95% (Asumsi). Lignoselulosa diangkut menuju tangki hidrolisa. Proses hidrolisa dilakukan dengan cara menambahkan asam sulfat (H2SO4) yang berfungsi sebagai katalis dengan konsentrasi 8% dan air. Perbandingan asam sulfat (H2SO4) dengan air adalah 1:10 (Novitri, Amelia dan Listyani, 2009) dari jumlah bahan yang masuk. Reaksinya sebagai berikut: (C6H10O5)n Selulosa
+
nH2O Air
nC6H12O6 Glukosa
Proses hidrolisa dilakukan pada tekanan 1 atm dan suhu 380 K (1800C) dengan menggunakan media pemanas steam. Pada proses tersebut selulosa dalam lignoselulosa akan terhidrolisa menjadi glukosa dan padatan yang tersisa sebagai hasil samping berupa lignin. Konversi glukosa yaitu 76% (Berger, 2002). Lignin dan glukosa dipisahkan dengan filter press dengan prinsip pemisahan fraksi padatan dan fraksi cair. Effisiensi dari alat ini adalah 95% (Asumsi). Cake yang keluar diangkut menuju rotary dryer dengan maksud mengurangi kadar air dari padatan lignoselulosa sampai 2% padatan kering.
2.6.2 Tahap Pirolisis Bahan keluaran dari rotary dryer yang berupa padatan dimasukkan dalam fluidized bed reaktor. Di dalam reaktor inilah terjadi proses pirolisis dengan pemanasan 5000C. Di dalam reaktor tersebut ditambahkan gas N2. Di dalam reaktor tersebut terjadi pemanasan
Universitas Sumatera Utara
dengan gas N2 sehingga bahan baku akan terpecah menjadi phenol dan turunannya, gas (CO2, CO, H2, CH4), char (arang) dan gas N2. Setelah dari reaktor kemudian dimasukkan ke dalam cyclone untuk memisahkan gas dengan char (arang). Effisiensi alat ini yaitu 98%. Partikel padatan akan turun ke bawah sedangkan gas akan menuju kondensor untuk mengubah fase condensable gas menjadi liquid. Liquid kemudian menuju cooler untuk mengalami pendinginan. Liquid didinginkan hingga suhu 300C kemudian menuju tangki penampung. Dari proses ini akan didapat phenol sebanyak 24,2% berat bahan baku (Fengel, D and Wegener, G. 1995) Reaksi Pirolisis Secara Umum: Biomassa + Heat
Phenol dan turunannya + gas (CO2, CO, H2, CH4)) +
arang
2.6.3 Tahap Pemurnian Produk Pemurnian produk terjadi dua tahap yaitu proses ekstraksi dan proses distilasi 2.6.3.1 Proses Ekstraksi Liquid dari tangki penampung akan menuju mixer untuk mengalami pencampuran dengan metanol. Perbandingan antara metanol dan liquid adalah 1:3 (Kawser and Nash, 2000) dari jumlah bahan yang masuk (liquid). Metanol berfungsi sebagai pelarut yang nantinya diharapkan bisa mengikat fenol beserta turunannya dari campuran lainnya. Setelah terjadi pencampuran maka akan terbentuk dua lapisan yaitu lapisan atas terdiri dari metanol, fenol dan turunannya sedangkan lapisan bawah adalah liquid yang tidak larut dengan metanol. Kemudian liquid menuju dekanter untuk mendapatkan lapisan atas. Effisiensi alat ini adalah 90% (Asumsi). Proses ekstraksi yang dilakukan sebannyak 3 kali karena fenol yang dihasilkan dari proses ekstraksi pertama hanya 40%. Kemudian lapisan atas dari dekanter 1, 2, dan 3 menuju tangki penampung. Sedangkan lapisan bawah yang tidak larut akan ditampung di tangki penampungan untuk pengolahan B3.
2.6.3.2 Proses Distilasi Lapisan atas dari tangki penampung yang diperoleh kemudian masuk ke dalam kolom distilasi I untuk memisahkan fenol dan turunan- turunannya. Distilasi sendiri
Universitas Sumatera Utara
digunakan untuk memisahkan fenol dan turunan-turunananya berdasarkan perbedaan titik didih. Pada 1 atm titik didih dari fenol yaitu 181,70C dan titik didih metanol yaitu 64,70C. Proses distilasi ini dilakukan pada tekanan 1 atm dan suhu 1850C. Produk atas dari proses distilasi terdapat metanol dan fenol sedangkan produk bawah adalah turunanturunan fenol. Setelah itu produk atas masuk ke dalam kolom distilasi II pada kondisi 1 atm dan 800C untuk mengalami pemisahan antara fenol dengan metanol sehingga didapatkan produk fenol sebanyak 99%.
Universitas Sumatera Utara
BAB III NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pra rancangan pabrik pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit adalah sebagai berikut: Kapasitas produksi
: 10.000 ton / tahun
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Waktu kerja per tahun
: 330 hari
3.1 Tangki Penampungan Bahan Baku Tabel 3.1 Neraca Massa Tangki Penampungan Bahan Baku Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/jam)
(Kg/jam)
1
2
Lignin
7464
7464
Selulosa
18228
18228
Hemiselulosa
13374
13374
Abu
2994
2994
H2O
17940
17940
Total
60000
60000
3.2 Reaktor Pra Hidrolisa Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor Pra Hidrolisa Komponen
Lignin
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/jam)
4
5
6
7
7464
-
-
7464
Universitas Sumatera Utara
Selulosa
18228
-
-
18228
Hemiselulosa
13374
-
-
1337,4
Abu
2994
-
-
2994
H2O
17940
-
30000
48019,44545
H2SO4 4,4%
-
79,2
-
79,2
H2O : H2SO4 4,4%
-
1720,8
-
-
Xylose
-
-
-
13677,95455
60000
30000
1800
91800
91800
Total
91800
3.3 Filter Press I Tabel 3.3 Neraca Massa pada Filter Press I Komponen
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu H2O H2SO4 Xylose
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
9
10
11
7464
7464
-
18228
18228
-
1337,4
1337,4
-
2994
2994
-
48019,44545
2400,9723
-
79,2
3,96
-
13677,95455
683,8977
-
-
-
45618,4732
-
-
75,24
-
-
12994,0568
33112,2300
58687,7700
Filtrat H2O H2SO4 Xylose Total 91800
91800
Universitas Sumatera Utara
3.4 Reaktor Hidrolisa Tabel 3.4 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/jam)
12
13
14
15
Lignin
7464
-
-
7464
Selulosa
18228
-
-
4374,72
Hemiselulosa
1337,4
-
-
1337,4
2994
-
-
2994
2400,972273
-
66224,46
67202,67086
3,96
5824,596055
-
5712,064134
Xylose
683,8977273
-
Glukosa
-
-
-
15392,53333
33112,23
5824,596055
66224,46
105161,2861
Abu H2O H2SO4
683,8977273
105161,2861
105161,2861
Total
3.5 Filter Press II Tabel 3.5 Neraca Massa pada Filter Press II Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
17 Lignin
7464
18
19
7464
-
Universitas Sumatera Utara
Selulosa Hemiselulosa Abu H 2O H2SO4 Xylose Glukosa
4374,72
4374,72
-
1337,4
1337,4
-
2994
2994
-
67202,67086
3360,1335
-
5712,064134
285,6032
-
683,8977273
34,1949
-
15392,53333
769,6267
-
-
-
63842,5373
-
-
5426,4609
-
-
649,7028
-
-
14622,9067
20619,6783
84541,6078
Filtrat H2O H2SO4 Xylose glukosa Total 105161,2861 105161,2861 3.6 Rotary Drier Tabel 3.6 Neraca Massa Rotary Drier Komponen
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu H2O H2SO4 Xylose Glukosa Massa teruapkan
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
20
21
22
7464
7464
-
4374,72
4374,72
-
1337,4
1337,4
-
2994
2994
-
3360,133543
67,2027
-
285,6032067
5,7121
-
34,19488636
0,6839
-
769,6266667
15,3925
-
Universitas Sumatera Utara
H2O H2SO4 Xylose Glukosa
-
-
3292,9309
-
-
279,8911
-
-
33,5110
-
-
754,2341
20619,6783
Total
16259,1112 4360,5671 20619,6783
3.7 Reaktor Pirolisis Tabel 3.7 Neraca Massa Reaktor Pirolisis Komponen
Alur Masuk (kg/ jam)
Alur Keluar (kg/jam)
21
24
7464
-
4374,72
-
1337,4
-
2994
-
67,20267086
-
5,712064134
-
0,683897727
-
15,39253333
-
-
2112,312
o- cresol
-
58,9656
m- cresol
-
732,9648
p- cresol
-
173,1648
Cathecol
-
150,7728
Syringol
-
102,2568
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu H2O H2SO4 Xylose Glukosa Fenol
Universitas Sumatera Utara
Pyrocathecol
-
161,2224
Guaiakol
-
182,868
phenol 2-6 dimethoxy
-
242,58
Eugenol
-
101,5104
Octane
-
93,3
actic acid
-
1261,416
1,2 benzanadiol
-
259,0008
Benzaldehyde
-
89,568
2 propanonhydroxy
-
123,9024
pentanoic acid
-
138,8304
Gas (CO, H2, CO2, CH4)
-
4584,300966
Gas N2
1,575
1,575
Abu
-
5688,6
Total
16259,11117
16259,11117
3.8 Cyclon Tabel 3.8 Neraca Massa Cyclon Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
24
25
26
Fenol
2112,312
2112,312
-
o- cresol
58,9656
58,9656
-
m- cresol
732,9648
732,9648
-
p- cresol
173,1648
173,1648
-
Cathecol
150,7728
150,7728
-
Syringol
102,2568
102,2568
-
Pyrocathecol
161,2224
161,2224
-
Guaiakol
182,868
182,868
-
phenol 2-6 dimethoxy
242,58
242,58
-
Universitas Sumatera Utara
Eugenol
101,5104
101,5104
-
Octane
93,3
93,3
-
actic acid
1261,416
1261,416
-
1,2 benzanadiol
259,0008
259,0008
-
Benzaldehyde
89,568
89,568
-
2 propanonhydroxy
123,9024
123,9024
-
pentanoic acid
138,8304
138,8304
-
Gas (CO, H2, CO2, CH4)
4584,300966
4494,158447
91,71751932
Gas N2
1,575
1,575
-
Abu
5688,6
-
5688,6
10478,79365
5780,317519
Total 16259,11117
16259,11117
3.9 Knock out Drum Tabel 3.9 Neraca Massa Knock Out Drum Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
29
30
31
Fenol
2112,312
42,24624
2070,06576
o- cresol
58,9656
1,179312
57,786288
m- cresol
732,9648
14,659296
718,305504
p- cresol
173,1648
3,463296
169,701504
cathecol
150,7728
3,015456
147,757344
Syringol
102,2568
2,045136
100,211664
pyrocatheol
161,2224
3,224448
157,997952
guaiakol
182,868
3,65736
179,21064
phenol 2-6 dimethoxy
242,58
4,8516
237,7284
Universitas Sumatera Utara
eugenol
101,5104
2,030208
99,480192
octane
93,3
1,866
91,434
acetic acid
1261,416
25,22832
1236,18768
1,2 benzanadiol
259,0008
5,180016
253,820784
benzaldehyde
89,568
1,79136
87,77664
2 propanonhydroxy
123,9024
2,478048
121,424352
pentanoic acid
138,8304
2,776608
136,053792
Gas (CO, H2, CO2, CH4)
4494,158447
4494,158447
-
Gas N2
1,575
1,575
-
Total
10478,79365
4613,851151
5864,942496
10478,79365
3.10 Tangki Pengaduk A Tabel 3.10 Neraca Massa Mixer A Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
33
34
35
Fenol
2070,06576
-
2070,06576
o- cresol
57,786288
-
57,786288
m- cresol
718,305504
-
718,305504
p- cresol
169,701504
-
169,701504
Cathecol
147,757344
-
147,757344
Syringol
100,211664
-
100,211664
Universitas Sumatera Utara
Pyrocatheol
157,997952
-
157,997952
Guaiakol
179,21064
-
179,21064
phenol 2-6 dimethoxy
237,7284
-
237,7284
Eugenol
99,480192
-
99,480192
Octane
91,434
-
91,434
acetic acid
1236,18768
-
1236,18768
1,2 benzanadiol
253,820784
-
253,820784
benzaldehyde
87,77664
-
87,77664
2 propanonhydroxy
121,424352
-
121,424352
pentanoic acid
136,053792
-
136,053792
Methanol
-
17594,82749
17594,82749
Total
5864,942496
17594,82749
23459,76998
23459,76998
23459,76998
3.11 Dekanter A Tabel 3.11 Neraca Massa Dekanter A Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
35
37
36
Fenol
2070,06576
1568,074813
501,990947
o- cresol
57,786288
57,39334124
0,39294676
m- cresol
718,305504
688,6394867
29,6660173
Universitas Sumatera Utara
p- cresol
169,701504
166,3244441
3,37705993
Cathecol
147,757344
145,2011419
2,55620205
Syringol
100,211664
99,03918753
1,17247647
Pyrocatheol
157,997952
157,997952
Guaiakol
179,21064
175,4472166
3,76342344
phenol 2-6 dimethoxy
237,7284
231,0957776
6,63262236
Eugenol
99,480192
98,31627375
1,16391825
Octane
91,434
91,434
-
acetic acid
1236,18768
1236,18768
-
1,2 benzanadiol
253,820784
253,820784
-
Benzaldehyde
87,77664
87,77664
-
2 propanon hydroxyl
121,424352
121,424352
-
pentanoic acid
136,053792
136,053792
-
Methanol
17594,82749
-
17594,82749
Total
23459,76998
5314,226883
18145,5431
23459,76998
23459,76998
3.12 Tangki Pengaduk B Tabel 3.12 Neraca Massa Mixer B Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
37
38
39
Universitas Sumatera Utara
Fenol
1568,074813
-
1568,074813
o- cresol
57,39334124
-
57,39334124
m- cresol
688,6394867
-
688,6394867
p- cresol
166,3244441
-
166,3244441
Cathecol
145,2011419
-
145,2011419
Syringol
99,03918753
-
99,03918753
Pyrocatheol
157,997952
-
157,997952
Guaiakol
175,4472166
-
175,4472166
phenol 2-6 dimethoxy
231,0957776
-
231,0957776
Eugenol
98,31627375
-
98,31627375
Octane
91,434
-
91,434
acetic acid
1236,18768
-
1236,18768
1,2 benzanadiol
253,820784
-
253,820784
Benzaldehyde
87,77664
-
87,77664
2 propanonhydroxy
121,424352
-
121,424352
pentanoic acid
136,053792
-
136,053792
Methanol
-
15942,68065
15942,68065
Total
5314,226883
15942,68065
21256,90753
21256,90753
21256,90753
3.13 Dekanter B Tabel 3.13 Neraca Massa Dekanter B
Universitas Sumatera Utara
Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
39
41
40
Fenol
1568,074813
1187,816671
380,258142
o- cresol
57,39334124
57,00306652
0,39027472
m- cresol
688,6394867
660,1986759
28,4408108
p- cresol
166,3244441
163,0145876
3,30985644
Cathecol
145,2011419
142,6891622
2,51197976
Syringol
99,03918753
97,88042904
1,15875849
Pyrocatheol
157,997952
157,997952
-
Guaiakol
175,4472166
171,762825
3,68439155
phenol 2-6 dimethoxy
231,0957776
224,6482054
6,4475722
Eugenol
98,31627375
97,16597335
1,1503004
Octane
91,434
91,434
-
acetic acid
1236,18768
1236,18768
-
1,2 benzanadiol
253,820784
253,820784
-
Benzaldehyde
87,77664
87,77664
-
2 propanon hydroxyl
121,424352
121,424352
-
pentanoic acid
136,053792
136,053792
-
Methanol
15942,68065
-
15942,68065
Total
21256,90753
4886,874796
16370,0327
21256,90753
21256,90753
Universitas Sumatera Utara
3.14 Tangki Pengaduk C Tabel 3.14 Neraca Massa Mixer C Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
41
42
43
Fenol
1187,816671
-
1187,816671
o- cresol
57,00306652
-
57,00306652
m- cresol
660,1986759
-
660,1986759
p- cresol
163,0145876
-
163,0145876
Cathecol
142,6891622
-
142,6891622
Syringol
97,88042904
-
97,88042904
Pyrocatheol
157,997952
-
157,997952
Guaiakol
171,762825
-
171,762825
phenol 2-6 dimethoxy
224,6482054
-
224,6482054
Eugenol
97,16597335
-
97,16597335
Octane
91,434
-
91,434
acetic acid
1236,18768
-
1236,18768
1,2 benzanadiol
253,820784
-
253,820784
Benzaldehyde
87,77664
-
87,77664
2 propanonhydroxy
121,424352
-
121,424352
pentanoic acid
136,053792
-
136,053792
Methanol
-
14660,62439
14660,62439
Total
4886,874796
14660,62439
19547,49918
19547,49918
19547,49918
Universitas Sumatera Utara
3.15 Dekanter C Tabel 3.15 Neraca Massa Dekanter C Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
43
45
44
Fenol
1187,816671
899,7711283
288,045543
o- cresol
57,00306652
56,61544567
0,38762085
m- cresol
660,1986759
632,9324706
27,2662053
p- cresol
163,0145876
159,7705973
3,24399029
Cathecol
142,6891622
140,2206397
2,46852251
Syringol
97,88042904
96,73522802
1,14520102
Pyrocatheol
157,997952
157,997952
-
Guaiakol
171,762825
168,1558057
3,60701933
phenol 2-6 dimethoxy
224,6482054
218,3805205
6,26768493
Eugenol
97,16597335
96,02913146
1,13684189
Octane
91,434
91,434
-
acetic acid
1236,18768
1236,18768
-
1,2 benzanadiol
253,820784
253,820784
-
Benzaldehyde
87,77664
87,77664
-
2 propanon hydroxyl
121,424352
121,424352
-
pentanoic acid
136,053792
136,053792
-
Methanol
14660,62439
-
14660,62439
Total
19547,49918
4553,306167
14994,1930
19547,49918
19547,49918
Universitas Sumatera Utara
3.16 Tangki Penampungan Tabel 3.16 Neraca Massa Tangki Penampungan Komponen
36 Fenol
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
40
44
46
501,9909468 380,2581422 288,0455427 1170,294632
o- cresol
0,392946758
0,39027472
0,387620852 1,170842331
m- cresol
29,66601732
28,4408108
27,26620531 85,37303343
p- cresol
3,37705993
3,309856437 3,243990294 9,930906661
Cathecol
2,556202051 2,511979756 2,468522506 7,536704313
Syringol
1,172476469 1,158758494
Guaiakol
3,76342344
3,684391548 3,607019325 11,05483431
phenol 2-6 dimethoxy
6,63262236
6,447572196 6,267684932 19,34787949
1,14520102
3,476435983
Eugenol
1,163918246 1,150300403 1,136841888 3,451060538
Methanol
17594,82749 15942,68065 14660,62439 48198,13252
Total
18145,5431
16370,03273 14994,19302 49509,76885 49509,76885
49509,76885
3.17 Distilasi I Tabel 3.16 Neraca Massa Distilasi I Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
47
48
49
Universitas Sumatera Utara
Fenol
1170,2946
1158,5917
11,7029
o- cresol
1,1708
0,0117
1,1591
m- cresol
85,3730
0,8537
84,5193
p- cresol
9,9309
0,0993
9,8316
Cathecol
7,5367
-
7,5367
Syringol
3,4764
-
3,4764
Guaiakol
11,0548
-
11,0548
phenol 2-6 dimethoxy
19,3479
-
19,3479
Eugenol
3,4511
-
3,4511
Methanol
48198,1325
48198,1325
-
Total
49509,7689
49357,6890
152,0799
49509,7689
49509,7689
3.18 Distilasi II Tabel 3.16 Neraca Massa Distilasi II Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
56
57
58
Fenol
1158,5917
11,5859
1147,0058
o- cresol
0,0117
-
0,0117
m- cresol
0,8537
-
0,8537
p- cresol
0,0993
-
0,0993
Methanol
48198,1325
48198,1325
-
Total
49357,6890
48209,7184
1147,9705
49357,6890
49357,6890
Universitas Sumatera Utara
BAB IV NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC
4.1 Reaktor Hidrolisa Tabel 4.1 Neraca Panas Reaktor Pra Hidrolisa Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Umpan 10327284,2421 Produk 17997135,1162 Panas Reaksi 5624975,6720 Q 13294826,5461 Total 23622110,7882 23622110,7882 4.2 Cooler I Tabel 4.2 Neraca Panas Cooler I Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 17997135,1162 17997135,1162
Keluar (kJ/jam) 13197899,0852 4799236,0310 17997135,1162
4.3 Reaktor Hidrolisa Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor Hidrolisis Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Umpan 33937326,3470 Produk 52182978,9447 Panas Reaksi - 16998454,6790 Q 1247197,9187 Total 35184524,2657 35184524,2657 4.4 Cooler II Tabel 4.4 Neraca Panas Cooler II
Universitas Sumatera Utara
Komponen Umpan Produk Q Total 4.5 Rotary Drier
Masuk (kJ/jam) 52182978,9447 52182978,9447
Keluar (kJ/jam) 13197899,0852 38985079,8594 52182978,9447
Tabel 4.5 Neraca Panas Rotary Drier Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Umpan 1771035,0477 Produk 2179735,4433 Q 408700,3956 Total 2179735,4433 2179735,4433 4.6 Kondensor I Tabel 4.6 Neraca Panas Kondensor 1 Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 16728281,8716 16728281,8716
Keluar (kJ/jam) 16345441,5066 382840,3650 16728281,8716
4.7 Cooler III Tabel 4.7 Neraca Panas Cooler III Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 16345441,5066 16345441,5066
Keluar (kJ/jam) 4274185,3351 12071256,1716 16345441,5066
4.8 Cooler IV Tabel 4.8 Neraca Panas Cooler IV Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 4274185,3351 4274185,3351
Keluar (kJ/jam) 467508,4096 3806676,9254 4274185,3351
4.9 Heater
Universitas Sumatera Utara
Komponen
Tabel 4.9 Neraca Panas Heater Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan
7784640,0715
-
Produk
-
66035040,6116
Q
58250179,7441
-
Total
66035040,6116
66035040,6116
4.10 Kondensor II Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor 2 Alur masuk (kJ/jam) Umpan
Alur keluar (kJ/jam)
121307934,5671
-
Produk
-
6063515,1659
Qc
-
115244419,4012
Total
121307934,5671
121307934,5671
4.11 Kondensor III Tabel 4.11 Neraca Panas Kondensor 3 Alur masuk (kJ/jam)
Alur keluar (kJ/jam)
Umpan
4680836,1890
-
Produk
-
234041,8095
Qc
-
4446794,3796
Total
4680836,1890
47637913,0386
4.12 Cooler Distilat 1 Tabel 4.12 Neraca Panas Cooler Distilasi 1 Komponen Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Umpan
6063515,1659
-
Produk
-
5078934,3410
Q
-983273,5350
Universitas Sumatera Utara
Total
6063515,1659
6063515,1659
4.13 Cooler Bottom 1 Tabel 4.13 Neraca Panas Cooler Bottom 1 Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Umpan
15215872,2576
-
Produk
-
Q Total
4733319,8789 -10482552,3788
15215872,2576
15215872,2576
4.14 Cooler Bottom 2 Tabel 4.14 Neraca Panas Cooler Bottom 2 Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Umpan
150556,4831
-
Produk
-
Q Total
525395,8240 -374839,3409
150556,4831
150556,4831
4.15 Reboiler 1 Tabel 4.15 Neraca Panas Reboiler 1
Umpan
Alur Masuk
Alur Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
15699957,9534
Bottom
14570890,3340
Vb
117448321,3508
Panas yang
116319253,7314
dibutuhkan Total
132019211,6848
132019211,6848
4.16 Reboiler 2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16 Neraca Panas Reboiler 2
Umpan
Alur Masuk
Alur Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
17996310,5873
Bottom
648818,0129
Vb
109916292,1947
Panas yang
91179952,1229
dibutuhkan Total
110565110,2076
110565110,2076
BAB V
Universitas Sumatera Utara
SPESIFIKASI PERALATAN
Kelangsungan dari suatu proses produksi sangat dipengaruhi oleh alat-alat dan instrumentasi yang digunakan. Pada bab ini akan dijelaskan secara rinci, dimensi dari alat-alat serta instrumentasi yang digunakan pada proses produksi pembuatan Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Proses Pirolisis.
5.1 Elevator Cangkang Kelapa Sawit (C-101) Fungsi
:
Mengangkut umpan TKKS menuju grinder CR101
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Bentuk
:
Spaced bucket elevator
Jumlah
:
2 unit
Kapasitas
:
F
= 33600 kg/jam
Tinggi elevator
:
H
= 15 ft = 4,75 m
Ukuran bucket
:
Jarak bucket
:
S
= 18 in = 0,457 m
Kecepatan bucket
:
v
= 298 ft/mnt = 90,830 m/mnt = 1,514 m/s
Kecepatan putaran
:
ω
= 43 rpm
Lebar belt
:
l
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
Daya motor
:
P
= 2 hp
Spesifikasi
(14 × 7 × 4¼) ft
Universitas Sumatera Utara
5.2 Screw Conveyor (C-102) Fungsi
:
Mengalirkan umpan TKKS ke reaktor prehidrolisa (R-101)
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Bentuk
:
Horizontal scew conveyor
Jumlah
:
2 unit
Jarak angkut
:
L
= 10 m
Laju alir bahan
:
F
= 30000 kg/jam (per unit conveyor)
Densitas bahan
:
ρ
= 1219,94 kg/m3
Daya conveyor
:
P
= 6 hp
Kapasitas conveyor
:
Q
= 4,9183 m3/jam
Fungsi
:
menghaluskan ukuran TKKS
Jenis
:
Roll ball mill
Bahan Konstruksi
:
Carbon steel
Jumlah
:
2 unit
Daya grinder
:
25 hp
Laju alir bahan
:
30000 kg/jam
:
Menurunkan temperatur campuran bahan keluaran
Spesifikasi
5.3 Grinder (CR-101)
Spesifikasi
5.4
Cooler (E-101) Fungsi
reaktor prehidrolisa dari 100oC ke 80oC Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
91.800 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
212
Diameter shell
:
23,25 in
:
Menurunkan temperatur campuran bahan keluaran
Spesifikasi
5.5
Cooler (E-102) Fungsi
reaktor hidrolisa dari 180oC ke 90oC Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
105.161, 2861 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
292
Diameter shell
:
35 in
Fungsi
:
memisahkan padatan dari hidrolisat
Jenis
:
plate and frame filter press
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel
Spesifikasi
5.6 Filter Press (FP-101)
Universitas Sumatera Utara
Jumlah Luas penyaringan Jumlah plate
:
1 unit 9,9632 m2
: :
10
Fungsi
:
memisahkan padatan dari hidrolisat
Jenis
:
plate and frame filter press
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel
Jumlah
:
1 unit
Luas penyaringan
:
6,8008 m2
Jumlah plate
:
7
5.7 Filter Press (FP-102)
5.8 Reaktor Prehidrolisis (R-101) Fungsi
:
tempat berlangsungnya prehidrolisis TKKS
Jenis
:
Continuous Stirred Tank Reactor
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Kapasitas
:
86,3369 m3
Diameter
:
3,2627 m
Tinggi
:
9,7880 m
Tebal
:
1/2 in
Diameter
:
3,2627 m
Tinggi
:
0,8157 m
Tebal
:
1
:
turbin impeller daun enam
Spesifikasi Silinder
Tutup
/2 in
Pengaduk Jenis
Universitas Sumatera Utara
Jumlah baffle
:
4 buah
Diameter
:
1,0876 m
Daya motor
:
15 hp
Diameter
:
3,2881 m
Tinggi
:
9,7880 m
Tebal
:
3
Jaket Pemanas
/8 in
5.9 Reaktor Hidrolisis (R-102) Fungsi
:
tempat berlangsungnya prehidrolisis TKKS
Jenis
:
Continuous Stirred Tank Reactor
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
87,8787 m3
Diameter
:
3,2820 m
Tinggi
:
9,8460 m
Tebal
:
1
Diameter
:
3,2820 m
Tinggi
:
0,8205 m
Tebal
:
1
Jenis
:
turbin impeller daun enam
Jumlah baffle
:
4 buah
Diameter
:
1,0940 m
Spesifikasi Silinder
/2 in
Tutup
/2 in
Pengaduk
Universitas Sumatera Utara
Daya motor
:
16 hp
Diameter
:
3,3074 m
Tinggi
:
9,8460 m
Tebal
:
1
Jaket Pemanas
5.10
/4 in
Rotary Dryer (Rd-101)
Fungsi
:
mengurangi kadar air dalam bahan hingga mengandung 2% air
Jenis
:
Steam tube dryer
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
24,4688 m3
Diameter
:
0,965 m
Panjang
:
4,572 m
Daya
:
2,2 hp
Spesifikasi
5.11
Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit
(T-101) Fungsi
:
Tempat penampungan TKKS
Bahan konstruksi
:
Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk
:
Persegi panjang
Jumlah
:
1 unit
Kebutuhan perancangan :
t
= 7 hari
Laju alir massa
:
F
= 6000 kg/jam
Densitas CKS
:
ρw
= 1219,936 kg/m3
Laju alir Volume CKS
:
Q
= 49,18289 m3/jam
Universitas Sumatera Utara
= 8262,726 m3/minggu Spesifikasi Volume landfill
:
V
= 9089 m3
Panjang landfill
:
p
= 21,3178 m
Lebar landfill
:
l
= 21,3178 m
5.12
Bin Umpan Cangkang Kelapa Sawit (T-102)
Fungsi
:
Tempat penyimpanan umpan TKKS
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Bentuk
:
Ellipsoidal Head Bin
Jumlah
:
2 unit
Laju alir massa
:
F
= 66138 lb/jam
Densitas CKS
:
ρw
= 76,1518 lb/ft3
:
R
= 4,96876 ft
Spesifikasi Jari-jari dalam bin
Tinggi total bin
:
Hc = 4,319 ft
= 1,317 m
Hh = 2,484 ft
= 0,757 m
H
= 4,5434 m
= 14,9063 ft
Hss = 8,103 ft Volume Bin
5.13 Fungsi
:
= 1,5145 m
Vbin = 868,583 ft
= 2,47 m 3
Tangki Penyimpanan H2SO4 (T-103) :
menyimpan H2SO4 cair untuk kebutuhan selama 2 hari
Universitas Sumatera Utara
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 (18Cr 8Ni)
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
3,3374 m
Tinggi
:
10,0123 m
Tebal
:
3
Diameter
:
3,3374 m
Tinggi
:
0,8344 m
Spesifikasi Silinder
/4 in
Tutup
5.14
Tangki Penyimpanan Metanol (T-104)
Fungsi
:
menyimpan methanol untuk kebutuhan 2 hari
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
7,8089 m
Tinggi
:
23,4249 m
Tebal
:
1 1/4 in
Spesifikasi Silinder
Universitas Sumatera Utara
Tutup Diameter
:
7,8089 m
Tinggi
:
1,9521 m
5.15
Pompa Asam Sulfat (P-101)
Fungsi
:
Memompa asam sulfat ke reaktor prehidrolisa
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
1
Debit
:
0,0004 ft3/s
5.16
/4 hp
Pompa Asam Sulfat (P-102)
Fungsi
:
Memompa asam sulfat ke reaktor hidrolisa
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
1
Debit
:
0,0311 ft3/s
5.17
/2 hp
Pompa Filter Press (P-103) Fungsi
:
Memompa keluaran reaktor prehidrolisa menuju filter press
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
1
Debit
:
0,8106 ft3/s
5.18
/2 hp
Pompa ke Reaktor Hidrolisa (P-104)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
:
Memompa keluaran filter press menuju reaktor hidrolisa
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
2 hp
Debit
:
0,2771 ft3/s
5.19
Pompa Filter Press (P-105) Fungsi
:
Memompa keluaran reaktor hidrolisa menuju filter press
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
1 1/4 hp
Debit
:
1,5253 ft3/s
5.20
Pompa Rotary Dryer (P-106) Fungsi
:
Memompa keluaran filter press menuju rotary dryer
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
1
Debit
:
0,1982 ft3/s
5.21
/4 hp
Blower (BL-201) Fungsi
:
mengangkut gas N2 menuju reactor pirolisis
Jenis
:
Centrifugal blower
Jumlah
:
1 unit
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Daya motor
:
1
5.22
/4 hp
Blower (BL-202) Fungsi
:
mengangkut gas N2 menuju reactor pirolisis
Jenis
:
Centrifugal blower
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Daya motor
:
9 hp
5.23
Cyclone (S-201) Fungsi
:
Memisahkan gas dan char yang berasal dari reaktor pirolisis (R-201)
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Bentuk
:
Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation (Vesuvius Cercast 3300 castable refractory)
Jumlah
:
1 unit
Massa gas
:
mg
Massa char
:
mchar = 5688,6 kg/jam
Massa total
:
mtotal = 16259,11 kg/jam
Densitas char
:
ρchar = 520,6 kg/m3
Kondisi operasi = 10570,51 kg/jam
Densitas campuran gas
:
ρg
= 0,254087297 kg/m3
Diameter partikel char
:
dpchar
= 200 μm
Viskositas gas
:
μg
= 0,035925488 kg/m.jam
laju alir volumetric
:
Q
= 153275,680 m3/jam = 42,576 m3/s
Spesifikasi
Universitas Sumatera Utara
Lebar inlet cyclone
:
W
= 0,91098 m
Kecepatan aliran masuk cyclone:
V
= 5,5714 m/s = 20057,16 m/jam
Tinggi inlet cyclone
:
H
= 2,27715 m
Panjang badan cyclone
:
Lb
= 6,83235 m
Panjang kerucut cyclone
:
Lc
= 11,38725 m
Diameter badan cyclone
:
D
= 2,0244 m
Diameter outlet gas
:
De
= 1,0122 m
Diameter pemecah vorteks
:
S
= 1,0122 m
Diameter outlet partikel
:
Dd
= 0,759194 m
5.24
Condenser (E-201)
Fungsi
:
mengubah fasa uap campuran bahan menjadi fasa cair
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
10.572,0862 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
16
Diameter shell
:
8 in
:
menurunkan temperatur campuran bahan dari
Spesifikasi
5.25 Fungsi
Cooler (E-202)
488°C ke 258°C Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
5984,6352 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
86
Diameter shell
:
15,25 in
:
menaikkan temperatur campuran bahan dari 30°C
Spesifikasi
5.26
Heater (E-204)
Fungsi
ke 80°C Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
30.047,54965 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
454
Diameter shell
:
31 in
Spesifikasi
5.27
Knock Out Drum (S-301)
Fungsi
:
Memisahkan fase liquid di dalam fase gas
Desain
:
Berupa bejana (tangki) vertikal dengan tutup dan alas berbentuk segmen elips (torispherical head)
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
:
Carbon Steel SA 285 A
Jumlah
:
1 unit
Kondisi operasi: Tekanan
:
P
=
101,3 kPa
Temperatur
:
T
=
301,15 K
Laju alir massa
:
F
=
10478,7936 kg/jam
Laju alir volume
:
Q
=
26594,155 m3/jam
Densitas gas umpan
:
ρg
=
0,394 kg/m3
Densitas liquid umpan : ρL
=
1073,1045 kg/m3
Dimensi Knock-out Drum Cross sectional area :
A
=
14,2854 ft2
Tinggi
:
L
=
8,52965 ft
=
2,5998 m
Diameter
:
D
=
4,2648 ft
=
1,2999 m
Tebal
:
ts
=
0,203367 inch =
0,005151 m
Desain tutup kepala atas dan bawah Tebal
:
tH
=
0,211398 inch =
5,3652 mm
Tinggi
:
H
=
14,2945 inch
363,08 mm
5.28
=
Tangki Pencampur A (MT-201)
Fungsi
:
mencampur liquid dengan metanol
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Universitas Sumatera Utara
:
37,0118 m3
Diameter
:
3,0470 m
Tinggi
:
4,5705 m
Tebal
:
1
Diameter
:
3,0470 m
Tinggi
:
0,7618m
Tebal
:
1
Jenis
:
turbin impeller daun enam
Jumlah baffle
:
4 buah
Diameter
:
1,0157 m
Daya motor
:
1
Kapasitas
Spesifikasi Silinder
/4 in
Tutup
/4 in
Pengaduk
5.29
/4 hp
Tangki Pencampur B (MT-202)
Fungsi
:
mencampur liquid dengan metanol
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
30,1305 m3
Diameter
:
3,0470 m
Tinggi
:
4,267 m
Spesifikasi Silinder
Universitas Sumatera Utara
:
1
Diameter
:
2,8451 m
Tinggi
:
0,7113 m
Tebal
:
1
Jenis
:
turbin impeller daun enam
Jumlah baffle
:
4 buah
Diameter
:
0,9484 m
Daya motor
:
1
Tebal
/4 in
Tutup
/4 in
Pengaduk
5.30
/4 hp
Tangki Pencampur C (MT-203)
Fungsi
:
mencampur liquid dengan metanol
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
27,7089 m3
Diameter
:
2,7667 m
Tinggi
:
4,11501 m
Tebal
:
1
Diameter
:
2,7667 m
Tinggi
:
0,6917 m
Tebal
:
1
:
turbin impeller daun enam
Spesifikasi Silinder
/4 in
Tutup
/4 in
Pengaduk Jenis
Universitas Sumatera Utara
Jumlah baffle
:
4 buah
Diameter
:
0,9222 m
Daya motor
:
1
5.31
/4 hp
Pompa metanol (P-201) Fungsi
:
Memompa metanol ke tangki pencampur A
Jenis
:
Centrifugal pump
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
:
Commercial steel
Daya motor
:
1
/2 hp
Tabel 5.1 Spesifikasi Pompa No
Jenis
Laju
OD
Alir
(ft)
ID (ft)
Q
Daya
Daya
(ft3/s)
(hp)
Standart
(lbm/sec) LC.31 Centrifugal pump
10,7750
(hp) 0,3750 0,353
0,2
0,4315
1
/2
0,3666
1
/2
LC.32 Centrifugal pump
9,7633
0,333
0,2957 0,1839
LC.33 Centrifugal pump
8,9781
0,333
0,2957 0,1839 1,1132
LC.34 Centrifugal pump
3,5917
0,7188 0,6651 0,0538 0,0268
1
/20
LC.35 Centrifugal pump
3,5917
0,7188 0,6651 0,0538 0,0268
1
/20
0,7188 0,6651 0,0538 0,0268
1
/20 /20
LC.36 Centrifugal pump
3,5917
1 1/4
LC.37 Centrifugal pump
3,2544
0,1979 0,1723 0,0488 0,0244
1
LC.38 Centrifugal pump
11,1123
0,333
0,2957 0,2230 0,0832
1
/4
LC.39 Centrifugal pump
3,2544
0,1979 0,1723 0,0488 0,0244
1
/20
LC.40 Centrifugal pump
10,0250
0,2917 0,2557 0,2014 0,0752
1
/4
LC.41 Centrifugal pump
2,9927
0,1979 0.1723 0,0449 0,0224
1
/20
LC.42 Centrifugal pump
2,9927
0,1979 0.1723 0,0449 0,0224
1
/20 /20 /4
LC.43 Centrifugal pump
2,7884
0,1979 0,1723 0,0444 0,0209
1
LC.44 Centrifugal pump
9,1824
0,2917 0,2557 0,1871 0,0689
1
Universitas Sumatera Utara
5.45 Reaktor Pirolisis (R-201) Fungsi
:
Tempat terjadinya pirolisis lignin sehingga terbentuk senyawa fenol dan turunannya, gas dan arang
Jenis
:
Fluidized bed tank reactor
Bentuk
:
Tungku pipa
Bahan konstruksi
:
Refractory dengan tube terbuat dari bahan chromenickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40)
Jumlah
:
1 unit
Jumlah tube
:
147 m
Luas permukaan
:
151,685 ft2
Mean bean length
:
10,587 ft
:
memisahkan bahan tak larut metanol dengan
Spesifikasi
5.46 Dekanter A (V-201) Fungsi
bahan yang larut metanol Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
9,6691 m3
Diameter
:
0,2613 m
Tinggi
:
1,3064 m
Spesifikasi Silinder
Universitas Sumatera Utara
:
1
Diameter
:
0,2613 m
Tinggi
:
0,0653 m
Tebal
:
1
Waktu pemisahan
:
0,2318 jam
:
memisahkan bahan tak larut metanol dengan
Tebal
/4 in
Tutup
/4 in
5.47 Dekanter B (V-202) Fungsi
bahan yang larut metanol Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
5,9264 m3
Diameter
:
1,1228 m
Tinggi
:
5,6141 m
Tebal
:
1
Diameter
:
1,1228 m
Tinggi
:
0,2807 m
Tebal
:
1
Waktu pemisahan
:
0,2313 jam
:
memisahkan bahan tak larut metanol dengan
Spesifikasi Silinder
/4 in
Tutup
/4 in
5.48 Dekanter C (V-203) Fungsi
bahan yang larut metanol
Universitas Sumatera Utara
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
6,6978 m3
Diameter
:
1,1696 m
Tinggi
:
5,8478 m
Tebal
:
1
Diameter
:
1,1696 m
Tinggi
:
0,2924 m
Tebal
:
3
Waktu pemisahan
:
0,2843 jam
Spesifikasi Silinder
/4 in
Tutup
/8 in
5.49 Tangki Penyimpanan N2 (T-201) Fungsi
:
menyimpan N2
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
1,1702 m
Tinggi
:
1,4627 m
Tebal
:
1 1/4 in
Spesifikasi Silinder
Tutup
Universitas Sumatera Utara
Diameter
:
1,1702 m
Tinggi
:
0,29251 m
Fungsi
:
Tempat penampungan TKKS
Bahan konstruksi
:
Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang
5.50 Landfill Arang (T-202)
beton Bentuk
:
Persegi panjang
Jumlah
:
1 unit
Temperatur
:
T
= 30°C (303,15 K)
Tekanan operasi
:
P
= 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan :
t
= 7 hari
Laju alir massa
:
F
= 91,7175 kg/jam
Densitas CKS
:
ρw
= 520,6 kg/m3
Laju alir Volume CKS
:
Q
= 0,17618 m3/jam
Kondisi penyimpanan
= 29,5977 m3/minggu Spesifikasi Volume landfill
:
V
= 32,5574 m3
Panjang landfill
:
p
= 1,8044 m
Lebar landfill
:
l
= 1,8044 m
5.51 Tangki Penyimpanan Gas Keluaran Knock Out Drum (T-203) Fungsi
:
menampung gas keluaran dari KOD
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar dan tutup elipsoidal
Universitas Sumatera Utara
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
10,8545 m
Tinggi
:
13,5681 m
Tebal
:
Spesifikasi Silinder
3
/4 in
Tutup Diameter
:
10,8545 m
Tinggi
:
2,7136 m
5.52 Tangki Penampungan Sementara (T-204) Fungsi
:
menampung liquid keluaran knock out drum
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
3,1679 m
Tinggi
:
9,5037 m
Tebal
:
1
Diameter
:
3,1679 m
Tinggi
:
0,79198 m
Spesifikasi Silinder
/2 in
Tutup
Universitas Sumatera Utara
5.53 Tangki Penampungan Sementara (T-205) Fungsi
:
menampung liquid keluaran dekanter A, B dan C
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
5,6447 m
Tinggi
:
16,9341m
Tebal
:
1 in
Diameter
:
5,6447 m
Tinggi
:
1,411 m
Spesifikasi Silinder
Tutup
5.54 Tangki Penampungan B3 (T-206) Fungsi
:
sebagai penampungan B3
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Temperatur
:
30 °C
Tekanan
:
1 atm
Kondisi Operasi
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi Silinder Diameter
:
3,6692 m
Tinggi
:
11,0077 m
Tebal
:
1
Diameter
:
3,6692 m
Tinggi
:
0,9173 m
/2 in
Tutup
5.55 Condenser Distilasi 1 (E-301) Fungsi
:
mengubah fasa uap campuran bahan menjadi fasa cair
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
49.357,6890 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
766
Diameter shell
:
39 in
Spesifikasi
5.56 Condenser Distilasi 2 (E-302) Fungsi
:
mengubah fasa uap campuran bahan menjadi fasa cair
Universitas Sumatera Utara
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
48.221,3044 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
12 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
295
Diameter shell
:
27 in
Spesifikasi
5.57 Cooler Distilasi 2 (E-303) Fungsi
:
menurunkan temperatur metanol dari 79 °C ke 30 °
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
37.098,6213 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
14 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
:
664
:
37 in
Spesifikasi
Jumlah tube Diameter shell
5.58 Cooler Bottom 2 (E-304)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
:
menurunkan temperatur fenol dari 182 °C ke 30 °
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
1.521,1517 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
14 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
232
Diameter shell
:
23 1/4 in
:
menurunkan temperatur produk bawah distilasi 1
Spesifikasi
5.59 Cooler Bottom 1 (E-305) Fungsi
dari 199 °C ke 30 ° Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
10.900,2634 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
14 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
454
Diameter shell
:
31 in
Spesifikasi
5.60 Reboiler Distilasi 1 (E-306)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
:
menaikkan temperatur campuran bahan dari 28°C ke 90°C
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
99.999,4648 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
14 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
664
Diameter shell
:
37 in
Spesifikasi
5.61 Reboiler Distilasi 1 (E-306) Fungsi
:
menaikkan temperatur campuran bahan dari 28°C ke 90°C
Jenis
:
1 – 2 shell and tube exchanger
Jumlah
:
1 unit
Kapasitas
:
259.281,7828 kg/jam
Diameter tube
:
1 in
Jenis tube
:
18 BWG
Panjang tube
:
14 ft
Pitch (PT)
:
1 1/4 in triangular pitch
Jumlah tube
:
522
Spesifikasi
Universitas Sumatera Utara
Diameter shell
:
33 in
Tabel LC.8 Spesifikasi Pompa No
Jenis
Laju Alir OD (lbm/sec)
ID (ft)
Q (ft3/s)
(ft)
Daya
Daya
(hp)
Standart (hp)
LC.62 Centrifugal pump
0,8343
0,0875 0,0687 0,0020122
0,0285
1
LC.63 Centrifugal pump
23,644
0,2479 0,2058 0,05703
0,8001
1
LC.64 Centrifugal pump
63,3298
0,3750 0,3505 0,1276
0,2359
1
/4
LC.65 Centrifugal pump
6,6753
0,1583 0,1342 0,01367
0,0253
1
/4
LC.66 Centrifugal pump
33,7214
0,2917 0,2557 0,00836
1,1774
1 1/4
LC.67 Centrifugal pump
0,9318
0,1096 0,0874 0,0198
0,03259
1
LC.68 Centrifugal pump
158,7837 0,5521 0,5054 0,5751
0,6464
1
LC.69 Centrifugal pump
0,9318
0,003454
1
0,0875 0,0687 0,003375
/4
/4
/4
5.62 Kolom Distilasi 1 (T-301) Fungsi
:
memisahkan metanol dari fenol dan turunannya
Jenis
:
sieve-tray
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
1,1570 m
Tinggi
:
4m
Spesifikasi Silinder
Universitas Sumatera Utara
:
1
Diameter
:
1,1570 m
Tinggi
:
0,2893 m
Tebal
:
1
Jumlah
:
10
Lokasi umpan
:
7
Jarak piring
:
0,40 m
Tebal
/2 in
Tutup
/2 in
Piring
5.63 Kolom Distilasi 2 (T-302) Fungsi
:
memisahkan metanol dan fenol
Jenis
:
sieve-tray
Bentuk
:
Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi
:
Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
1,3346 m
Tinggi
:
4m
Tebal
:
1
Diameter
:
1,3346 m
Tinggi
:
0,3337 m
Tebal
:
1
:
10
Spesifikasi Silinder
/4 in
Tutup
/4 in
Piring Jumlah
Universitas Sumatera Utara
Lokasi umpan
:
9
Jarak piring
:
0,40 m
5.64 Tangki Penyimpanan Metanol (T-301) Fungsi
:
menyimpan methanol untuk kebutuhan 1 hari
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
3,007 m
Tinggi
:
9,0267 m
Tebal
:
1 in
Diameter
:
3,007 m
Tinggi
:
0,7518 m
Spesifikasi Silinder
Tutup
5.65 Tangki Penyimpanan Fenol (T-302) Fungsi
:
menyimpan fenol untuk kebutuhan 1 hari
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Spesifikasi
Universitas Sumatera Utara
Silinder Diameter
:
2,3493 m
Tinggi
:
9,0267 m
Tebal
:
3
Diameter
:
2,3493 m
Tinggi
:
0,5873 m
/4 in
Tutup
5.66 Tangki Penampungan Bottom Product Distilasi 1 (T-303) Fungsi
:
menyimpan bottom product untuk kebutuhan 1 hari
Bentuk
:
silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-285 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
5,4163 m
Tinggi
:
16,2489 m
Tebal
:
1 in
Diameter
:
5,4163 m
Tinggi
:
1,354 m
Fungsi
:
menampung distilat pada kolom distilasi 1
Bentuk
:
silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Spesifikasi Silinder
Tutup
5.67 Accumulator 1 (V-301)
Universitas Sumatera Utara
Bahan
:
Carbon Steel SA-283 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
0,3989 m
Panjang
:
1,8006 m
Tebal
:
1/4 in
Diameter
:
0,3989 m
Panjang
:
0,0997 m
Fungsi
:
menampung distilat pada kolom distilasi 2
Bentuk
:
silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Bahan
:
Carbon Steel SA-283 grade C
Sambungan
:
Double welded butt joints
Jumlah
:
1 unit
Diameter
:
1,3264 m
Panjang
:
1,83368 m
Tebal
:
1/4 in
Diameter
:
1,3264 m
Panjang
:
0,3316 m
Tebal
:
1/4 in
Spesifikasi Silinder
Tutup
5.68 Accumulator 2 (V-302)
Spesifikasi Silinder
Tutup
Universitas Sumatera Utara
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik. Instrumen adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999). Fungsi instrumen adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumen bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel-variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan
Universitas Sumatera Utara
moisture content. Instrumen-instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine, 1985) : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya. Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control). (Perry, 1997) Berdasarkan konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :
Pengendalian secara manual Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini
merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.
Pengendalian secara otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis
menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:
Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah
Universitas Sumatera Utara
Sistem kerja lebih efisien
Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah
(Peters et.al., 2004) : 1.
Range yang diperlukan untuk pengukuran
2.
Level instrumentasi
3.
Ketelitian yang dibutuhkan
4.
Bahan konstruksinya
5.
Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
6.1.1 Tujuan Pengendalian Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan fenol dari tandan kosong kelapa sawit dengan proses pirolisis adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup : Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil. Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems). Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya : 1. Feedback control Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
Universitas Sumatera Utara
2. Feedforward control Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 3. Adaptive control Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor). 4. Inferential control Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika. Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses yang lain
Universitas Sumatera Utara
termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :
a.
Konsentrasi
b.
Kepadatan (density) dan spesific gravity
c.
Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)
d.
Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity) Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah
penganalisis (analyzer). SET POINT ELEMEN PENGENDALI ELEMEN PENGUKURAN
ELEMEN PENGENDALI AKHIR
ELEMEN PRIMER PROSES
GANGGUAN Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali. Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985): a. Elemen Primer (Primary Element)
Universitas Sumatera Utara
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.
Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.
Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.
b. Elemen Pengukuran (Measuring Element) Elemen Pengukuran berfungsi mengkonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
Tipe Konvensional
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
Tipe Smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.
c. Elemen Pengendali (Controlling Element) Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya. Untuk variabel proses yang lain misalnya: a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC) c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC) d. Level menggunakan Level Controller (LC)
Universitas Sumatera Utara
d. Elemen Pengendali Akhir Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:
Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.
Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).
Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a.
Actuator spring/per. Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator.
b.
Actuator aksi ganda (double acting) Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator.
Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen.
2. Pompa Listrik Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu:
Actuator Pompa Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektro-magnetik yang menggerakkan motor.
Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat. Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut:
1. Penunjuk (indicator) 2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator) 4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Universitas Sumatera Utara
Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik fenol ini mencakup: 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja: Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja: Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 3. Flow Controller (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja: Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC)
Universitas Sumatera Utara
Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja: Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point. Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja. Proses
pengendalian
pada
pabrik
ini
menggunakan
feedback
control
configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point). Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal
yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang
digunakan pada perancangan ini, yaitu : 1. Jenis-P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas. 2. Jenis-PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair. 3. Jenis-PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur. Tabel 6.1 Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan Variabel
Controller
Flow dan Tekanan Cairan
PI
Level Cairan
P atau PI
Universitas Sumatera Utara
Temperatur
PID
Komposisi
P, PI, PID
Sumber : Walas (1988)
6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian 1. Tekanan Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran / plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower. 2. Temperatur Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, heat exchanger, dan steam reformer . 3. Laju Alir Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan reaktor. 4. Perbandingan Laju Alir Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil pengukuran laju alir aliran yang satu menentukan (me-reset) set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor 5. Permukaan Cairan Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan lengan gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung akibat perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan cairan selalu mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaannya adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat boiler, dan tangki.
Universitas Sumatera Utara
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %. 4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa. 5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance. Tabel 6.2 Daftar Penggunanan Instrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Proses Pirolisis No
Nama alat
Instrumentasi
1
Tangki cairan
LI
2
Pompa
FC
Kegunaan Menunjukkan tinggi
cairan
dalam tangki Mengontrol laju alir cairan
Cooler, 3
Heater,
Kondensor dan Reboiler
Mengontrol temperatur dalam TC TI
4
dalam pipa
Knock Out Drum PC
Cooler/Heater Menunjukkan suhu dalam KO Drum Mengontrol tekanan dalam KO
Universitas Sumatera Utara
Drum LC
Reaktor Prehidrolisa 5
TC
dan Hidrolisa
Mengontrol tinggi cairan dalam KO Drum Mengontrol
suhu
dalam
reaktor Mengontrol ketinggian cairan
LC
dalam reaktor Mengontrol temperatur dalam
TC 6
Reaktor Pirolisis
Mengontrol PC
7
reactor
Tangki Berpengaduk
LI
tekanan
dalam
reaktor Mengetahui level cairan dalam tangki berpengaduk Mengontrol temperatur dalam
TC 8
Kolom destilasi
kolom distilasi Mengontrol
PC
tekanan
dalam
kolom distilasi Mengontrol laju alir dalam
9
Blower
FC
10
Dekanter
LIC
11
Akumulator
LC
Blower Mengetahui dan mengontrol tinggi cairan Mengontrol tinggi cairan
1. Tangki cairan
Gambar 6.3 Instrumentasi Tangki Cairan
Universitas Sumatera Utara
Tangki dapat berfungsi untuk tempat penyimpanan atau penampungan zat cair. Pada tangki ini dilengkapi dengan level indicator (LI) yang berfungsi untuk mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Prinsip kerja dari level indicator (LI) ini adalah dengan menggunakan pelampung (floater) sehingga isi tangki dapat terlihat dari posisi jarum penunjuk di luar tangki yang digerakkan oleh pelampung. Pengontrolan ketinggian permukaan cairan ini dilakukan dengan mengatur laju cairan yang masuk atau keluar dari tangki.
2. Pompa
Gambar 6.4 Instrumentasi Pompa Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow controller (FC) yang berfungsi untuk mengendalikan aliran agar kecepatan alirnya seperti yang diharapkan. Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.
3. Heater/ Cooler/ Kondensor dan Reboiler
Gambar 6.5 Instrumentasi Heater/ Cooler/ Kondensor dan Reboiler
Universitas Sumatera Utara
Instrumentasi pada heater, kondenser, reboiler, dan cooler mencakup temperature controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur bahan keluaran heater, kondenser, reboiler, dan cooler dengan mengatur bukaan katup steam atau air pendingin masuk.
4. Knock Out Drum
Gambar 6.6 Instrumentasi Knock out drum (KO Drum) Instrumentasi pada KO Drum mencakup temperature controller (TI) yang berfungsi untuk menunjukkan temperatur dalam KO Drum, pressure controller (PC) yang berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam KO Drum, dan level controller (LC) yang berfungsi untuk mengatur ketinggian cairan dalam KO Drum. 5. Reaktor Pre Hidrolisa dan Hidrolisa
Universitas Sumatera Utara
Gambar 6.7 Instrumentasi Reaktor
Instrumentasi pada reaktor meliputi level controller (LC) dan Temperature controller (TC). Level controller (LC) berfungsi untuk mengukur ketinggian cairan dalam reaktor. Sedangkan Temperature controller (TC) berfungsi untuk mengukur suhu yang ada di dalam reaktor. 6. Reaktor Pirolisis
Gambar 6.8 Instrumen Reaktor Pirolisis
Universitas Sumatera Utara
Reaktor merupakan tempat berlangsungnya reaksi. Instrumentasi pada reaktor mencakup pressure controller (PC) dan temperature controller (TC). PC berfungsi untuk mempertahankan tekanan dalam reaktor agar tetap pada tekanan yang di set. Sedangkan TC berfungsi untuk mempertahankan temperatur operasi dalam reaktor agar tetap pada suhu yang di set. 7. Tangki Berpengaduk
Gambar 6.9 Instrumentasi Tangki Berpengaduk
Instrumentasi pada tangki berpengaduk mencakup level indicator (LI) yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan didalam tangki pencampur. 8. Kolom Distilasi
Gambar 6.10 Instrumentasi Kolom Distilasi
Universitas Sumatera Utara
Instrumentasi pada kolom distilasi mencakup temperature indicator (TI) dan pressure controller (PC). Temperature indicator (TI) berfungsi untuk menunjukkan temperatur dalam kolom distilasi dimana pengontrolan temperaturnya dilakukan pada reboiler dan kondensor. Pressure controller (PC) berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam kolom distilasi dengan mengatur bukaan katup uap keluar dari kolom distilasi. 9. Blower Variabel yang dikontrol pada Blower adalah laju aliran, dimana untuk mengetahui laju aliran dipasang Flow controller (FC). Jika laju alir Kompressor atau Blower lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis valve keluaran (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan valve. Demikian pula jika laju alir lebih kecil dari yang diinginkan, maka secara otomatis valve keluaran akan memperbesar pembukaan valve.
Gambar 6.11 Instrumentasi pada Blower 10. Dekanter
Gambar 6.12 Instrumentasi Dekanter
Universitas Sumatera Utara
Instrumentasi yang dipakai pada dekanter adalah level indicator controller (LIC) yang berfungsi untuk menunjukkan/mengukur dan mengatur ketinggian (level) cairan dalam dekanter dimana cairan tersebut bekerja pada saat tertentu.
11. Akumulator Instrumentasi pada Akumulator mencakup Level Controller (LC) untuk mengatur ketinggian/ level fluida yang berada dalam tangki akumulator.
Gambar 6.13 Instrumentasi pada Akumulator
6.2 Keselamatan Kerja Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan
tersendiri. Divisi
tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk-petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya yang
Universitas Sumatera Utara
akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan. (Bernasconi, 1995) Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995) Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamatan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Lokasi pabrik Sistem pencegahan kebocoran Sistem perawatan Sistem penerangan Sistem penyimpanan material dan perlengkapan Sistem pemadam kebakaran Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu: Tidak boleh merokok atau makan Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi. Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan etanol dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran
Universitas Sumatera Utara
Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses. Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station. Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran. Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil. Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya. 2. Memakai peralatan perlindungan diri Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : Pakaian pelindung Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka. Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan. Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipapipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor. Sarung tangan Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan. Masker
Universitas Sumatera Utara
Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. (Bernasconi, 1995) 3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman 4. Pencegahan terhadap bahaya listrik Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya. Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan. (Bernasconi, 1995) 5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan. Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan. Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik
Universitas Sumatera Utara
Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/shock dan lain sebagainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah : a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik. b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) : Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi. Instalasi pemadam dengan CO2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozzle-nozzle. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.
Universitas Sumatera Utara
BAB VII UTILITAS Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi dalam sebuah pabrik. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi pabrik tersebut. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan uap air (steam) 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Kebutuhan listrik 6. Unit pengolahan limbah 7.1
Kebutuhan Uap air (Steam) Kebutuhan steam pada pabrik pembuatan Fenol adalah sebesar 145300,865
kg/jam, yaitu yang berasal dari keperluan reaktor prehidrolisis (R-102), reaktor hidrolisis (R-102), heater (E-204), reboiler I (E-306), reboiler II (E-307). Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan fenol dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Pabrik Nama Alat
Jumlah uap (kg/jam)
Reaktor Prehidrolisis (R-101)
6857,952
Reaktor Hidrolisis (R-102)
643,350
Heater (E-204)
30047,550
Reboiler I (E-306)
60001,678
Reboiler II (E-307)
47750,335
Total
145300,865
Universitas Sumatera Utara
Tambahan untuk faktor keamanan dan faktor kebocoran diambil sebesar 20 %. (Perry, et al., 2007) Jadi total steam yang dibutuhkan, Ws: Ws
= 1,2 × 145.300,865 kg/jam
= 174.361,038 kg/jam
Total steam yang menjadi kondensat = 145.300,865 kg/jam Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga Kondensat yang digunakan kembali
= 80% x 145.300,865 kg/jam = 116240,692 kg/jam
Kebutuhan tambahan untuk ketel uap = 20% × 145.300,865 kg/jam = 29060,173 kg/jam
7.2
Kebutuhan Air
7.2.1
Kebutuhan air pendingin
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan air umpan ketel uap, air pendingin, maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan Fenol adalah sebagai berikut: Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pabrik No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Nama Alat
Kode alat E-101 E-102 E-202 E-303 E-305 E-304 E-201 E-301 E-302
Cooler 1 Cooler 2 Cooler 3 Cooler destilat 2 Cooler bottom 1 Cooler bottom 2 Condenser Condenser destilat 1 Condenser destilat 2 Total
Faktor kemanan
Air Pendingin (kg/jam) 16362,891 132918,786 49090,076 1361,764 35740,035 1278,007 19380,934 392923,353 15161,249 664217,094
= 20%
Total Kebutuhan air pendingin, Wc = 1,2 × 664217,094
= 797060,513 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown (Perry, 2007). Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan : We = 0,00085 Wc (T2 – T1) dimana :
(Perry, et al, 2007)
Wc = jumlah air pendingin yang diperlukan = 664217,094kg/jam T1 = temperatur air pendingin masuk = 28 °C = 82 °F T2 = temperatur air pendingin keluar = 90 °C = 194 °F
We = 0,0085 × 664217,094 × (194 – 82) = 756091,603 kg/jam Air yang hilang karena drift loss sekitar 0,1 ~ 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 2008). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka : Wd = 0,002 × Wc = 0,002 × 664217,094 = 159412,103 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, sekitar 3 ~ 5 siklus (Perry, 2008). Ditetapkan 5 siklus, maka :
Wb
We S 1
Wb =
756091,603 5 1
(Perry, et al, 2007) = 189022,901 kg/jam
Sehingga make-up air pendingin yang diperlukan, Wm: Wm
= We + Wd + Wb = 756091,603 + 159412,103 + 189022,901 = 1133586,780 kg/jam
7.2.2
Kebutuhan air proses
1. Kebutuhan air proses Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan fenol adalah 96224,460 kg/jam yaitu yang berasal dari reaktor prehidrolisis (R-101) dan reaktor hidrolisis (R-102). Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan bioetanol ditunjukkan pada tabel 7.3.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik Kebutuhan
Jumlah air (kg/jam)
Reaktor Prehidrolisis (R-101)
30000
Reaktor Hidrolisis (R-102)
66224,460
Total
96224,460
7.2.3 a.
Kebutuhan air lainnya Kebutuhan air domestik Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40–100 ltr/hari (Metcalf, 1991). Diambil 80 liter/hari = 3,33 liter/jam ρair pada 30oC = 995,68 kg/m3
(Geankoplis, 2003)
Jumlah karyawan = 160 orang Maka total air domestik = 3,33 liter/jam × 160 = 532,8 ltr/jam × 0,99568 kg/liter = 531,029 kg/jam b.
Kebutuhan air laboratorium Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 1500 ltr/hari = 62,230 kg/jam.
c.
Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah Kebutuhan air untuk kantin dan rumah ibadah adalah 40 – 120 liter/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 120 liter/hari = 5 liter/jam ρair pada 30oC = 995,68 kg/m3
(Geankoplis, 2003)
Pengunjung rata – rata = 100 orang. Maka total kebutuhan airnya = 5 × 100 = 500 ltr/jam × 0,99568 kg/liter = 497,840 kg/jam d.
Kebutuhan air poliklinik Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 400 – 600 ltr/hari. (Metcalf dan Eddy, 1991). Maka diambil 600 ltr/hari = 24,892 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan Tempat Domestik Laboratorium Kantin dan tempat ibadah Poliklinik Total
Jumlah (kg/jam) 531,029 62,230 497,840 24,8920 1115,991
Total air untuk berbagai kebutuhan domestik, Wd
= 1115,991 kg/jam
Sehingga total kebutuhan air adalah : Total kebutuhan air Total kebutuhan air
= 29060,173 + 1133586,780 + 96224,460 + 1115,991 = 1230927,231 kg/jam
Sumber air untuk pabrik pembuatan fenol ini adalah dari Sungai Rokan, Kabupaten Bengkalis, Provinsi Riau. Dimana sungai Rokan dengan panjang 150 km memiliki potensi debit pada musim kemarau 80 m3/detik dan pada musim hujan 120 m3/detik (Buana, 2008). Adapun kualitas air Sungai Rokan, Riau dapat dilihat pada tabel 7.5 berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau No 1. 2.
Analisa I. FISIKA Bau Kekeruhan
3. 4. 5.
Rasa Warna Suhu
TCU 0 C
SMWW-211 SMWW-204 SMWW-212
Tidak berasa 150 25
6.
TDS
mg/l
APHA-208C
186
mg/l
SMWW-309B
130
mg/l mg/l
ASTM D-512 APHA-418A/B
1,3 Nil
mg/l
SMCA C-48
65
mg/l
ASTM D-516
0,0025
1. 2. 3. 4. 5.
II. KIMIA Total kesadahan dalam CaCO3 Chloride NH3-N Zat organik dalam KMnO4 (COD) SO4-
Satuan
Metode
Hasil
NTU
SMWW-206 SMWW-214A
Tidak berbau 115,16
APHA-428
D
0,00012
mg/l
APHA-117
A
Nil
6.
Sulfida
7.
+2
Cr
8.
NO3-
mg/l
ASTM D-3867
0,0031
9.
NO2
*
mg/l
ASTM D-3867
-
10. 11. 12.
Chlorine Ph Fe2+
mg/l mg/l mg/l
CCAM-M2 ASTM D-1293 AAS
Nil 6,6 10
13.
Mn2+
14. 15. 16. 17. 18. 19.
mg/l
AAS
0,016
2+
mg/l
AAS
0,0012
2+
mg/l
AAS
Nil
2+
mg/l
AAS
63
mg/l
AAS
Zn Pb
mg/l
Ca
2+
Mg
CO2 bebas Cu
2+
mg/l
87 E
ASTM D-513
132
AAS
0,0032
Sumber : Laboratorium PERTAMINA UP II DUMAI, 2008
Universitas Sumatera Utara
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu : 1. Screening 2. Sedimentasi 3. Klarifikasi 4. Filtrasi 5. Demineralisasi 6. Deaerasi
7.2.4
Screening
Penyaringan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikelpartikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991).
7.2.5
Sedimentasi Setelah air disaring pada Screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-
partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk menghilangkan padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan. 7.2.6
Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari
screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan koagulan yaitu larutan alum Al2(SO4)3 dan larutan abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi
Universitas Sumatera Utara
proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991). Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalen. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi : M3+ + 3H2O ↔ M(OH)3 ↓ + 3 H Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flokflok (flokulasi). Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) : Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6 H2O
↔ 2 Al(OH)3 ↓ + 12 Na+ + 6 HCO3- + 3 SO43-
2 Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6 H2O ↔ 4 Al(OH)3 ↓ + 12 Na+ + 6 CO2 + 6 SO43Reaksi koagulasi yang terjadi : Al2(SO4)3 + 3H2O + 3 Na2CO3 → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3 CO2 Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanen menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991) : CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3 ↓ CaCl4 + Na2CO3 → 2 NaCl + CaCO3 ↓ Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum untuk kekeruhan sebesar 146 NTU adalah 25 ppm (Quipro, 2008) terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004). Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan: Total kebutuhan air
= 1230927,231 kg/jam
Pemakaian larutan alum
= 19,719 ppm
Pemakaian larutan soda abu
= 0,54 × 19,719 = 10,648 ppm
Larutan alum yang dibutuhkan
= 19,719.10-6 × 1230927,231 = 24,2728 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Larutan abu soda yang dibutuhkan
7.2.7
= 10,648.10-6 × 1230927,231 = 13,1073 kg/jam
Filtrasi Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut
bersama air. Penyaring pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu: a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) b. Lapisan II terdiri dari antrasit c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil (gravel) Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses demineralisasi dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, tempat ibadah, dan poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Perhitungan kaporit yang diperlukan: Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 1115,991 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin Total kebutuhan kaporit
7.2.8
= 2 ppm
(Gordon, 1968) -6
= (2 ×10 × 1115,991)/0,7 = 0,003 kg/jam
Demineralisasi Air umpan ketel uap dan air pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari
garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas:
7.2.7.1 Penukar Kation (Cation Exchanger)
Universitas Sumatera Utara
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bertipe gel dengan merek IRR–122 (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi: 2H+R + Ca2+
→ Ca2+R + 2H+
2H+R + Mg2+ → Mg2+R + 2H+ 2H+R + Mn2+ → Mn2+R + 2H+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi: Ca2+R + H2SO4 → CaSO4 + 2H+R Mg2+R + H2SO4 → MgSO4 + 2H+R Mn2+R + H2SO4 → MnSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation Air Sungai Rokan mengandung kation Fe2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Ca2+, Mg2+ dan Cu2+ masing-masing 10 mg/L, 0,016 mg/L, 0,0012 mg/L, 63 mg/L, 87 mg/L, 132 mg/L, dan 0,0032 mg/L (Tabel 7.4). Total kesadahan kation = (10 + 0,016 + 0,0012 + 63 + 87 + 132 + 0,0032) mg/L = 160,020 mg/L = 0,160020 g/L Jumlah air yang diolah = 29060,173 kg/jam = Kesadahan air
29060,173 kg/jam 1000 L/m3 = 29191,535 L/jam 995,5 kg/m 3
= 0,16002 gr/L × 29191,535 L/jam × 24 jam/hari × 10-3 kg/gr = 112,110 kg/hari
Ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 29191,535 kg/jam = 129,107 gal/menit Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh : - Diameter penukar kation
= 5 ft – 0 in = 3,353 m3
- Luas penampang penukar kation
= 19,6 ft2
- Jumlah penukar kation
= 1 unit
= 1,820 m2
Universitas Sumatera Utara
Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 112,110 kg/hari Dari Tabel 12.5, Nalco, 1988, diperoleh : - Kapasitas resin
= 20 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant
= 6 lb H2SO4/ft3 resin
Kebutuhan resin = 112,110 kg/hari = 5,605 ft3/hari 3 20 kg/ft
Volume minimum resin pada 30 in = 49 ft3 (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Tinggi resin yang dibutuhkan per alat penukar kation =
Waktu regenerasi =
49 = 2,5 ft 19,6
49 ft 3 20 kg/ft 3 = 8,741 hari 112,110 kg/hari
3 Kebutuhan regenerant H2SO4 = 112,110 kgr/hari × 6 lb/ft 3
20 kgr/ft
= 33,633 lb/hari = 0,636 kg/jam
7.2.7.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat di dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410 (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi : 2ROH + SO42- → R2SO4 + 2 OHROH + Cl-
→ RCl
+ OH-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : R2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 ROH RCl
+ NaOH → NaCl
+ ROH
Perhitungan Kesadahan Anion Air Sungai Rokan, mengandung Anion : CO32-, SO42-, Sulfida, NO32-, masing-masing 130 mg/L, 0,0025 mg/L, 0,00012 mg/L, 0,0031 mg/L (Tabel 7.4). Total kesadahan anion = (130 + 0,0025 + 0,00012 + 0,0031) mg/L
Universitas Sumatera Utara
= 130,006 mg/L = 0,130 gr/L Jumlah air yang diolah = 29060,173 kg/jam = Kesadahan air
196.982,904 kg/jam 1000 L/m 3 = 29191,535 L/jam 3 995,5 kg/m
= 0,130 gr/L × 29191,535 L/jam × 24 jam/hari × 10-3 kg/gr = 91,082 kg/hari
Ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah = 29191,535 L/jam Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, 1988, diperoleh: - Diameter penukar anion
= 5 ft – 0 in
- Luas penampang penukar anion
= 19,6 ft2
- Jumlah penukar anion
= 1 unit Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air = 91,082 kg/hari Dari Tabel 12.7, The Nalco Water Handbook, 1988, diperoleh : - Kapasitas resin
= 12 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant
= 5 lb NaOH/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin =
91,082 kg/hari = 7,590 ft3/hari 12 kgr/ft 3
Volume minimum resin pada 30 in = 49 ft3 (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Tinggi resin yang dibutuhkan per alat penukar kation =
Waktu regenerasi =
49 = 2,5 ft 19,6
49 ft 3 12 kg/ft 3 = 6,456 hari 91,082 kg/hari
3 Kebutuhan regenerant NaOH = 91,082 kgr/hari × 5 lb/ft 3
12 kgr/ft
= 37,951 lb/hari = 0,717 kg/jam
7.2.9
Deaerator
Universitas Sumatera Utara
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 180°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan panas yang terdapat pada kondensat steam yang kembali ke dalam deaerator.
7.3
Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia untuk utilitas pada pabrik pembuatan fenol adalah sebagai berikut: 1. Al2(SO4)3 = 23,8456 kg/jam 2. Na2CO3
= 12,8766 kg/jam
3. Kaporit
= 0,003 kg/jam
4. H2SO4
= 0,636 kg/jam
5. NaOH
= 0,717 kg/jam
7.4
Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit Proses
= 54,5 hp
2. Unit Utilitas
= 107,3 hp
3. Ruang kontrol dan laboratorium = 35 hp 4. Penerangan dan kantor
= 35 hp
5. Bengkel
= 50 hp
6. Perumahan
= 100 hp
Total kebutuhan listrik = 54,5 + 107,3 + 35 + 35 + 50 + 100 = 394,550 hp × 0,7457 kW/hp = 294,2159 kW Faktor keamanan 20 %, maka kebutuhan listrik = 1,2 x 294,2159 = 353,059 kW Efisiensi generator 80 %, maka Daya output generator = 353,059 /0,8 = 441,3238 kW
Universitas Sumatera Utara
Untuk perancangan dipakai 4 unit generator diesel AC 700 kW, 220-240 Volt, 50 Hertz, 3 fase (2 unit pakai dan 2 unit cadangan).
7.5
Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang tinggi serta bahan baku yang tidak terkonversi. Keperluan Bahan Bakar Generator Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lbm (Perry, 1999) Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/L (Perry, 1999) Daya output generator = 441,3238 kW Daya generator yang dihasilkan = 441,3238 kW(0,9478 Btu/det)/kW3600 det/jam = 1505832,2593 Btu/jam Jumlah bahan bakar = (1505832,2593 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm) 0,45359 kg/lbm = 34,3923 kg/jam Kebutuhan solar = (34,3923 kg/jam) / (0,89 kg/liter) = 77,2860 liter/jam Keperluan Bahan Bakar Ketel Uap Uap yang dihasilkan ketel uap = 29060,1731 kg/jam Panas laten saturated steam (180C) = 2013,1 kJ/kg Panas yang dibutuhkan ketel = 29060,1731 kg/jam 2013,1 kJ/kg / (1,05506 kJ/Btu) = 55451217,4462 Btu/jam Efisiensi ketel uap = 85 %
(Reklaitis, 1987)
Panas yang harus disuplai ketel = (55451217,4462 Btu/jam) / 0,85 = 65236726,4073 Btu/jam
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lb
(Perry, 1997)
Jumlah bahan bakar = (65236726,4073 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm) 0,45359 kg/lbm = 1489,9661 kg/jam Kebutuhan solar = (1489,9661 kg/jam) / (0,89 kg/liter) = 1751,4052 liter/jam
Universitas Sumatera Utara
7.6
Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah pabrik pembuatan gas Hidrogen meliputi : 1. Limbah proses berupa limbah cair yaitu kondensat bekas yang tidak dapat digunakan kembali, limbah akibat zat-zat yang terbuang, bocor, atau tumpah. Khusus limbah dari bahan baku monomer dan katalis, berdasarkan PP RI Nomor 18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, termasuk kategori limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) dari sumber yang spesifik sehingga dalam penanganannya harus dikirim ke pengumpul limbah B3 sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia. 2. Limbah cair hasil
pencucian peralatan pabrik.
Limbah ini diperkirakan
mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah domestik dan kantor Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan cair. 4. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Limbah laboratorium termasuk kategori limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) sehingga dalam penanganannya harus dikirim ke pengumpul limbah B3 sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun. Dalam pengelolaan limbah B3 dikirim ke KIM 3, Medan, Indonesia.
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah dengan efisiensi mencapai 95 % (Metcalf, 1991 ; Perry, 1999).
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Pencucian peralatan pabrik diperkirakan = 80 L/jam 2. Laboratorium diperkirakan = 15 L/jam 3. Limbah domestik dan kantor Diperkirakan air buangan tiap orang untuk : - domestik = 10 L/hari
(Metcalf, 1991)
- kantor
(Metcalf, 1991)
= 25 L/hari
Jumlah karyawan = 160 orang Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor = 160 ((10 + 25) L/hari (1 hari / 24 jam)) = 233,333 L/jam Total air buangan pabrik = 80 + 15 + 233,333 = 328,333 L/jam = 0,328 m3/jam
7.6.1
Bak Penampungan (BP)
Fungsi
: tempat menampung air buangan sementara
Jumlah
: 1 unit
Laju volumetrik air buangan
= 0,328 m3/jam
Waktu penampungan air buangan = 10 hari Volume air buangan
= (0,328 10 24) = 78,80 m3/jam
Bak terisi 90 % maka volume bak =
78,80 = 87,556 m3 0,9
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : panjang bak (p) = 2 × lebar bak (l) dan tinggi bak (t) = lebar bak (l) Volume bak V = p × l × t 87,556 m3 = 2l × l × l l = 3,524 m
Jadi, panjang bak (p) = 7,049 m lebar bak (l) = 3,524 m
Universitas Sumatera Utara
tinggi bak (t) = 3,524 m luas bak A
= 24,843 m2
tinggi air
= 0,9 (3,524 m) = 3,172 m
7.6.2 Bak Pengendapan Awal (BPA) Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan. Laju volumetrik air buangan = 0,328 m3/jam = 7,880 m3/hari Waktu tinggal air = 2 jam = 0,08333 hari Volume bak (V)
(Perry, 1999)
= 7,880 m3/hari × 0,08333 hari × 24 = 15,760 m3
Bak terisi 90 maka volume bak =
15,760 = 17,511 m3 0,9
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: panjang bak (p)
= 2 × lebar bak (l) dan tinggi bak (t) = lebar bak (l)
Volume bak V
= p×l×t
17,511 m3
= 2l × l × l l
= 2,061 m
Jadi, panjang bak p = 4,122 m
7.6.3
lebar bak l
= 2,061 m
tinggi bak t
= 2,061 m
luas bak A
= 8,496 m2
tinggi air
= 1,855 m
Bak Netralisasi (BN)
Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah. Air buangan pabrik (limbah industri) yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5 (Hammer, 1998). Limbah cair bagi kawasan industri yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 sesuai dengan Kep.No.3/Menlh/01/1998. Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 gr Na2CO3 / 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU, 1999). Jumlah air buangan = 0,328 m3/hari = 7880 L/hari
Universitas Sumatera Utara
Kebutuhan Na2CO3 = (7880 L/hari)×(5000 mg/0,03 L)×(1kg/106mg)×(1hari/24 jam) = 1,642 kg/jam Laju alir larutan 30% Na2CO3 =
1,642 = 5,472 kg/jam 0 ,3
Densitas larutan 30% Na2CO3 = 1327 kg/m3 (Perry, 1999) Volume 30% Na2CO3 =
5,472 = 0,00412 m3/jam 1327
Laju alir limbah = 0,3283 m3/jam Diasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hari Volume limbah = (0,3283 + 0,00412) m3/jam 1 hari 24 jam/hari = 7,979 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak =
7,979 = 8,866 m3 0,9
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: panjang bak (p) = 2 × lebar bak (l) dan tinggi bak (t) = lebar bak (l) Volume bak V = p × l × t 8,866 m3 = 2l × l × l l = 1,643 m Jadi, panjang bak p = 3,285 m lebar bak l
= 1,643 m
tinggi bak t
= 1,643 m
luas bak A
= 5,397 m2
tinggi air
= 0,9 (1,643) = 1,478 m
7.6.4 Unit Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobik di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Data:
Universitas Sumatera Utara
Laju volumetrik (Q) = 0,328 m3/jam = 2081,676 gal/hari Karakteristik limbah untuk pabrik Fenol (MecCalf, 2003) adalah : - BOD5 (So)
= 350 mg/L
- Mixed Liquor Suspended Solid
= 400 mg/L
- Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X)= 315 mg/L Menurut Metcalf, 1991, untuk activated sludge diperoleh data sebagai berikut : - Efisiensi (E)
= 95 %
- Koefisien cell yield (Y)
= 0,8 mg VSS/mg BOD5
- Koefisien endogenous decay (Kd)
= 0,025 hari-1
Direncanakan : Waktu tinggal sel (c) = 10 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S) So S (Metcalf, 1991) 100 So E.S o S = So 100 0,95 350 17,5mg/L 350 Batas maksimum BOD Effluent S = 17,5 mg/L dapat diterima, dimana batas
E =
maksimum BOD5 menurut baku mutu limbah cair bagi kawasan industri sesuai dengan Kep.No.3/Menlh/01/1998 , adalah 50 mg/L 2. Penentuan Volume aerator (Vr)
θ c .Q.Y(So S) X(1 k d .θ c ) (10 hari)(2081,676 gal/hari)(0,8)(315 17,5) mg/L (315 mg/L)(1 0,025 10)
Vr
(Metcalf, 1991)
= 14062,879 gal = 53,234 m3 3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi (AR) Menurut Metcalf, 1991 diperoleh data sebagai berikut : - Direncanakan tinggi cairan dalam aerator
=3m
Universitas Sumatera Utara
- Perbandingan lebar dan tinggi cairan
=3:1
- lebar kolam aerator
=3×3m=9m
- Faktor kelonggaran
= 0,5 m di atas permukaan air
V =p×l×t 53,234 m3 = p × 9 × 3 p = 1,972 m Jadi, ukuran aerator : Panjang p = 1,972 m Lebar l
= 9,5 m
Tinggi t
= (3 + 0,5) m = 3,5 m
4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr)
Qe = Q = 2.913,818 gal/hari Xe = 0,001 X = 0,001 × 315 mg/L = 0,315 mg/L Xr = 0,999 X = 0,999 × 315 mg/L = 314,685 mg/L Px = Qw × Xr
(Metcalf, 1991)
Px = Yobs × Q × (So – S)
(Metcalf, 1991)
Yobs
Y 1 k dθc
Yobs
0,8 = 0,64 1 (0,025).(10)
(Metcalf, 1991)
Px = (0,64) (2981,676 gal/hari) (315 – 17,5) mg/L = 442981 gal mg/L hari Neraca massa pada tangki sedimentasi Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X – Qe Xe – Qw Xr
Universitas Sumatera Utara
0 = QX + QrX – Q(0,001X) - Px Qr
442981 Px 0,999Q = 0,999442981 X 315
= 673,307 gal/hari = 2,549 m3/hari 5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator ()
14062,879 Vr = = 6,756 hari Q 2081,676 6. Sludge Retention Time (SRT) θ
14062, ,879 = 9,990 hari 314,685 442981 7. Penentuan Daya yang Dibutuhkan SRT
Vr Qw
=
Tipe aerator yang digunakan adalah surface aerator. Kedalaman cairan = 3 m dan lebar kolom aerator = 9 m dari Tabel 10-11, Metcalf, 1991 diperoleh daya aerator sebesar 12 hp. 7.6.5
Tangki Sedimentasi (TS)
Fungsi
: mengendapkan flok biologis dari Tangki Aerasi (AR) dan sebagian diresirkulasi kembali ke Tangki Aerasi (AR)
Laju volumetrik air buangan = (2081,676 + 673,307) gal/hari = 2754,983 gal/hari = 10,429 m3/hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari (Perry, 1999) Waktu tinggal air = 2 jam = 0,0833 hari
(Perry, 1999)
Volume bak (V)
= 10,429 m3/hari × 0,0833 hari = 0,869 m3
Luas tangki (A)
= (10,429 m3/hari) / (33 m3/m2 hari) = 0,316 m3
A = ¼ D2 D = 0,634 m Kedalaman tangki, H = V/A = 0,869 / 0,316 = 2,75 m
Universitas Sumatera Utara
7.7
Spesifikasi Peralatan Utilitas
7.7.1 Screening Fungsi
: Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
: Bar screen
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Stainless steel
Ukuran screening
: Panjang
= 2m
Lebar
= 2m
Ukuran bar
: Lebar Tebal
Bar clear spacing
: 20 mm
Slope
: 30°
Jumlah bar
: 50 unit
= 5 mm = 20 mm
7.7.2 Pompa Screening (PU-01) Fungsi
: Memompa air dari sungai ke Bak Sedimentasi (BS-01)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 3 hp
Debit
: 0,3435 m3/detik
7.7.3 Bak Sedimentasi (BS-01) Fungsi
: Untuk mengendapkan partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring dan terikut dengan air
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Beton kedap air
Kondisi operasi
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Kapasitas
: 9847417,847 m3/hari
Panjang
: 37,661 m
Lebar
: 25,1073 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi
: 12,5537 m
Waktu tinggal
: 0,8191 jam
7.7.4 Pompa Sedimentasi (PU-02) Fungsi
: Memompa air dari Bak Sedimentasi (BS-01) ke Clarifier (CL)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 3 hp
Debit
: 0,3435 m3/detik
7.7.5 Tangki Pelarutan Alum (TP-01) Fungsi
: Membuat larutan alum Al2(SO4)3
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi pelarutan
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 42,740 m3
Diameter
: 3,396 m
Tinggi
: 5,095 m
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 unit
Daya motor
: 3 hp
7.7.6 Pompa Alum (PU-03) Fungsi
: Memompa larutan alum dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) menuju Clarifier (CL)
Jenis
: Centrifugal pump
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 1/20 hp
Debit
: 4,86 E-06 m3/detik
7.7.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-02) Fungsi
: Membuat larutan soda abu Na2CO3
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi pelarutan
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 23,706 m3
Diameter
: 2,791 m
Tinggi
: 4,186 m
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 unit
Daya motor
: 1 hp
7.7.8 Pompa Soda Abu (PU-04) Fungsi
: Memompa larutan soda abu dari Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-02) menuju Clarifier (CL)
Jenis
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 1/20 hp
Debit
: 2,76 E-06 m3/detik
7.7.9 Clarifier (CL)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 28C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 1236,506 m3
Diameter
: 10,799 m
Tinggi
: 14,399 m
Kedalaman air
: 5m
Daya motor
: 2 hp
7.7.10 Pompa Clarifier (PU-05) Fungsi
: Memompa air dari bak penampungan sementara hasil clarifier (BS) menuju Tangki Sand Filter (SF)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 3 hp
Debit
: 0,3435 m3/detik
7.7.11 Tangki Sand filter (SF) Fungsi
: Menyaring endapan (flok-flok) yang masih terikut dengan air yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 28C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 309,1228 m3
Diameter tangki
: 6,568 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tangki
: 8,758 m
Tinggi filter
: 3,011 m
7.7.12 Pompa Sand Filter (PU-06) Fungsi
: Memompa air dari Tangki Filtrasi (Sand Filter) ke Tangki utilitas 1 (TU-01)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 3 hp
Debit
: 0,3435 m3/detik
7.7.13 Tangki Utilitas 1 (TU-01) Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 28C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit (dengan 4 tangki)
Kapasitas
: 1854,737 m3
Diameter tangki
: 12,7612 m
Tinggi tangki
: 15,952 m
7.7.14 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-03) Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat H2SO4
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi pelarutan
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 8,897 m3
Diameter
: 2,013 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi
: 3,019 m
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 unit
Daya motor
: ¼ hp
7.7.15 Pompa Asam Sulfat (PU-10) Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (T-706) ke Cation Exchanger (S-701)
Jenis
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 1/20 hp
Debit
: 1,72 E-07 m3/detik
7.7.16 Cation Exchanger Fungsi
: Mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Resin yang digunakan : IRR-122 Silinder
Alas / Tutup
: - Diameter
: 3,353 m
- Tinggi
: 0,914 m
: - Diameter
: 3,353 m
- Tinggi
: 0,838 m
7.7.17 Pompa Cation Exchanger (PU-11) Fungsi
: Memompa air dari Cation Exchanger menuju Anion Exchanger
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 1 hp
Debit
: 8,11 E-03 m3/detik
7.7.18 Anion Exchanger Fungsi
: Mengikat anion yang terdapat dalam air
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 28C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Resin yang digunakan : IRA-410 Silinder
Alas / Tutup
: - Diameter
: 3,353 m
- Tinggi
: 0,914 m
: - Diameter
: 3,353 m
- Tinggi
: 0,838 m
7.7.19 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi
: Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi pelarutan
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 12,417 m3
Diameter
: 2,249 m
Tinggi
: 3,374 m
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 unit
Universitas Sumatera Utara
Daya motor
: 1/4 hp
7.7.20 Pompa NaOH (PU-11) Fungsi
: Memompa larutan NaOH dari Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) menuju Anion Exchanger
Jenis
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 1/20 hp
Debit
: 6,77 E-06 m3
7.7.21 Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi
: Memompa air dari Anion Exchanger menuju Deaerator (DE)
Jenis
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1
Daya motor
: 1 hp
Debit
: 8,11 E-03 m3/detik
7.7.22 Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) Fungsi
: Membuat larutan kaporit Ca(ClO)2
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi pelarutan
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 0,008 m3
Diameter
: 0,192 m
Tinggi
: 0,288 m
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Universitas Sumatera Utara
Jumlah baffle
: 4 unit
Daya motor
: 1/20 hp
7.7.23 Tangki Utilitas 2 (TU-02) Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan untuk kebutuhan domestik
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 28C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 12,802 m3
Diameter
: 2,353 m
Tinggi
: 3,5306 m
7.7.24 Pompa Domestik (P-712) Fungsi
: Memompa air dari Tangki Utilitas 2 menuju
kebutuhan
domestik Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 1/20 hp
Debit
: 1,48 E-04 m3/detik
7.7.25 Deaerator (DE) Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut di dalam air
Bentuk
: Vacuum Deaerator berbentuk vertical vessel dengan tutup elipsoidal
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Kondisi operasi
: Temperatur 90C ; Tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 57,715 m3
Silinder
: - Diameter - Tinggi
Tutup
: - Diameter - Tinggi
: 4,005 m : 12,016 m : 4,005 m : 4,005 m
7.7.26 Pompa Deaerator (PU-17) Fungsi
: Memompa air dari Deaerator (DE) ketel uap (KU)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 4 1/4 hp
Debit
: 8,11 E-03 m3/detik
7.7.27 Ketel Uap (KU) Fungsi
: Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: Water tube boiler
Bahan konstruksi
: Carbon steel
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 6652,8650 kg/jam
Panjang tube
: 9,144 m
Diameter tube
: 5 in
Jumlah tube
: 336 unit
7.7.28 Water Cooling Tower (CT)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Mendinginkan air dari temperatur 90C menjadi 28C
Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi
: Carbon steel
Kondisi operasi
: Suhu air masuk menara = 90 oC Suhu air keluar menara = 28 oC
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 0,1874 m3/detik
Luas menara
: 620,74 m2
Tinggi
: 30,076 m
Daya
: 62,4 hp
7.7.29 Pompa Water Cooling Tower (PU-16) Fungsi
: Memompa air pendingin dari Water Cooling Tower (CT) untuk keperluan air pendingin proses
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 20 hp
Debit
: 0,185 m3/detik
7.7.30 Pompa Air Proses (PU-18) Fungsi
: Memompa air pendingin dari tangki utilitas 1 untuk keperluan air proses
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 3 hp
Debit
: 0,0268 m3/detik
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah 7.7.31 Bak Penampungan (BP) Fungsi
: Tempat menampung air buangan sementara
Bentuk
: Persegi panjang
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Beton kedap air
Kondisi operasi
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Kapasitas
: 78,8 m3
Panjang
: 7,049 m
Lebar
: 3,524 m
Tinggi
: 3,524 m
7.7.32 Pompa Bak Penampung (PL-01) Fungsi
: Memompa cairan limbah dari Bak Penampungan (BP) ke Bak Pengendapan Awal (BPA)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: ¼ hp
7.7.33 Bak Pengendapan Awal (BPA) Fungsi
: Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Bentuk
: Persegi panjang
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Beton kedap air
Kondisi operasi
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Kapasitas
: 15,760m3
Panjang
: 4,122 m
Lebar
: 2,061 m
Tinggi
: 2,061 m
Universitas Sumatera Utara
7.7.34 Bak Netralisasi (BN) Fungsi
: Tempat menetralkan pH limbah
Bentuk
: Persegi panjang
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Beton kedap air
Kondisi operasi
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Kapasitas
: 8,866 m3
Panjang
: 3,285 m
Lebar
: 1,643 m
Tinggi
: 1,643 m
7.7.35 Tangki Aerasi (AR) Fungsi
: Mengolah limbah
Bentuk
: Persegi panjang
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Beton kedap air
Kondisi operasi
: Temperatur 28C ; Tekanan 1 atm
Kapasitas
: 53,234 m3
Panjang
: 1,972 m
Lebar
: 9,5 m
Tinggi
: 3,5 m
Daya motor
: 12 hp
7.7.36 Pompa Tangki Aerasi (PL-02) Fungsi
: Memompa cairan limbah dari Tangki Aerasi (AR) ke Tangki Sedimentasi (TS)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 1/4 hp
Universitas Sumatera Utara
7.7.37 Tangki Sedimentasi (TS) Fungsi
: Mengendapkan flok biologis dari Tangki Aerasi (AR) dan sebagian diresirkulasi kembali ke Tangki Aerasi (AR)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Beton kedap air
Kondisi operasi
: Temperatur 30C ; Tekanan 1 atm
Kapasitas
: 10,429 m3/hari
Diameter
: 0,634 m
Tinggi
: 2,75 m
7.7.38 Pompa Tangki Sedimentasi (PL-03) Fungsi
: Memompa air resirkulasi dari Tangki Sedimentasi (TS) ke Tangki Aerasi (AR)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor
: 1/4 hp
Universitas Sumatera Utara
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK Tata letak peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan pabrik merupakan syarat penting untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik yang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenis dan jumlah peralatan dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya yang terperinci sebelum pendirian pabrik.
8.1
Lokasi Pabrik Secara geografis, penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan serta
kelangsungan dari suatu industri kini dan pada masa yang akan datang karena berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di sekitar lokasi pabrik (Peters, 2004). Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan Fenol ini direncanakan berlokasi di Dumai, Riau.
Gambar 8.1 Peta lokasi pabrik Fenol
Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah : a. Bahan baku
Universitas Sumatera Utara
Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku dan daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar. Bahan baku pabrik yaitu Tandan Kosong Kelapa Sawit disuplai dari Perusahaan Perkebunan Kelapa Sawit dimana jumlahnya sekitar 250 Perusahaan yang tersebar di Provinsi Pekanbaru. Bahan baku pendukung seperti air untuk proses didapat dengan mudah dari sungai Rokan dan metanol diperoleh dari
PT. KMI Kalimantan Timur.
Sedangkan, asam sulfat diperoleh dari PT. Bratachem Cikarang Bekasi. b. Transportasi Pabrik ini direncanakan didirikan dekat dengan jalan raya (lintas Dumai – Pekanbaru) dan Pelabuhan Dumai sehingga mempermudah transportasi untuk pengiriman produk. Bahan baku yang berbentuk padatan d diangkut dengan menggunakan
truk.
Sedangkan
produk
yang dihasilkan
diangkut
dengan
menggunakan kapal, dan truk. c. Pemasaran Kebutuhan akan Fenol terus meningkat, sehingga pemasaran produk ini cukup menguntungkan. Selain itu, daerah lokasi pabrik diusahakan dekat dengan pelabuhan dan bandar udara sehingga mempermudah untuk melakukan ekspor. d. Kebutuhan air Air yang dibutuhkan dalam proses diperoleh dari Daerah Aliran Sungai (DAS) Rokan yang mengalir di sekitar pabrik untuk proses, sarana utilitas dan kebutuhan domestik. e. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar Listrik untuk kebutuhan pabrik diperoleh dari generator Steam. Disamping itu, disediakan juga cadangan dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) Wilayah III Riau – Pekanbaru. f. Tenaga kerja Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para pencari kerja. Di daerah ini tersedia tenaga kerja terdidik maupun yang tidak terdidik serta tenaga kerja yang terlatih maupun tidak terlatih. g. Biaya tanah
Universitas Sumatera Utara
Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang terjangkau.
h. Kondisi iklim dan cuaca Seperti daerah lain di Indonesia, maka iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Pada tengah tahun pertama mengalami musim kemarau dan tengah tahun berikutnya mengalami musim hujan. Walaupun demikian perbedaan suhu yang terjadi relatif kecil. i. Kemungkinan perluasan dan ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan di sekeliling lahan tersebut belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu pemukiman penduduk. j. Sosial masyarakat Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan Fenol karena akan menjamin tersedianya lapangan kerja bagi mereka. Selain itu pendirian pabrik ini diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya.
8.2
Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari
komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Desain yang rasional harus memasukkan unsur lahan proses, storage (persediaan) dan lahan alternatif (areal handling) dalam posisi yang efisien dan dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut (Peters, 2004) : 1. Urutan proses produksi. 2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan / perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang. 3. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, steam proses, tenaga listrik dan bahan baku
Universitas Sumatera Utara
4. Pemeliharaan dan perbaikan. 5. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja. 6. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. 7. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. 8. Masalah pembuangan limbah cair. 9. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja.
Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti (Peters, 2004) : 1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling. 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown. 3. Mengurangi ongkos produksi. 4. Meningkatkan keselamatan kerja. 5. Mengurangi kerja seminimum mungkin. 6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.
8.3
Perincian Luas Tanah Pendirian pabrik pembuatan Fenol ini direncanakan menggunakan tanah
berukuran 296,314 × 131,695 m. Luas areal tanah adalah 39023 m². Rincian letak pabrik pembuatan Fenol ini dapat dilihat pada Tabel 8.1, sedangkan tata letaknya dapat dilihat pada Gambar 8.2 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah No
Nama Bangunan
Luas (m2)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 19 18
Pos Keamanan Parkir Taman Ruang Kontrol Areal Proses + Produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Musholla Gudang Peralatan Bengkel Gudang Bahan Areal Utilitas Pembangkit Listrik Area Perluasan Jalan Perumahan Karyawan Total
75 300 2500 700 19350 834 290 202 182 280 180 180 180 4070 200 3500 4000 2000 39023 m2
Universitas Sumatera Utara
N W
E S
Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Fenol Keterangan Gambar: No 1 2 3 4
Nama Bangunan Pos Keamanan Parkir Taman Ruang Kontrol
Universitas Sumatera Utara
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Areal Proses + Produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Musholla Gudang Peralatan Bengkel Gudang Bahan Areal Utilitas Pembangkit Listrik Area Perluasan Jalan Perumahan Karyawan
Universitas Sumatera Utara
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN Masalah organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini menyangkut efektivitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan dalam memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur dan baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada, secara otomatis organisasi akan berkembang (Madura, 2000).
9.1
Organisasi Perusahaan Perkataan organisasi, berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat,
anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : “Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih” (Siagian,1992). Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi (Sutarto, 2002) yaitu: 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992): 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsionil
Universitas Sumatera Utara
3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf
9.1.1
Bentuk Organisasi Garis Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit,
pimpinan dan semua karyawan saling kenal, dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : 1. Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu tangan 2. Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali 3. Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu : 1. Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran 2. Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter 3. Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang 9.1.2
Bentuk Organisasi Fungsionil Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak mempunyai
bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 1. Pembagian tugas-tugas jelas 2. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin 3. Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsifungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 1. Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya
Universitas Sumatera Utara
2. Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi
9.1.3
Bentuk Organisasi Garis dan Staf Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah :
1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya 2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah : 1. Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan 2. Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang sukar diharapkan 9.1.4
Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk
organisasi fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Siagian,1992). Dari uraian di atas
dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa
bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit menggunakan bentuk organisasi garis dan staf. Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Fenol ditampilkan pada Gambar 9.1.
9.2 Manajemen Perusahaan Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen. Dengan kata
Universitas Sumatera Utara
lain bahwa manajemen bertindak memimpin, merencanakan, menyusun, mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian,1992). Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktorfaktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992). Pada perusahaan besar, manajemen dibagi dalam tiga kelas (Siagian,1992), yaitu: 1. Top manajemen 2. Middle manajemen 3. Operating manajemen Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syaratsyarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000), yaitu: 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan yang diambil 7. Berjiwa besar
Universitas Sumatera Utara
9.3
Bentuk Hukum Badan Usaha Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari perusahaan
itu secara terus-menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) : 1.
Perusahaan Perorangan
2.
Persekutuan dengan Firma
3.
Persekutuan Komanditer
4.
Perseroan Terbatas
5.
Koperasi
6.
Perusahaan Negara
7.
Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha dalam Pra rancangan Pabrik Fenol dari Tandan Kosng
Kelapa Sawit ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya. Syarat-syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit Rp.20.000.000,- (dua puluh juta rupiah) atau 25 % dari modal dasar, tergantung mana yang lebih besar dan harus telah ditempatkan dan telah disetor Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan
Universitas Sumatera Utara
4. Pengumuman dalam tambahan berita Negara Dasar-dasar pertimbangan pemilihan bentuk perusahaan PT adalah sebagai berikut : 1. Kontinuitas perusahaan sebagai badan hukum lebih terjamin, sebab tidak tergantung pada pemegang saham, dimana pemegang saham dapat berganti-ganti 2. Mudah memindahkan hak pemilik dengan menjual sahamnya kepada orang lain 3. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham 4. Tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan 5. Penempatan pemimpin atas kemampuan pelaksanaan tugas
9.4
Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab
9.4.1
Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah
Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS (Sutarto,2002) : 1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali 9.4.2
Dewan Komisaris Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham
dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah : 1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan 2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham
Universitas Sumatera Utara
3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur secara berkala 4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas Direktur 9.4.3
Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris.
Adapun tugas-tugas Direktur adalah : 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjian-perjanjian dengan pihak ketiga
5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Teknik dan Produksi, Manajer Umum dan Keuangan, Manajer R&D (Research and Development). 9.4.4
Sekretaris Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah surat-menyurat
untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu Direktur dalam menangani administrasi perusahaan. 9.4.5
Manajer Teknik dan Produksi Manajer teknik dan produksi bertanggung jawab langsung kepada direktur.
Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan operasi pabrik baik proses maupun teknik. Manajer ini dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian teknik dan kepala bagian produksi. 9.4.6
Manajer Umum dan Keuangan
Universitas Sumatera Utara
Manajer umum dan keuangan bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam mengawasi dan mengatur keuangan, administrasi, pemasaran dan personalia. Dalam menjalankan tugasnya manajer umum dan keuangan dibantu oleh dua kepala bagian yaitu kepala bagian umum dan personalia dan kepala bagian keuangan dan administrasi.
9.4.7
Manajer R & D (Research and Development) Manajer R & D bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam usaha
pengembangan proses produksi dan perbaikan kualitas produksi dari pabrik. Dalam menjalankan tugasnya manajer R & D dibantu oleh dua kepala bagian yaitu kepala bagian QC/QA (quality control / quality analyst) dan kepala bagian R & D.
9.5 Sistem Kerja Pabrik Fenol dari tandan kosong kelapa sawit ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu : 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 45 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah: Senin – Kamis -
Pukul 08.00 – 12.00 WIB Waktu kerja
-
Pukul 12.00 – 13.00 WIB Waktu istirahat
-
Pukul 13.00 – 17.00 WIB Waktu kerja
Jum’at -
Pukul 08.00 – 12.00 WIB Waktu kerja
-
Pukul 12.00 – 14.00 WIB Waktu istirahat
-
Pukul 14.00 – 17.00 WIB Waktu kerja
Universitas Sumatera Utara
Sabtu -
Pukul 08.00 – 14.00 WIB Waktu kerja
2. Karyawan Shift Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi pekerjaan bergilir (shift work). Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift, yaitu tiap shift bekerja selama 8 jam dan 15 menit pergantian shift dengan pembagian sebagai berikut : Shift I (pagi)
: 08.00 – 16.15 WIB
Shift II (sore)
: 16.00 – 00.15 WIB
Shift III (malam) : 00.00 – 08.15 WIB Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift Regu
Hari 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
I
I
I
II
II
II
-
-
III
III
III
-
B
II
II
II
-
-
III
III
III
-
I
I
I
C
-
-
III
III
III
-
I
I
I
II
II
II
D
III
III
-
I
I
I
II
II
II
-
-
III
3. Karyawan borongan Apabila diperlukan, maka perusahaan dapat menambah jumlah karyawan yang dikerjakan secara borongan selama kurun jangka waktu tertentu yang ditentukan menurut kebijaksanaan perusahaan.
Universitas Sumatera Utara
9.6
Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan/ pabrik, dibutuhkan susunan
karyawan seperti pada struktur organisasi. Jumlah karyawan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya Jabatan
Jumlah
Pendidikan
Direktur
1
Teknik Kimia (S1)
Dewan Komisaris
3
Ekonomi/Teknik (S1)
Sekretaris
1
Akutansi (S1)/ Kesekretariatan (D3)
Manajer Teknik dan Produksi
1
Teknik Kimia (S2)
Manajer R&D
1
Teknik Industri/Kimia (S2)
Manajer Umum dan Keuangan
1
Ekonomi/Manajemen (S2)
Kepala Bagian Keuangan dan Adm.
1
Ekonomi/Manajemen (S1)
Kepala Bagian Umum dan Personalia
1
Hukum (S1)
Kepala Bagian Teknik
1
Teknik Industri (S1)
Kepala Bagian Produksi
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Bagian R&D
1
MIPA Kimia (S1)
Kepala Bagian QC/QA
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi Proses
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi Utilitas
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi Mesin Instrumentasi
1
Teknik Mesin (S1)
Kepala Seksi Listrik
1
Teknik Elektro (S1)
Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik
1
Teknik Mesin (S1)
Kepala Seksi Keuangan
1
Akuntansi (S1)
Kepala Seksi Pemasaran
1
Manajemen Pemasaran (S1)
Kepala Seksi Administrasi
1
Sekretaris (D3)
Kepala Seksi Humas
1
Ilmu Komunikasi (S1)
Kepala Seksi Personalia
1
Psikologi / Manajemen (S1)
Kepala Seksi Keamanan
1
ABRI
Universitas Sumatera Utara
Karyawan Proses
32
Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)
10
MIPA Kimia (S1)/Kimia Analis (D3)
Karyawan Utilitas
10
Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)
Karyawan Unit Pembangkit Listrik
7
Teknik Elektro/Mesin
Karyawan Instrumentasi Pabrik
7
Teknik Instrumentasi Pabrik (D4)
Karyawan Pemeliharaan Pabrik
10
Teknik Mesin(S1)/Politek. Mesin (D3)
Karyawan Bag. Keuangan
3
Akutansi/Manajemen (D3)
Karyawan Bag. Administrasi
3
Ilmu Komputer (D1)
Karyawan Bag. Personalia
4
Akutansi/Manajemen (D3)
Karyawan Bag. Humas
4
Akutansi/Manajemen (D3)
Karyawan Penjualan/ Pemasaran
5
Manajemen Pemasaran (D3)
Petugas Keamanan
11
SLTP/STM/SMU/D1
Karyawan Gudang / Logistik
10
SLTP/STM/SMU/D1
Dokter
1
Kedokteran (S1)
Perawat
2
Akademi Perawat (D3)
Petugas Kebersihan
10
SLTP/SMU
Supir
5
SMU/STM
Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D
Jumlah
9.7
160
Fasilitas Tenaga Kerja Selain upah resmi, perusahaan juga memberikan beberapa fasilitas kepada setiap
tenaga kerja antara lain: 1. Fasilitas cuti tahunan 2. Tunjangan hari raya dan bonus 3. Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga/ ahli waris tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar tempat kerja
Universitas Sumatera Utara
4. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma 5. Penyediaan sarana transportasi/ bus karyawan 6. Penyediaan kantin, tempat ibadah, dan sarana olah raga 7. Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, pelindung mata, dan sarung tangan) 8. Fasilitas kendaraan untuk para manager dan bagi karyawan pemasaran dan pembelian 9. Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu tahun sekali 10. Bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh karyawan yang berprestasi
9.8
Sistem Penggajian Penggajian
karyawan
didasarkan
kepada
jabatan,
tingkat
pendidikan,
pengalaman kerja, keahlian dan resiko kerja. Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan Jabatan Dewan Komisaris Direktur Sekretaris Manajer Teknik & Produksi Manajer R & D Manajer Umum dan Keuangan Kepala Bagian Keuangan & Administrasi Kepala Bagian Umum & Personalia Kepala Bagian Teknik Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian R & D Kepala Bagian QC/QA Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Utilitas
Jumlah 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Gaji/bulan Rp20.000.000 Rp22.000.000 Rp7.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000,000 Rp7.000.000
Jumlah Gaji/bulan Rp60.000.000 Rp22.000.000 Rp7.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000,000 Rp7.000.000
Universitas Sumatera Utara
Kepala Seksi Mesin Instrumentasi Kepala Seksi Listrik Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Pemasaran Kepala Seksi Humas
1 1 1 1 1 1
Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Keamanan Karyawan Proses Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D Karyawan Utilitas Karyawan Unit Pembangkit Listrik Karyawan Instrumentasi Pabrik Karyawan Pemeliharaan Pabrik Karyawan Bagian Keuangan Karyawan Bagian Administrasi Karyawan Bagian Personalia Karyawan Bagian Humas Karyawan Penjualan/Pemasaran Petugas Keamanan Karyawan Gudang / Logistik Dokter Perawat Petugas Kebersihan Supir Total
1 1 32 10
9.9
10 7 7 10 3 3 4 4 5 10 10 2 4 10 5 160
Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000
Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp80.000.000 Rp25.000.000
Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp5.000.000 Rp2.000.000 Rp1.000.000 Rp1.500.000
Rp25.000.000 Rp17,500,000 Rp17.500.000 Rp25.000.000 Rp7.500.000 Rp7.500.000 Rp10.000.000 Rp10.000.000 Rp12.500.000 Rp25.000.000 Rp25.000.000 Rp10.000.000 Rp8.000.000 Rp10.000.000 Rp7.500.000 Rp560.000.000
Tata Tertib
Setiap pekerja diwajibkan :
Universitas Sumatera Utara
1.
Melaksanakan semua tugas yang diterima dan menggunakan wewenang yang diberikan sesuai dengan Peraturan Perusahaan ini dan ketentuan hukum yang berlaku, senantiasa memerhatikan kepentingan perusahaan atau atasannya.
2.
Mematuhi ketentuan jam kerja penuh.
3.
Mengerjakan sendiri semua tugas dan tanggung jawab yang dibebankan kepadanya dan tidak diperkenankan mengalihkan kepada orang lain, kecuali atas perintah atau persetujuan atasannya.
4.
Senantiasa menjaga dan memelihara dengan baik semua barang milik perusahaan yang dipercayakan kepadanya, dan segera melaporkan kepada atasannya apabila terjadi kerusakan atau kehilangan.
5.
Setiap saat bersikap sopan dan mampu bekerjasama dengan atasan atau pekerja lainnya.
6.
Setiap hari memeriksan dan mengatur semua perlengkapan kerja di tempat masing-masing, baik sebelum memulai maupun pada saat mengakhiri pekerjaan.
7.
Mengenakan Kartu Tanda Pengenal pada baju bagian atas yang mudah terlihat selama jam kerja dan pada waktu melaksanakan tugas.
8.
Menjaga kebersihan lingkungan kerja.
9.
Memakai atau menggunakan alat-alat keselamatan / perlengkapan kerja bagi pekerja yang diharuskan.
10.
Mencegah kemungkinan timbulnya bahaya yang dapat merugikan orang lain maupun investasi perusahaan.
11.
Melaporkan segera kepada atasan atau yang berwenang atas terjadinya kecelakaan / gangguan keamanan di lingkungan kerja.
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
BAB X ANALISA EKONOMI Sebuah pabrik harus dievaluasi kelayakan berdirinya dan tingkat pendapatannya sehingga perlu dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya, perlu juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan. Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain: 1. Modal investasi / Capital Investment (CI) 2. Biaya produksi total / Total Cost (TC) 3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM) 4. Titik impas / Break Even Point (BEP) 5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI) 6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT) 7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)
10.1 Modal Investasi Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari :
Universitas Sumatera Utara
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari: 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi: -
Modal untuk tanah
-
Modal untuk bangunan
-
Modal untuk peralatan proses
-
Modal untuk peralatan utilitas
-
Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol
-
Modal untuk perpipaan
-
Modal untuk instalasi listrik
-
Modal untuk insulasi
-
Modal untuk investaris kantor
-
Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan
-
Modal untuk sarana transportasi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp 557.990.517.174,-
Universitas Sumatera Utara
2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -
Modal untuk pra-investasi
-
Modal untuk engineering dan supervisi
-
Modal biaya legalitas
-
Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)
-
Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)
Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp 209.406.506.605,Maka total modal investasi tetap (MIT), Total MIT = MITL + MITTL = Rp 557.990.517.174 + Rp 209.406.506.605 = Rp 767.397.023.779,-
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3-4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi: -
Modal untuk biaya bahan baku proses, utilitas, dan pengolahan limbah
-
Modal untuk kas.
Universitas Sumatera Utara
Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya. -
Modal untuk mulai beroperasi (start-up).
-
Modal untuk piutang dagang.
Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD Dengan : PD
IP HPT 12
= piutang dagang
IP
= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)
HPT
= hasil penjualan tahunan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 867.660.569.447,Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap (MIT) + Modal Kerja =
Rp 905.901.987.307 + Rp 878.740.966.529
=
Rp 1.635.057.593.226,-
Modal investasi berasal dari : -
Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 dari modal investasi total
Modal sendiri adalah Rp 981.034.555.936,-
Pinjaman dari bank sebanyak 40 dari modal investai total Pinjaman bank adalah Rp 654.023.037.290,-
Universitas Sumatera Utara
10.1.3 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi: 10.1.3.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi:
-
-
Gaji tetap karyawan
-
Bunga pinjaman bank
-
Depresiasi dan amortisasi
-
Biaya perawatan tetap
-
Biaya tambahan industri
-
Biaya administrasi umum
-
Biaya pemasaran dan distribusi
-
Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan
-
Biaya hak paten dan royalti
-
Biaya asuransi
Pajak Bumi dan Bangunan (PBB)
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap (FC) adalah sebesar Rp 792.733.660.408,-
Universitas Sumatera Utara
10.1.3.2 Biaya Variabel / Variable Cost (VC) Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: -
Biaya bahan baku proses dan utilitas
-
Biaya variabel tambahan, meliputi biaya perawatan dan penanganan lingkungan, pemasaran dan distribusi.
-
Biaya variabel lainnya
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel (VC) adalah sebesar Rp 257.665.593.983
Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 792.733.660.408 + Rp 257.665.593.983 = Rp 1.050.399.254.391,-
10.2 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk Fenol adalah sebesar Rp 2.293.203.177.552. Maka laba penjualan sebesar Rp 1.242.803.923.161,-
10.3 Bonus Perusahaan Sesuai fasilitas tenaga kerja dalam pabrik pembuatan Fenol, maka perusahaan memberikan bonus 0,5% dari keuntungan perusahaan yaitu sebesar Rp 6.214.019.616,-
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1. Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 1.236.589.903.545,-
Universitas Sumatera Utara
2. Pajak penghasilan (PPh)
= Rp 370.959.471.064,-
3. Laba setelah pajak (netto)
= Rp 865.630.432.482,-
10.5 Analisa Aspek Ekonomi 10.5.1 Profit Margin (PM) Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. PM =
PM =
Laba sebelum pajak 100 Total penjualan Rp 1.236.589.903.545 100% Rp 2.293.203.177.552
= 53,924 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 53,924 %, maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.
10.5.2 Break Even Point (BEP) Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak untung dan tidak rugi. BEP =
Biaya Tetap 100 Total Penjualan Biaya Variabel
BEP =
Rp 792.733.660.408 100% Rp 2.293.203.177.552 Rp 257.665.593.983
= 38,945 % Kapasitas produksi pada titik BEP
= 38,945 % 10000 ton/tahun = 3.894 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP
= 38,945 % Rp 2.293.203.177.552
Universitas Sumatera Utara
= Rp 893.080.709.329,Dari data feasibilities (Peters, 2004): -
BEP 50 , pabrik layak (feasible)
-
BEP 70 , pabrik kurang layak (infeasible).
Dari perhitungan diperoleh BEP = 38,945 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.
Universitas Sumatera Utara
10.5.3 Return on Investment (ROI) Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih. ROI
=
Laba setelah pajak 100 Total Modal Investasi
ROI
=
Rp 865.630.43 2.482 100% = 52,942 % Rp 1.635.057. 593.226
Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah:
ROI 15 resiko pengembalian modal rendah.
15 ROI 45 resiko pengembalian modal rata-rata.
ROI 45 resiko pengembalian modal tinggi.
Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 52,942 %, sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal tinggi.
10.5.4 Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas penuh setiap tahun. 1 1 tahun ROI
POT
=
POT
= 1,889 tahun
Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 1,889 tahun.
Universitas Sumatera Utara
10.5.5 Return on Network (RON) Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON =
Laba setelah pajak 100 Modal sendiri
RON =
Rp 865.630.432.482 100% = 88,236 % Rp 981.034.555.936
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return (IRR) merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga per tahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga ril yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 68,292 , sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 15 % (Mandiri, 2012).
Universitas Sumatera Utara
BAB XI KESIMPULAN
Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Fenol dari Tandan Kosong kelapa sawit dengan Proses Pirolisis diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu : 1. Kapasitas rancangan pabrik fenol direncanakan 10.000 ton/tahun 2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) 3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dan staf dengan jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 160 orang. 4. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 39.023 m2 5. Analisa ekonomi: Modal Investasi Total
: Rp 1.635.057.593.226,-
Biaya Produksi
: Rp 1.050.399.254.391,-
Hasil Penjualan
: Rp 2.293.203.177.552,-
Laba Bersih
: Rp 865.630.432.482,-
Profit Margin
: 53,924%
Break Even Point
: 38,945 %
Return on Investment
: 52,942 %
Pay Out Time
: 1,889 tahun
Return on Network
: 88,236 %
Internal Rate of Return : 68,292% Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik Pembuatan fenol ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2011. Fenol. http://en.wikipedia.org/wiki/Phenol/. Diakses tanggal 10 Februari 2012 Anonim. 2011. Nitrogen. http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen/. Diakses pada tanggal 10 Februari 2012 Anonim. 2012. Harga Bahan-Bahan Kimia. PT. Bratachem. Anonim. 2012. Harga Bahan-Bahan Kimia. PT. KMI. Anonim. 2008. Phenol. http://www.icis.com/chemicals/phenol/. Diakses 10 Mei 2012. Anonim. 2008. Cresol. http://www.icis.com/chemicals/cresol/. Diakses 10 Mei2012. Badger, P.C. 2002. Ethanol From Cellulose : A General Review. Alexandria : ASHS Press Bank Mandiri. 2012. Informasi Kurs Hari Ini. http://www.bni.co.id. Diakses : 12 Mei 2012 Basu, Prabir. 2010. Biomass Gasification and Pyrolysis. Elsevier: USA Bernasconi, dkk. 1995. Teknologi Kimia, Bagian I, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Biro Pusat Statistik Indonesia, 2010, Ekspor dan Impor Bridgewater, Antony V. 2004. Biomass Fast Pyrolysis. Thermal Science Vol. 8 (2004). No 2. Page 21-49 Brownell, L.E., Young E.H. Process Equipment Design. New Delhi: Wiley Eastern Ltd. 1959 Cooper C. D. & Alley F.C., 1986, Air Pollution Control, Mc.Graw-Hill, Inc. Considine, Douglas M. 1974. Instruments and Controls Handbook. 2rd Edition. USA: Mc.Graw-Hill, Inc. Coulson & Richardson’s, 2005, Chemical Engineering, Volume 6, Fourth edition, Elsevier Butterworth-Heinemann Degremont., 1991, Water Treatment Handbook. Sixth Edition. France : Lavoisier Publishing Erwin, Douglas, 2002, Industrial Chemical Process Design, McGraw-Hill
Universitas Sumatera Utara
Fengel, D, Wegener G. 1995. Kayu, Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Foust, A.S., 1980, “Principles of Unit Operation”, John Wiley and Sons, Inc., London. Geankoplis, C.J., 1993, “Transport Process and Unit Operation”, Prentice-Hall, Inc., New York. Isroi. 2009. Potensi Biomassa Lignosellulosa Di Indonesia sebagai Bahan Baku Bioetanol, Tandan Kosong Kelapa Sawit. http//:www.isroi.word-press.com. Kawsher, MD and Farid Nash. 2000. Oil Palm as a Source of Phenol. Journal Oil Palm Research Vol 12. No. 1 June 2000. Page 86-94 Kern, D.Q., 1965, “Process Heat Transfer”, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Kirk, R.E., Othmer, D.F., 1949, “Encyclopedia of Chemical Engineering Technology”, Volume 5, The Interscience Publisher Division of John Wiley and Sons Inc., New York. Lyman. 1982. HandBook of Chemical Property Estimation Methods. New York: John Wiley and Sons Inc. Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain :McGraw-Hill Book Company Inc. nd
Madura, Jeff. 2000. Introduction to Business.2
Edition. USA: South-Western College
Publishing McCabe et. Al. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jakarta : Penerbit Erlangga. Metcalf & Eddy., 1991, Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. New Delhi : McGraw-Hill Book Company Montgomery, Douglas C. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan). Kuala Lumpur : Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang. 1992 Nalco, 1988, The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. New York : McGraw-Hill Book Company Perry, Robert H. dan Dow W. Green., 2007, Chemical Engineering HandBook. 8th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineer”, 5th edition, John Wiley and Sons Inc., New York
Universitas Sumatera Utara
Purwito dan Firmanti. 2005. Pemanfaatan Limbah Sawit dan Asbuton Untuk Bahan Pencegah Serangan Rayap Tanah. Bandung : Departemen Pekerjaan Umum. Reklaitis, G.V. Introduction to Material and Energy Balance. New York: McGraw-Hill Book Company. 1983 Riegel’s and Kent. 2007. Handbook of Industrial Chenistry and Biotechnology. New York Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM: Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak atas Barang Mewah. Jakarta: PT Indeks Gramedia. Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya
Smith, J.M., 2001. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 6rd Edition. McGraw- Hill Book Company. New York. Stephanopoulus, G..1984. Chemical Process Control An Introduction to Theory and Practise. Prentice Hall. New Jersey. Steve, Edward H., 2000, Sizing Up the Storage Bin, Chem. Eng., p. 84, July Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press
Treyball, Robert E. 1987. Mass Transfer Operations. USA: Mc.GrawHill Book Company. Ullmann’s, 2002, Encyclopedia of industrial chemistry, sixth edition, Wiley Ulrich, G.D., 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley and Sons. New York. Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment.USA : Butterworth Publisher.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan berat
: kilogram (kg)
Kapasitas produksi
: 10.000 ton/tahun
Waktu operasi
: 300 hari/tahun
Bahan baku
: Tandan Kosong Kelapa Sawit Methanol (CH3COOH)
Produk
: Fenol dengan kemurnian 99%
Kapasitas produksi
=
10.000 ton 1000 kg 1 thn 1 hari x x x 1 tahun 1 ton 330 hari 24 jam
= 1.262,6262 kg/jam
Dari perhitungan mundur berdasarkan kapasitas produksi dan impuritas produk diperoleh data umpan masuk bahan baku tandan kosong kelapa sawit yaitu : Umpan masuk tandan kosong kelapa sawit : F1
= 60000 kg/jam
LA.1 Tangki Penampungan Bahan Baku
Neraca masssa total F1
= F2
= 60000 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.1 Kandungan Tandan Kosong Kelapa Sawit No.
Parameter
Kandungan
1
Lignin
12,44 %
2
Selulosa
30,38 %
3
Hemiselulosa
22,29 %
4
H2O
4,99 %
5
Kadar Abu
29,90 %
(Purwito dan Firmanti, 2005)
Alur 1 Maka neraca massa tiap komponen di alur 1: lignin
: 0,1244 x F1 = 0,1244x 6000
= 7464 kg/jam
selulosa
: 0,3038 x F1 = 0,3038x 6000
= 18228 kg/jam
hemiselulosa : 0,2229 x F1 = 0,2229x 6000
= 13374 kg/jam
abu
: 0,049 x F1
H2O
: 0,2990 x F1 = 0,2990x 6000
= 0,049x 6000
= 2994 kg/jam = 17940 kg/jam
Alur 2 Neraca masssa total F1
= F2
= 6000 kg/jam
Maka neraca massa tiap komponen di alur 2: lignin
: F 2Lignin
= F 1Lignin
= 7464 kg/jam
selulosa
2 : F Selulosa
= F 1Selulosa
= 18228 kg/jam
= F 1hemiselulosa
= 13374 kg/jam
hemiselulosa : F 2hemiselulosa abu
2 : F abu
= F 1abu
= 2994 kg/jam
H2O
: F 2H2O
= F 1H2O
= 17940 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.2 Neraca Massa Tangki Penampungan Bahan Baku Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/jam)
(Kg/jam)
1
2
Lignin
7464
7464
Selulosa
18228
18228
Hemiselulosa
13374
13374
Abu
2994
2994
H2O
17940
17940
Total
60000
60000
LA.2 Reaktor Pra Hidrolisa
Neraca masssa total F7
= F4 + F5 + F6
F4
= 60000 kg/jam
Alur 6
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan literature air yang ditambahkan sebanyak 50% dari jumlah bahan baku yang masuk (Novitri, Amelia dan Listiyani, 2009), maka H2O
:
F 6H2O
= 0,50 x F4
= 0,50 x 60000 = 30000 kg/jam
F3
= F 6H2O
= 30000 kg/jam
Alur 5 Berdasarkan literatur larutan H2SO4 4,4% yang dibutuhkan sebanyak 3% dari jumlah bahan baku yang masuk (Novitri, Amelia dan Listiyani, 2009), maka H2SO4 :
= 0,03 x F4
F 5H2SO4
= 0,03 x 60000 = 1800 kg/jam
F
5 H2SO4
4,4 % = 0,044 x F
5 H2SO4
= 0,044 x 1800 = 79,2 kg/jam F5Air Pengenceran = 1800 – 79,2 = 1720,8 kg/jam Alur 7 Komposisi pada alur 4 : F 4Lignin
= 7464 kg/jam
4 F Selulosa
= 18228 kg/jam
F 4hemiselulosa
= 13374 kg/jam
4 F abu
= 2994 kg/jam
F 4H2O
= 17940 kg/jam
Total H2O pada saat reaksi berlangsung
= F 4H2O + F 6H2O + F5Air Pengenceran = 17940+ 30000 + 1720,8
Universitas Sumatera Utara
= 49660,8 kg/jam Di dalam reaktor pra hidrolisa berlangsung reaksi penguraian hemiselulosa menjadi xylose, dengan reaksi sebagai berikut: ( C5H8O4 )n + n H2O Hemiselulosa
H2SO4
Air
n C5H10O5 Xylosa
dimana, n = 100 – 200 (Ullman’s, 1980) diambil n = 100, maka persamaan reaksi menjadi: ( C5H8O4 )100 + 100 H2O Hemiselulosa
Air
100 C5H10O5 Xylosa
(BM hemiselulosa = 132, BM xylosa = 150, BM H2O = 18) dengan konversi reaksi : 90%. (Badger, 2002) N4H2O N4hemiselulosa
49660,8 18 13374 = 132 x100
=
= 2758,9333 kmol/jam = 1,0132 kmol/jam = N ins N out s
N ins X s
(Reklaitis, 1983)
4 7 N 4Hemiselulo sa X Hemiselulo sa = N Hemiselulo sa N Hemiselulo sa
N 7Hemiselulo sa
= N 4Hemiselulosa (1 - X s )
N 7Hemiselulo sa
= 1,0132 (1 – 0,90)
N 7Hemiselulo sa
= 0,1013 kmol/jam
N 7Hemiselulo sa yang bereaksi = 1,0132- 0,1013
N 7Hemiselulo sa yang bereaksi = 0,9119 kmol/jam
( C5H8O4 )100 +
100 H2O
100 C5H10O5
Hemiselulosa
Air
Xylosa
Mula-mula
: 1,0132 kmol 2758,9333 kmol
-
Reaksi
: 0,9119 kmol
91,1864 kmol
91,1864 kmol
Hasil
: 0,1013 kmol 2667,7469 kmol
91,1864 kmol
Universitas Sumatera Utara
F7xylosa
= N7xylosa x BM xylosa = 91,1864 kmol/jam x 150 x 100
F
= 13677,9545 kmol/jam = N7hemiselulosa x BM hemiselulosa
7 hemiselulosa
F 7hemiselulosa F
= 0,1013x 132 x 100 = 1337,4 kg/jam = N7H2O x BM H2O
7 H2O
F 7H2O
= 2667,7469 x 18
= 48019,4455 kg/jam
Maka neraca massa tiap komponen di alur 7: lignin
: F 7Lignin
= F 4Lignin
= 7464 kg/jam
selulosa
7 : F Selulosa
4 = F Selulosa
= 18228 kg/jam
hemiselulosa : F 7hemiselulosa
= 1337,4 kg/jam
abu
4 : F 7abu = F abu
= 2994 kg/jam
H2O
: F 7H2O
= 48019,4455 kg/jam
H2SO4
: F 7H2SO4
= 79,2 kg/jam
Xylose
: F 7xylose
= 13677,9545 kg/jam
Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor Pra Hidrolisa Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/jam)
4
5
6
7
Lignin
7464
-
-
7464
Selulosa
18228
-
-
18228
Hemiselulosa
13374
-
-
1337,4
Abu
2994
-
-
2994
H2O
17940
-
30000
48019,4455
H2SO4 4,4%
-
79,2
-
79,2
Universitas Sumatera Utara
H2O : H2SO4 4,4%
-
1720,8
-
-
Xylose
-
-
-
13677,9545
60000
30000
1800
91800
91800
Total
91800
LA.3 Filter Press I
Neraca masssa total F9
= F10 + F11
F9
= 91800 kg/jam
Alur 11 (Filtrat) Effisiensi Filter Press I = 95% Neraca massa tiap komponen di alur 9 H2O
: F 11 H2O F 11 H2O
H2SO4
: F 11 H2SO4 F 11 H2SO4
Xylose
: F 11 xylose F 11 xylose
= F 9H2O x (0,95) =48019,4455 x 0,95 = 45618,4732 kg/jam = F 9H2SO4 x (0,95) =79,2 x 0,95
= 75,24 kg/jam
= F 9xylose x (0,95) =13677,9545 x 0,95 = 12994,0568 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
maka, neraca massa total di alur 11: F11
11 11 = F 11 H2O + F H2SO4 + F xylose
= 45618,4732+ 75,24+ 12994,0568 = 58687,7700 kg/jam Alur 10 F10
= F9 – F11
F10
= 91800- 58687,7700 = 33112,2300 kg/jam
Neraca massa tiap komponen di alur 10 : lignin
: F 10 Lignin
= F 9Lignin
= 7464 kg/jam
selulosa
: F 10 Selulosa
9 = F Selulosa
= 18228 kg/jam
= F 9hemiselulosa
= 1337,4 kg/jam = 2994 kg/jam
hemiselulosa : F 10 hemiselulosa abu
: F 10 abu
= F 9abu
H2O
: F 10 H2O
= 48019,4455- 45618,4732 = 2400,9723 kg/jam
H2SO4
: F 10 H2SO4
= 79,2- 75,24= 3,96 kg/jam
Xylose
: F 10xylose
= 13677,9545- 12994,0568= 683,8977 kg/jam
Tabel LA.4 Filter Press I Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
9
10
11
Lignin
7464
7464
-
Selulosa
18228
18228
-
Hemiselulosa
1337,4
1337,4
-
Abu
2994
2994
-
H2O
48019,4455
2400,9723
-
79,2
3,96
-
H2SO4
Universitas Sumatera Utara
Xylose
13677,9545
683,8977
-
-
-
45618,4732
-
-
75,24
-
-
12994,0568
Filtrat H2O H2SO4 Xylose Total 91800
33112,2300 58687,7700 91800
LA.4 Reaktor Hidrolisa
Neraca masssa total F15
= F12 + F13 + F14
F12
= 33112,2300 kg/jam
Alur 13 Alur 13 merupakan alur penambahan H2SO4 8% yang diencerkan dari H2SO4 98%, untuk menghitung kebutuhan H2SO4 98% untuk mendapatkan H2SO4 8% diperlukan data volume total campuran bahan baku pada tabel berikut: No.
Parameter
Massa
Densitas
Volume
1
Lignin
7464
1,3437
5554,8113
2
Selulosa
18228
0,8563
21287,3299
3
Hemiselulosa
1337,4
1,0359
1291,0213
4
Abu
2994
0,6387
4687,5000
5
H2O
2400,9723
0,9940
2415,4456
Universitas Sumatera Utara
6
Xylose
683,8977
1,8303
373,6468
7
H2SO4
3,96
1,5319
2,5850
Total
35612,3400
Asam sulfat murni memiliki konsentrasi 98%. Asam sulfat ini kemudian diencerkan dengan menambahkan air hingga konsentrasi 8%. Dengan menggunakan rumus pengenceran, maka volume larutan H2SO4 98% : V1.N1
= V2.N2
35612,3400.N1
= V2.N2
98% x N1
= 8% x (V1 + Vcampuran)
98% x N1
= 8% x (V1 + 35612,3400)
V1
=
V1
= 3165,5413 L/jam
0,08 x 35612,3400 0,98 0,08
Massa H2SO4 98% yang dibutuhkan
= V H2SO4 98% x Densitas H2SO4 98% = 3165,5413 L/jam x 1,8400 kg/L = 5824,5961 kg/jam
maka, F 13 = 5824, 5961 kg/jam H2SO4 Massa H2SO4 dalam larutan H2SO4 98%
= 98% x 5824,5961 kg/jam = 5708,1041 kg/jam
Massa H2O dalam larutan H2SO4 98% (air yang dibutuhkan untuk pengenceran) = 5824,5961 - 5708,1041
= 116,4919 kg/jam
Alur 14 Dari literatur air proses yang dibutuhkan untuk mengencerkan bahan dengan perbandingan 2 : 1 dari bahan baku yang masuk (Novitri, Amelia dan Listiyani, 2009): H2O
12 : F 14 H2O = 0,50 x F
= 2 x 33112,2300 = 66224,4600 kg/jam
Alur 15 Komposisi masuk pada alur 15:
Universitas Sumatera Utara
F 12 Selulosa
= 18228 kg/jam
F 12 H2O
= 2400,9723 kg/jam
F 12 xylose
= 683,8977 kg/jam
Total H2O pada saat reaksi berlangsung
13 14 = F 12 H2O + F H2O + F Air Pengenceran
= 2400,9723 + 66224,4600 + 116,4919 = 68741,9242 kg/jam Di dalam reaktor hidrolisa berlangsung reaksi penguraian selulosa menjadi glukosa, dengan reaksi sebagai berikut: (C6H10O5)n + n H2O Selulosa
H2SO4
Air
n C6H12O6 Glukosa
dimana, n = 10000 – 15000 (Riegel’s, 1970) diambil n = 10000, maka (C6H10O5)10000 + 1000 H2O
10000 C6H12O6
Selulosa
Glukosa
Air
(BM selulosa = 162, BM glukosa = 180, BM H2O = 18) dengan konversi reaksi : 76%. (Badger, 2002)
68741,9242 = 3818,9958 kmol/jam 18 18228 = = 0,0113 kmol/jam 162x10000
NH2O pada saat reaksi
=
N12 Selulosa mula- mula N ins X s
= N ins N out s
N 12 Selulosa X Selulusa
15 = N 12 Selulosa N Selulosa
N15 Selulosa
= N 12 Selulosa (1 - X s )
N15 Selulosa
= 0,0113 (1 – 0,76)
N15 Selulosa
= 0,0027 kmol/jam
(Reklaitis, 1983)
N15 Selulosa yang bereaksi = 0,0113 - 0,0027 N15 Selulosa yang bereaksi = 0,0086 kmol/jam
Universitas Sumatera Utara
(C6H10O5)10000
+ 10000 H2O
Selulosa
Air
Mula-mula: 0,0113 kmol
10000 C6H12O6 Glukosa
3818,9958 kmol
-
Reaksi
: 0,0086 kmol
85,5141 kmol
85,5141 kmol
Hasil
: 0,0027 kmol
3733,4817 kmol
85,5141 kmol
15 F 15 glukosa = N glukosa x BM glukosa
F 15 glukosa = 85,5141 x 180 x 10000
= 15392,5333 kg/jam
15 F 15 selulosa = N selulosa x BM selulosa
F 15 selulosa = 0,027 x 162 x 10000 F 15 H2O
= N 15 H2O x BM H2O
F 15 H2O
= 3733,4817162 x 18
= 4374,7200 kg/jam
= 67202,6709 kg/jam
Maka neraca massa tiap komponen di alur 15: lignin
: F 15 Lignin
= F 12 Lignin
selulosa
: F 15 Selulosa
hemiselulosa : F 15 hemiselulosa
= 7464 kg/jam = 4374,7200 kg/jam
= F 12 hemiselulosa
= 1337,4000 kg/jam
= F 12 abu
= 2994 kg/jam
abu
: F 15 abu
H2O
: F 15 H2O
= 4374,7200 kg/jam
H2SO4
: F 15 H2SO4
= 5712,0641 kg/jam
Xylose
: F 15xylose
= 683,8977 kg/jam
Tabel LA.5 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/jam)
Universitas Sumatera Utara
12
13
14
15
Lignin
7464
-
-
7464
Selulosa
18228
-
-
4374,7200
Hemiselulosa
1337,4
-
-
1337,4000
2994
-
-
2994
2400,9723
-
66224,4600
67202,6709
3,96
5824,5961
-
5712,0641
Xylose
683,8977
-
Glukosa
-
-
-
15392,5333
33112,2300
5824,5961
66224,4600
105161,2861
Abu H2O H2SO4
105161,2861
683,8977
105161,2861
Total
LA.5 Filter Press II
Neraca masssa total F17
= F18 + F19
F17
= 105161,2861 kg/jam
Alur 19 (Filtrat) Effisiensi Filter Press II = 95%
Neraca massa tiap komponen di alur 19:
Universitas Sumatera Utara
: F 19 H2O
H2O
F 19 H2O : F 19 H2SO4
H2SO4
F 19 H2SO4 : F 19 xylose
Xylose
Glukosa
= F 17 H2O x (0,95) = 67202,6709 x 0,95 = 63842,5373 kg/jam = F 17 H2SO4 x (0,95) = 5712,0641 x 0,95 = F 17 xylose x (0,95)
F 19 xylose
= 683,8977 x 0,95
: F 19 glukosa
= F 17 glukosa x (0,95)
F 19 glukosa
= 5426,4609 kg/jam
= 649,7028 kg/jam
= 15392,5333 x 0,95 = 14622,9067 kg/jam
maka, neraca massa total di alur 19: F19
19 19 19 = F 19 H2O + F H2SO4 + F xylose + F glukosa
= 63842,5373 + 5426,4609 + 649,7028 + 14622,9067 = 84541,6078 kg/jam Alur 18 F18
= F17 – F18
F18
= 105161,2861- 84541,6078 = 20619,6783 kg/jam
Neraca massa tiap komponen di alur 18 : lignin
: F 18 Lignin
= F 17 Lignin
= 7464 kg/jam
selulosa
: F 18 Selulosa
= F 17 Selulosa
= 4374,72 kg/jam
= F 17 hemiselulosa
= 1337,4 kg/jam = 2994 kg/jam
hemiselulosa : F 18 hemiselulosa abu
: F 18 abu
= F 17 abu
H2O
: F 18 H2O
= 67202,6709 - 63842,5373 = 3360,1335 kg/jam
H2SO4
: F 18 H2SO4
= 5712,0641 - 5426,4609
= 285,6032 kg/jam
Xylose
: F 18 xylose
= 683,8977 - 649,7028
= 34,1949 kg/jam
glukosa
: F 18 glukosa
= 15392,5333 - 14622,9066 = 769,6267 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.6 Neraca Massa pada Filter Press II Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
17
18
19
7464
7464
-
Selulosa
4374,72
4374,72
-
Hemiselulosa
1337,4
1337,4
-
Abu
2994
2994
-
H2O
67202,6709
3360,1335
-
H2SO4
5712,0641
285,6032
-
Xylose
683,8977
34,1949
-
Glukosa
15392,5333
769,6267
-
-
-
63842,5373
-
-
5426,4609
-
-
649,7028
-
-
14622,9067
20619,6783
84541,6078
Lignin
Filtrat H2O H2SO4 Xylose glukosa Total 105161,2861 105161,2861 LA.6 Rotary Drier
Universitas Sumatera Utara
Neraca masssa total F20
= F21 + F22
F20
= 20619,6783 kg/jam
Alur 22 (Massa yang teruapkan) Effisiensi rotary dryer = 98% Neraca massa tiap komponen di alur 22: : F 22 H2O
H2O
F 22 H2O H2SO4
Xylose
glukosa
= F 21 H2O x (0,98) = 3360,1335 x 0,98
: F 22 H2SO4
= F 21 H2SO4 x (0,98)
F 22 H2SO4
= 285,6032 x 0,98
: F 22 xylose
= F 21 xylose x (0,98)
F 22 xylose
= 34,1949 x 0,98
22 : F glukosa
21 = F glukosa x (0,98)
22 F glukosa
= 769,6267 x 0,98
= 3292,9309 kg/jam
= 279,8911 kg/jam
= 33,5110 kg/jam
= 754,2341 kg/jam
maka, neraca massa total di alur 22: F 22
22 22 22 = F 22 H2O + F H2SO4 + F xylose + F glukosa
= 3292,9309 + 279,8911 + 33,5110 + 754,2341 = 4360,5671 kg/jam
Alur 21 F20
= F21 + F22
F22
= 20619,6783- 4360,5671 = 16259,1112 kg/jam
Neraca massa tiap komponen di alur 22 : Total
: F22
lignin
: F 22 Lignin
selulosa
22 : F Selulosa
= 16259,1112 kg/jam = F 21 Lignin 21 = F Selulosa
= 7464 kg/jam = 4374,72 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
hemiselulosa : F 22 hemiselulosa
= F 21 hemiselulosa
= 1337,4 kg/jam = 2994 kg/jam
abu
22 : F abu
21 = F abu
H2O
: F 22 H2O
= 3360,1335 -3292,9309
=67,2027 kg/jam
H2SO4
: F 22 H2SO4
= 285,6032 - 279,8911
= 5,7121 kg/jam
Xylose
: F 22 xylose
= 34,1949 -33,5110
= 0,6839 kg/jam
glukosa
22 : F glukosa
= 769,6267 -754,2341
= 15,3925 kg/jam
Tabel LA.7 Neraca Massa Rotary Drier Komponen
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu H2O H2SO4 Xylose Glukosa Massa teruapkan H2O H2SO4 Xylose Glukosa Total
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
20
21
22
7464
7464
-
4374,72
4374,72
-
1337,4
1337,4
-
2994
2994
-
3360,1335
67,2027
-
285,6032
5,7121
-
34,1949
0,6839
-
769,6267
15,3925
-
-
-
3292,9309
-
-
279,8911
-
-
33,5110
-
-
754,2341
20619,6783
16259,1112 4360,5671 20619,6783
Universitas Sumatera Utara
LA.7 Reaktor Pirolisis
Neraca masssa total F21
= F24 = 16259,1112 kg/jam
Alur 23 Merupakan alur gas N2 yang diperlukan sebagai fluidizing gas untuk reaktor pirolisis gas N2 sebanyak 1,575 kg/jam (Novitri, Amelia dan Listiyani, 2009).
Alur 24 Dengan asumsi bahan masuk (alur 24) dapat terbakar sempurna 100%. Data Komposisi:
Universitas Sumatera Utara
fenol
= 28,30 %
o- cresol
= 0,79 %
m- cresol
= 9,82 %
p- cresol
= 2,32 %
octane
= 1,25 %
cathecol
= 2,02 %
syringol
= 1,37 %
pyrocathecol
= 2,16 %
guaiakol
= 2,45 %
phenol 2-6 dimethoxy
= 3,25 %
acetic acid
= 16,90 %
1,2Benzenediol
= 3,47 %
benzaldehyde
= 1,20 %
2 propanonhydroxy
= 1,66 %
pentanoic acid
= 1,86 %
eugenol
= 1,36 %
(Kawser, MD dan Farid, 2000)
F 21 Lignin = 7464 kg/jam Fenol
: F 24 Fenol
=28,30 % x F 21 Lignin
= 0,2830 x 7464
= 2112,3120 kg/jam o- cresol
: F o24- cresol
=0,79 %x F 21 Lignin
= 0,0079 x 7464
= 58,9656 kg/jam m-cresol
: F 24 m - cresol
= 9,82 %x F 21 Lignin
= 0,0982 x 7464
= 732,9648 kg/jam p-cresol
: F 24 p -cresol
= 2,32 %x F 21 Lignin
= 0,0232 x 7464
= 173,1648 kg/jam cathecol
24 : F cathecol
= 2,02 % x F 21 Lignin
= 0,0202 x 7464
Universitas Sumatera Utara
= 150,7728 kg/jam 24 : F syringol
syringol
= 1,37 %x F 21 Lignin
= 0,0137 x 7464
= 102,2568 kg /jam : F 24 pyrocathec ol
pyrocathecol
= 2,16 % x F 21 Lignin
= 0,0216 x 7464
= 161,2224 kg/jam 24 : F guaiakol
guaiakol
= 2,45 % x F 21 Lignin
= 0,0245 x 7464
= 182,8680 kg/jam 24 21 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = 3,25 % x F Lignin
= 0,0325 x 7464
= 242,5800 kg/jam 24 : F eugenol
eugenol
= 1,36 % x F 21 Lignin
= 0,0136 x 7464
= 101,5104 kg/jam 24 : F Octane
octane
= 1,25 %x F 21 Lignin
= 0,0125 x 7464
= 93,300 kg/jam 24 : F acetic acid
acetic acid
= 16,90 % x F 21 Lignin
= 0,1690 x 7464
= 1261,4160 kg/jam 1,2benzanadiol
24 : F 1,2 benzanadio l
= 3,47 %x F 21 Lignin
= 0,0347 x 7464
= 259,0008 kg/jam : F 24 benzaldehyde
benzaldehyde
= 1,20 %x F 21 Lignin
= 0,0120 x 7464
= 89,5680 kg/jam 2 propanonhydroxy
: F 224propanon hydroxy = 1,66 %x F 21 Lignin
= 0,0166 x 7464
= 123,9024 kg/jam 24 : F pentanoic
pentanoic acid
acid
= 1,86 %x F 21 Lignin
= 0,0186 x 7464
= 138,8304 kg/jam Komposisi produk abu 90% saat terjadi pembakaran hingga 5000 C, maka 21 = 0,90 x F abu = 0,90 x 2994 = 2694,6000 kg/jam,
Total abu
24 : F abu
21 = produk abu 90% + F abu = 2694,6000 + 2994
= 5688,6000 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Gas (CO, H2, CO2, CH4) 24 F gas ( CO, H2, CO2, CH4)
:
24 24 24 24 24 = F24– (F 24 Fenol + F o - cresol + F m -cresol + F p - cresol + F cathecol + F syringol + F 24 pyrocathecol
24 24 24 + F guaiakol + F 24 phenol 2 -6 dimethoxy + F eugenol + F Octane +
24 24 24 24 24 F acetic acid + F 1,2 benzanadio l +F benzaldehyde +F 2 propanon hydroxy +F pentanoic 24 abu 24 F gas ( CO, H2, CO2, CH4)
acid
+F
)
= 16259,1112– (2112,3120 + 58,9656+ 732,9648+173,1648+ 150,7728+ 102,2568+ 161,2224 + 182,8680 + 242,5800+ 101,5104+ 93,3000 + 1261,4160 + 259,0008+89,5680 +123,9024 +138,8304+5688,6000) = 4585,8760 kg/jam
Gas N2
: F 23 N2
= 1,575 kg/jam
Total
: F24
= 16259,1112 kg/jam
Tabel LA.8 Neraca Massa Reaktor Pirolisis Komponen
Alur Masuk (kg/ jam)
Alur Keluar (kg/jam)
21
24
7464
-
4374,72
-
1337,4
-
2994
-
67,2027
-
5,7121
-
0,6839
-
15,3925
-
-
2112,3120
o- cresol
-
58,9656
m- cresol
-
732,9648
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu H2O H2SO4 Xylose Glukosa Fenol
Universitas Sumatera Utara
p- cresol
-
173,1648
Cathecol
-
150,7728
Syringol
-
102,2568
Pyrocathecol
-
161,2224
Guaiakol
-
182,8680
phenol 2-6 dimethoxy
-
242,5800
Eugenol
-
101,5104
Octane
-
93,3000
actic acid
-
1261,4160
1,2 benzanadiol
-
259,0008
Benzaldehyde
-
89,5680
2 propanonhydroxy
-
123,9024
pentanoic acid
-
138,8304
Gas (CO, H2, CO2, CH4)
-
4585,8760
Gas N2
1,575
1,575
Abu
-
5688,6000
Total
16259,1112
16259,1112
LA.8 Cyclon
Neraca masssa total F24
= F25 + F26
Universitas Sumatera Utara
F24
= 16259,1112 kg/jam
Alur 26 Effisiensi cyclone = 98%, maka gas yang terikut ke padatan adalah sebesar 2% Neraca massa komponen di alur 26: Gas (CO, H2, CO2, CH4)
26 24 : F gas ( CO, H2, CO2, CH4) = 0,02 x F gas ( CO, H2, CO2, CH4) 26 F gas ( CO, H2, CO2, CH4) = 0,02 x 4585,8760
26 F gas ( CO, H2, CO2, CH4)
91,7175 kg/jam = =5688,6000 kg/jam
26 F abu
Abu yang turun : maka,
26 26 Total = F26 = F gas ( CO, H2, CO2, CH4) + F abu
F26
= 91,7175+ 5688,6000
F26
= 5780,3175 kg/jam
Alur 25 F24
= F25 + F26
F26
= 16259,1112 - 5780,3175
= 10478,7936 kg/jam
maka, neraca massa komponen alur 25: fenol
: F 25 Fenol
= F 24 Fenol
= 2112,3120 kg/jam
o- cresol
: F o25- cresol
= F o24- cresol
= 58,9656 kg/jam
m-cresol
: F 25 m - cresol
= F 24 m -cresol
= 732,9648 kg/jam
p-cresol
: F 25 p -cresol
= F 24 p - cresol
= 173,1648 kg/jam
cathecol
25 : F cathecol
24 = F cathecol
= 150,7728 kg/jam
syringol
25 : F syringol
24 = F syringol
= 102,2568 kg /jam
pyrocathecol
: F 25 pyrocathecol
= F 24 pyrocathecol
= 161,2224 kg/jam
guaiakol
25 : F guaiakol
24 = F guaiakol
= 182,8680 kg/jam
25 24 phenol 2-6 dimethoxy :F phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy
= 242,5800 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
eugenol
25 : F eugenol
24 = F eugenol
= 101,5104 kg/jam
octane
25 : F Octane
24 = F Octane
= 93,3000 kg/jam
acetic acid
25 : F acetic acid
24 = F acetic acid
= 1261,4160 kg/jam
1,2benzanadiol
25 : F 1,2 benzanadio l
24 = F 1,2 = 259,0008 kg/jam benzanadio l
benzaldehyde
: F 25 benzaldehy de
= F 24 benzaldehy de
2 propanonhydroxy
: F 225propanon hydroxy = F 24 2 propanon hydroxy = 123,9024 kg/jam
pentanoic acid
25 : F pentanoic
acid
= F 24 pentanoic
acid
= 89,5680 kg/jam
= 138,8304 kg/jam
Gas (CO, H2, CO2, CH4): 25 F gas ( CO, H2, CO2, CH4)
24 26 = F gas ( CO, H2, CO2, CH4) -F gas ( CO, H2, CO2, CH4)
= 4585,8760 - 91,7175 Gas N2 :
F 25 N2
= F 24 N2
= 4494,1584 kg/jam
= 1,575 kg/jam
Tabel LA.9 Neraca Massa Cyclon Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
24
25
26
Fenol
2112,3120
2112,3120
-
o- cresol
58,9656
58,9656
-
m- cresol
732,9648
732,9648
-
p- cresol
173,1648
173,1648
-
Cathecol
150,7728
150,7728
-
Syringol
102,2568
102,2568
-
Pyrocathecol
161,2224
161,2224
-
Guaiakol
182,8680
182,8680
-
phenol 2-6 dimethoxy
242,5800
242,5800
-
Eugenol
101,5104
101,5104
-
Octane
93,3000
93,3000
-
Universitas Sumatera Utara
actic acid
1261,4160
1261,4160
-
1,2 benzanadiol
259,0008
259,0008
-
Benzaldehyde
89,5680
89,5680
-
2 propanonhydroxy
123,9024
123,9024
-
pentanoic acid
138,8304
138,8304
-
Gas (CO, H2, CO2, CH4)
4585,8760
4494,1584
91,7175
Gas N2
1,575
1,575
-
Abu
5688,6000
-
5688,6
10478,7936
5780,3175
Total 16259,1112
16259,1112
LA.9 Knock Out Drum
Neraca masssa total F29
= F30 + F31
F29 = 10478,7936 kg/jam Alur 30 Effisiensi Knock Out Drum 95%, maka cairan yang terikut gas adalah sebesar 5% Neraca massa komponen di alur 30: fenol
: F 30 Fenol
= 0,05 x F 29 Fenol
= 42,2462 kg/jam
o- cresol
: F 30 o - cresol
= 0,05 x F o29- cresol
= 1,1793 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
m-cresol
: F 30 m - cresol
= 0,05 x F 29 m - cresol
= 14,6593 kg/jam
p-cresol
: F 30 p -cresol
= 0,05 x F 29 p - cresol
= 3,4633 kg/jam
cathecol
: F 30 cathecol
29 = 0,05 x F cathecol
= 3,0155 kg/jam
syringol
: F 30 syringol
29 = 0,05 x F syringol
= 2,0451 kg/jam
pyrocathecol
: F 30 pyrocathec ol
= 0,05 x F 29 pyrocathec ol
= 3,2244 kg/jam
guaiakol
: F 30 guaiakol
29 = 0,05 x F guaiakol
= 3,6574 kg/jam
29 phenol 2-6 dimethoxy : F 30 phenol 2 -6 dimethoxy = 0,05 x F phenol 2 -6 dimethoxy = 4,8516 kg/jam
eugenol
: F 30 eugenol
29 = 0,05 x F eugenol
= 2,0302 kg/jam
octane
: F 30 Octane
29 = 0,05 x F Octane
= 1,866 kg/jam
acetic acid
: F 30 acetic acid
29 = 0,05 x F acetic acid
= 25,2283 kg/jam
1,2 benzanadiol
30 : F 1,2 benzanadio l
29 = 0,05 x F 1,2 benzanadio l
= 5,1800 kg/jam
benzaldehyde
: F 30 benzaldehyde
= 0,05 x F 29 benzaldehyde
= 1,7914 kg/jam
2 propanonhydroxy
29 : F 30 2 propanon hydroxy = 0,05 x F 2 propanon hydroxy = 2,4780 kg/jam
pentanoic acid
: F 30 pentanoic
acid
= 0,05 x F 29 pentanoic
acid
= 2,7766 kg/jam
29 Gas (CO, H2, CO2, CH4): F 30 gas ( CO, H2, CO2, CH4) = F gas ( CO, H2, CO2, CH4) = 4494,1584 kg/jam
Gas N2 :
F 30 N2
= F 29 N2
= 1,575 kg/jam
Total : 30 30 30 30 30 30 30 F30 = F 30 Fenol + F o - cresol + F m -cresol + F p - cresol + F cathecol + F syringol + F pyrocathecol + F guaiakol + 30 30 30 30 30 F 30 phenol 2 -6 dimethoxy + F eugenol + F Octane + F acetic acid + F 1,2 benzanadio l + F benzaldehyde + 30 F 30 2 propanon hydroxy + F pentanoic
F30
acid
30 + F 30 gas ( CO, H2, CO2, CH4) + F N2
= 42,24624 + 1,1793 + 14,6593 + 3,4633 + 3,0155 + 2,0451 + 3,2244 + 3,6574 + 4,8516 + 2,0302 + 1,866 + 25,2283 + 5,1800 + 1,7914 + 2,4780 + 2,7766 + 4494,1584 + 1,575
F30
= 4613,8512 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 31 F29
= F30 + F31
F31
= F29 - F30 = 10478,7936 - 4613,8512
= 5864,9425 kg/jam
Maka, neraca massa komponen di alur 31: fenol
: F 31 Fenol
= 0,95 x F 29 Fenol
= 2070,0658 kg/jam
o- cresol
: F 31 o - cresol
= 0,95 x F o29- cresol
= 57,7863 kg/jam
m-cresol
: F 31 m - cresol
= 0,95 x F 29 m - cresol
= 718,3055 kg/jam
p-cresol
: F 31 p -cresol
= 0,95 x F 29 p - cresol
= 169,7015 kg/jam
cathecol
: F 31 cathecol
29 = 0,95 x F cathecol
= 147,7573 kg/jam
syringol
: F 31 syringol
29 = 0,95 x F syringol
= 100,2117 kg/jam
pyrocathecol
: F 31 pyrocathec ol
= 0,95 x F 29 pyrocathec ol
= 157,9980 kg/jam
guaiakol
: F 31 guaiakol
29 = 0,95 x F guaiakol
= 179,2106 kg/jam
29 phenol 2-6 dimethoxy : F 31 phenol 2 -6 dimethoxy = 0,95 x F phenol 2 -6 dimethoxy = 237,7284 kg/jam
eugenol
: F 31 eugenol
29 = 0,95 x F eugenol
= 99,4802 kg/jam
octane
: F 31 Octane
29 = 0,95 x F Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
: F 31 acetic acid
29 = 0,95 x F acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
1,2 benzanadiol
31 : F 1,2 benzanadio l
29 = 0,95 x F 1,2 benzanadio l
= 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 31 benzaldehyde
= 0,95 x F 29 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
2 propanonhydroxy
29 : F 31 2 propanon hydroxy = 0,95 x F 2 propanon hydroxy = 121,4244 kg/jam
pentanoic acid
: F 31 pentanoic
acid
= 0,95 x F 29 pentanoic
acid
= 136,0538 kg/jam
Tabel LA.10 Neraca Massa Separator Drum
Universitas Sumatera Utara
Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
29
30
31
Fenol
2112,3120
42,2462
2070,0658
o- cresol
58,9656
1,1793
57,7863
m- cresol
732,9648
14,6593
718,3055
p- cresol
173,1648
3,4633
169,7015
cathecol
150,7728
3,0155
147,7573
Syringol
102,2568
2,0451
100,2117
pyrocatheol
161,2224
3,2244
157,9980
guaiakol
182,8680
3,6574
179,2106
phenol 2-6 dimethoxy
242,5800
4,8516
237,7284
eugenol
101,5104
2,0302
99,4802
octane
93,3000
1,8660
91,4340
acetic acid
1261,4160
25,2283
1236,1877
1,2 benzanadiol
259,0008
5,1800
253,8208
benzaldehyde
89,5680
1,7914
87,7766
2 propanonhydroxy
123,9024
2,4780
121,4244
pentanoic acid
138,8304
2,7766
136,0538
Gas (CO, H2, CO2, CH4)
4494,1584
4494,1584
-
Gas N2
1,5750
1,5750
-
Total
10478,7936
4613,8512
5864,9425
10478,7936
LA.10 Tangki Pengaduk A
Universitas Sumatera Utara
Neraca masssa total F35
= F33 + F34
F33
= 5864,9425 kg/jam
Alur 34 Perbandingan antara bahan dengan pelarut (methanol) sebesar 1 : 3 (Kawser, MD dan Farid, 2000), maka 33 F 33 methanol = 3 x F
= 3 x 5864,9425 = 17594,8275 kg/jam
Alur 35 F35
= F33 + F34
F35
= 5864,9425 + 17594,8275 = 23459,7700 kg/jam
Maka, neraca massa komponen alur 35: fenol
: F 35 Fenol
= F 33 Fenol
= 2070,0658 kg/jam
o- cresol
: F 35 o - cresol
= F o33- cresol
= 57,7863 kg/jam
m-cresol
: F 35 m - cresol
= F 33 m -cresol
= 718,3055 kg/jam
p-cresol
: F 35 p -cresol
= F 33 p - cresol
= 169,7015 kg/jam
cathecol
: F 35 cathecol
= F 33 cathecol
= 147,7573 kg/jam
syringol
: F 35 syringol
= F 33 syringol
= 100,2117 kg /jam
pyrocathecol
: F 35 pyrocathec ol
= F 33 pyrocathec ol
= 157,9980 kg/jam
guaiakol
: F 35 guaiakol
= F 33 guaiakol
= 179,2106 kg/jam
33 phenol 2-6 dimethoxy : F 35 phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy
= 237,7284 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
eugenol
: F 35 eugenol
= F 33 eugenol
= 99,4802 kg/jam
octane
: F 35 Octane
= F 33 Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
: F 35 acetic acid
= F 33 acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
1,2 benzanadiol
35 : F 1,2 benzanadiol
33 = F 1,2 benzanadiol
= 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 35 benzaldehyde
= F 33 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
33 2 propanon hydroxy : F 35 2 propanon hydroxy = F 2 propanon hydroxy
= 121,4244 kg/jam
pentanoic acid
: F 35 pentanoic acid
= F 33 pentanoic acid
= 136,0538 kg/jam
methanol
: F 35 methanol
= F 34 methanol
= 17594,8275 kg/jam
Tabel LA.11 Neraca Massa Mixer A Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
33
34
35
Fenol
2070,0658
-
2070,0658
o- cresol
57,7863
-
57,7863
m- cresol
718,3055
-
718,3055
p- cresol
169,7015
-
169,7015
Cathecol
147,7573
-
147,7573
Syringol
100,2117
-
100,2117
Pyrocatheol
157,9980
-
157,9980
Guaiakol
179,2106
-
179,2106
phenol 2-6 dimethoxy
237,7284
-
237,7284
Eugenol
99,4802
-
99,4802
Octane
91,4340
-
91,4340
acetic acid
1236,1877
-
1236,1877
1,2 benzanadiol
253,8208
-
253,8208
benzaldehyde
87,7766
-
87,7766
Universitas Sumatera Utara
2 propanonhydroxy
121,4244
-
121,4244
pentanoic acid
136,0538
-
136,0538
Methanol
-
17594,8275
17594,8275
Total
5864,9425
17594,8275
23459,7700
23459,7700
23459,7700
LA.11 Dekanter A
Neraca masssa total F35
= F36 + F37
F35
= 23459,7700 kg/jam
Alur 36 Merupakan alur bahan yang terlarut dengan methanol. Bahan yang terlarut dengan methanol adalah alkohol sebanyak 40% dari jumlah alkohol yang masuk. (Kawser, MD dan Farid, 2000). Data Komposisi: fenol
= 24,25 %
o- cresol
= 0,68 %
Universitas Sumatera Utara
m- cresol
= 4,13 %
p- cresol
= 1,99 %
cathecol
= 1,73 %
syringol
= 1,17 %
guaiakol
= 2,10 %
phenol 2-6 dimethoxy
= 2,79 %
eugenol
= 1,17 %
(Kawser, MD dan Farid, 2000).
Neraca massa komponen di alur 36: Fenol
: F 36 Fenol
= 0,2425 x F 35 Fenol = 0,2425 x 2070,0658 = 501,9909 kg/jam
o- cresol
: F 36 o - cresol
= 0,0068 x F o35- cresol = 0,0068 x 57,7863 = 0,3929 kg/jam
m-cresol
: F 36 m - cresol
= 0,0413 x F 35 m -cresol = 0,0413 x 718,3055 = 29,6660 kg/jam
p-cresol
: F 36 p - cresol
= 0,0199 x F 35 p - cresol = 0,0199 x 169,7015 = 3,3771 kg/jam
cathecol
: F 36 cathecol
= 0,0173 x F 35 cathecol = 0,0173 x 147,7573 = 2,5562 kg/jam
syringol
: F 36 syringol
= 0,0117 x F 35 = 0,0117 x 100,2117 syringol = 1,1725 kg /jam
guaiakol
: F 36 guaiakol
= 0,0210 x F 35 guaiakol = 0,0210 x 179,210 = 3,7634 kg/jam
35 phenol 2-6 dimethoxy : F 36 phenol 2 -6 dimethoxy = 0,0279 x F phenol 2 -6 dimethoxy
= 0,0279 x 237,7284 = 6,6326 kg/jam eugenol
: F 36 eugenol
= 0,0117 x F 35 eugenol = 0,0117 x 99,4802
Universitas Sumatera Utara
= 1,1639 kg/jam methanol
: F 36 methanol
= F 35 methanol = 17594,8275 kg/jam
Total : F36
36 36 36 36 36 36 = F 36 Fenol + F o - cresol + F m - cresol + F p - cresol + F cathecol + F syringol + F guaiakol + 36 36 F 36 phenol 2-6 dimethoxy + F eugenol + F methanol
F36
= 501,9909 + 0,3929 + 29,6660 + 3,3771 + 2,55620205 + 1,1725 + 3,7634 + 6,6326 + 1,1639 + 17594,8275 = 18145,5431 kg/jam
Alur 37 Merupakan alur bahan yang tidak terlarut dengan methanol. F35
= F36 + F37
F37
= 23459,7700 - 18145,5431 = 5314,2269 kg/jam
Neraca massa komponen di alur 37: Fenol
: F 37 Fenol
36 = F 35 Fenol - F Fenol = 2070,0658 - 501,9909
= 1568,0748 kg/jam o- cresol
: F 37 o - cresol
= F o35- cresol - F o36- cresol = 57,7863 - 0,3929 = 57,3933 kg/jam
m-cresol
: F 37 m - cresol
36 = F 35 m -cresol - F m -cresol = 718,3055 - 29,6660
= 688,6395 kg/jam p-cresol
: F 37 p -cresol
36 = F 35 p - cresol - F p - cresol = 169,7015 - 3,3771
= 166,3244 kg/jam cathecol
: F 37 cathecol
syringol
37 syringol
:F
36 = F 35 cathecol - F cathecol = 147,7573 - 2,5562
= 145,2011 kg/jam 36 = F 35 = 100,2117 - 1,1725 syringol - F syringol = 99,0392 kg /jam
Universitas Sumatera Utara
pyrocathecol
: F 37 pyrocathec ol
= F 35 pyrocathec ol
guaiakol
: F 37 guaiakol
36 = F 35 guaiakol - F guaiakol = 179,2106 - 3,7634
= 157,9980 kg/jam
= 175,4472 kg/jam 35 36 phenol 2-6 dimethoxy : F 37 phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy - F phenol 2-6 dimethoxy
= 237,7284 - 6,6326 = 231,0958 kg/jam : F 37 eugenol
eugenol
35 = F 35 eugenol - F eugenol = 99,4802 - 1,1639
= 98,3163 kg/jam octane
: F 37 Octane
= F 35 Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
: F 37 acetic acid
= F 35 acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
1,2 benzanadiol
37 : F 1,2 benzanadio l
35 = F 1,2 benzanadio l
= 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 37 benzaldehyde
= F 35 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
35 2 propanon hydroxy : F 37 2 propanon hydroxy = F 2 propanon hydroxy
pentanoic acid
: F 37 pentanoic acid
= F 35 pentanoic acid
= 121,4244 kg/jam = 136,0538 kg/jam
Tabel LA.12 Neraca Massa Dekanter A Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
35
37
36
Fenol
2070,0658
1568,0748
501,9909
o- cresol
57,7863
57,3933
0,3929
m- cresol
718,3055
688,6395
29,6660
p- cresol
169,7015
166,3244
3,3771
Cathecol
147,7573
145,2011
2,5562
Syringol
100,2117
99,0392
1,1725
Pyrocatheol
157,9980
157,9980
-
Universitas Sumatera Utara
Guaiakol
179,2106
175,4472
3,7634
phenol 2-6 dimethoxy
237,7284
231,0958
6,6326
Eugenol
99,4802
98,3163
1,1639
Octane
91,4340
91,4340
-
acetic acid
1236,1877
1236,1877
-
1,2 benzanadiol
253,8208
253,8208
-
Benzaldehyde
87,7766
87,7766
-
2 propanon hydroxyl
121,4244
121,4244
-
pentanoic acid
136,0538
136,0538
-
Methanol
17594,8275
-
17594,8275
Total
23459,7700
5314,2269
18145,5431
23459,7700
23459,7700
LA.12 Tagki Pengaduk B
Neraca masssa total F39
= F37 + F38
F37
= 5314,2269 kg/jam
Alur 38 Perbandingan antara bahan dengan pelarut (methanol) sebesar 1 : 3 (Kawser, MD dan Farid, 2000), maka 37 F 38 methanol = 3 x F
= 3 x 5314,2269
= 152942,6806 kg/jam
Alur 39
Universitas Sumatera Utara
F39
= F37 + F38
F39
= 5314,2269 + 152942,6806
= 21256,9075 kg/jam
Maka, neraca massa komponen alur 39: Fenol
: F 39 Fenol
= F 37 Fenol
= 1568,0748 kg/jam
o- cresol
: F 39 o - cresol
= F o37- cresol
= 57,3933 kg/jam
m-cresol
: F 39 m - cresol
= F 37 m -cresol
= 688,6395 kg/jam
p-cresol
: F 39 p -cresol
= F 37 p - cresol
= 166,3244 kg/jam
cathecol
: F 39 cathecol
= F 37 cathecol
= 145,2011 kg/jam
syringol
: F 39 syringol
= F 37 syringol
= 99,03912 kg /jam
pyrocathecol
: F 39 pyrocathecol
= F 37 pyrocathecol
= 157,9980 kg/jam
guaiakol
: F 39 guaiakol
= F 37 guaiakol
= 175,4472 kg/jam
37 phenol 2-6 dimethoxy : F 39 phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy = 231,0958 kg/jam
eugenol
: F 39 eugenol
= F 37 eugenol
= 98,3163 kg/jam
octane
: F 39 Octane
= F 37 Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
: F 39 acetic acid
= F 37 acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
1,2 benzanadiol
39 : F 1,2 benzanadio l
37 = F 1,2 benzanadio l = 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 39 benzaldehyde
= F 37 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
37 2 propanon hydroxy : F 39 2 propanon hydroxy = F 2 propanon hydroxy = 121,4244 kg/jam
pentanoic acid
: F 39 pentanoic acid
= F 37 pentanoic acid
= 136,0538 kg/jam
Tabel LA.13 Neraca Massa Mixer B Komponen
Fenol
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
37
38
39
1568,0748
-
1568,0748
Universitas Sumatera Utara
o- cresol
57,3933
-
57,3933
m- cresol
688,6395
-
688,6395
p- cresol
166,3244
-
166,3244
Cathecol
145,2011
-
145,2011
Syringol
99,0392
-
99,0392
Pyrocatheol
157,9980
-
157,9980
Guaiakol
175,4472
-
175,4472
phenol 2-6 dimethoxy
231,0958
-
231,0958
Eugenol
98,3163
-
98,3163
Octane
91,4340
-
91,4340
acetic acid
1236,1877
-
1236,1877
1,2 benzanadiol
253,8208
-
253,8208
Benzaldehyde
87,7766
-
87,7766
2 propanonhydroxy
121,4244
-
121,4244
pentanoic acid
136,0538
-
136,0538
Methanol
-
15942,6806
15942,6806
Total
5314,2269
15942,6806
21256,9075
21256,9075
21256,9075
LA.13 Dekanter B
Universitas Sumatera Utara
Neraca masssa total F39
= F40 + F41
F39
= 21256,9075 kg/jam
Alur 40 Merupakan alur bahan yang terlarut dengan methanol. Bahan yang terlarut dengan methanol adalah alkohol sebanyak 40% dari jumlah alkohol yang masuk. (Kawser, MD dan Farid, 2000). Data Komposisi: fenol
= 24,25 %
o- cresol
= 0,68 %
m- cresol
= 4,13 %
p- cresol
= 1,99 %
cathecol
= 1,73 %
syringol
= 1,17 %
guaiakol
= 2,10 %
phenol 2-6 dimethoxy
= 2,79 %
eugenol
= 1,17 %
(Kawser, MD dan Farid, 2000).
Neraca massa komponen di alur 40:
Universitas Sumatera Utara
: F 40 Fenol
Fenol
= 0,2425 x F 39 Fenol = 0,2425 x 1568,0748 = 380,2581 kg/jam
: F o40- cresol
o- cresol
= 0,0068 x F o39- cresol = 0,0068 x 57,3933 = 0,3903 kg/jam
: F 40 m - cresol
m-cresol
= 0,0413 x F 39 m -cresol = 0,0413 x 688,6395 = 28,4408 kg/jam
: F 40 p - cresol
p-cresol
= 0,0199 x F 39 p - cresol = 0,0199 x 166,3244 = 3,3099 kg/jam
40 : F cathecol
cathecol
= 0,0173 x F 39 cathecol = 0,0173 x 145,2011 = 2,5120 kg/jam
40 : F syringol
syringol
= 0,0117 x F 39 = 0,0117 x 99,0392 syringol = 1,1588 kg /jam
40 : F guaiakol
guaiakol
= 0,0210 x F 39 guaiakol = 0,0210 x 175,4472 = 3,6844 kg/jam
40 39 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = 0,0279 x F phenol 2 -6 dimethoxy
eugenol
:F
40 eugenol
= 0,0279 x 231,0958 = 6,4476 kg/jam = 0,0117 x F 39 eugenol = 0,0117 x 98,3163 = 1,1503 kg/jam
methanol
: F 40 methanol
= F 39 methanol = 15942,6806 kg/jam
Total : F40
40 40 40 40 40 40 = F 40 Fenol + F o - cresol + F m - cresol + F p - cresol + F cathecol + F syringol + F guaiakol + 40 40 40 F phenol 2-6 dimethoxy + F eugenol + F methanol
F40
= 380,2581 + 0,3903 + 28,4408 + 3,3099 + 2,5120 + 1,1588 + 3,6844 + 6,4476 + 1,1503 + 15942,6806 = 16370,0327 kg/jam
Alur 41 Merupakan alur bahan yang tidak terlarut dengan methanol.
Universitas Sumatera Utara
F39
= F40 + F41
F41
= 21256,9075 - 16370,0327 = 4886,8748 kg/jam
Neraca massa komponen di alur 41: Fenol
: F 41 Fenol
40 = F 39 Fenol - F Fenol = 1568,0748 - 380,2581
= 1187,8167 kg/jam o- cresol
: F o41- cresol
= F o39- cresol - F o40- cresol = 57,3933 - 0,3903 = 57,0031 kg/jam
m-cresol
: F 41 m - cresol
40 = F 39 m -cresol - F m -cresol = 688,6395 -28,4408
= 660,1987 kg/jam p-cresol
: F 41 p -cresol
40 = F 39 p - cresol - F p - cresol = 166,3244 - 3,3099
= 163,0146 kg/jam cathecol
41 : F cathecol
40 = F 39 cathecol - F cathecol = 145,2011 - 2,5120
= 142,6892 kg/jam syringol
41 : F syringol
40 = F 39 syringol - F syringol = 99,0392 - 1,1588
= 97,8804 kg /jam pyrocathecol
: F 41 pyrocathecol
= F 39 pyrocathecol
guaiakol
41 : F guaiakol
40 = F 39 guaiakol - F guaiakol = 175,4472 - 3,6844
= 157,9980 kg/jam
= 171,7628 kg/jam 41 39 40 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy - F phenol 2-6 dimethoxy
= 231,0958 - 6,4476 = 224,6482 kg/jam eugenol
41 : F eugenol
40 = F 39 eugenol - F eugenol = 98,3163 - 1,1503
= 97,1660 kg/jam octane
41 : F Octane
= F 39 Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
41 : F acetic acid
= F 39 acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
1,2 benzanadiol
41 : F 1,2 benzanadio l
39 = F 1,2 benzanadio l
= 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 41 benzaldehyde
= F 39 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
2 propanon hydroxy : F 241propanon hydroxy = F 39 2 propanon hydroxy pentanoic acid
: F 41 pentanoic acid
= F 39 pentanoic acid
= 121,4244 kg/jam = 136,0538 kg/jam
Tabel LA.14 Neraca Massa Dekanter B Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
39
41
40
Fenol
1568,0748
1187,8167
380,2581
o- cresol
57,3933
57,0031
0,3903
m- cresol
688,6395
660,1987
28,4408
p- cresol
166,3244
163,0146
3,3099
Cathecol
145,2011
142,6892
2,5120
Syringol
99,0392
97,8804
1,1588
Pyrocatheol
157,9980
157,9980
-
Guaiakol
175,4472
171,7628
3,6844
phenol 2-6 dimethoxy
231,0958
224,6482
6,4476
Eugenol
98,3163
97,1660
1,1503
Octane
91,4340
91,4340
-
acetic acid
1236,1877
1236,1877
-
1,2 benzanadiol
253,8208
253,8208
-
Benzaldehyde
87,7766
87,7766
-
2 propanon hydroxyl
121,4244
121,4244
-
pentanoic acid
136,0538
136,0538
-
Methanol
15942,6806
-
15942,68065
Total
21256,9075
4886,8748
16370,0327
21256,9075
21256,9075
Universitas Sumatera Utara
LA.14 Tangki Pengaduk C
Neraca masssa total F43
= F41 + F42
F41
= 4886,8748 kg/jam
Alur 42 Perbandingan antara bahan dengan pelarut (methanol) sebesar 1 : 3 (Kawser, MD dan Farid, 2000), maka 41 F 42 methanol = 3 x F
= 3 x 4886,8748
= 14660,6244 kg/jam
Alur 43 F43
= F41 + F42
F43
= 4886,8748 + 14660,6244 = 19547,4992 kg/jam
Maka, neraca massa komponen alur 43: Fenol
: F 43 Fenol
= F 41 Fenol
= 1187,8167 kg/jam
o- cresol
: F o43- cresol
= F o41- cresol
= 57,0031 kg/jam
m-cresol
: F 43 m - cresol
= F 41 m -cresol
= 660,1987 kg/jam
p-cresol
: F 43 p -cresol
= F 41 p - cresol
= 163,0146 kg/jam
cathecol
43 : F cathecol
41 = F cathecol
= 142,6892 kg/jam
syringol
43 : F syringol
41 = F syringol
= 97,8804 kg /jam
Universitas Sumatera Utara
pyrocathecol
: F 43 pyrocathec ol
= F 41 pyrocathec ol
= 157,9980 kg/jam
guaiakol
43 : F guaiakol
41 = F guaiakol
= 171,7628 kg/jam
43 41 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy = 224,6482 kg/jam
eugenol
43 : F eugenol
41 = F eugenol
= 97,1660 kg/jam
octane
43 : F Octane
41 = F Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
43 : F acetic acid
41 = F acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
1,2 benzanadiol
43 : F 1,2 benzanadiol
41 = F 1,2 benzanadiol = 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 43 benzaldehyde
= F 41 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
2 propanon hydroxy : F 243propanon hydroxy = F 41 2 propanon hydroxy = 121,4244 kg/jam pentanoic acid
: F 43 pentanoic acid
= F 41 = 136,0538 kg/jam pentanoic acid
methanol
: F 43 methanol
= F 41 methanol
= 14660,6244 kg/jam
Tabel LA.15 Neraca Massa Mixer C Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
41
42
43
Fenol
1187,8167
-
1187,8167
o- cresol
57,0031
-
57,0031
m- cresol
660,1987
-
660,1987
p- cresol
163,0146
-
163,0146
Cathecol
142,6892
-
142,6892
Syringol
97,8804
-
97,8804
Pyrocatheol
157,9980
-
157,9980
Guaiakol
171,7628
-
171,7628
phenol 2-6 dimethoxy
224,6482
-
224,6482
Eugenol
97,1660
-
97,1660
Universitas Sumatera Utara
Octane
91,4340
-
91,4340
acetic acid
1236,1877
-
1236,1877
1,2 benzanadiol
253,8208
-
253,8208
Benzaldehyde
87,7766
-
87,7766
2 propanonhydroxy
121,4244
-
121,4244
pentanoic acid
136,0538
-
136,0538
Methanol
-
14660,6244
14660,6244
Total
4886,8748
14660,6244
19547,4992
19547,4992
19547,4992
LA.15 Dekanter C
Neraca masssa total F43
= F44 + F45
F43
= 19547,4992 kg/jam
Alur 44
Universitas Sumatera Utara
Merupakan alur bahan yang terlarut dengan methanol. Bahan yang terlarut dengan methanol adalah alkohol sebanyak 40% dari jumlah alkohol yang masuk. (Kawser, MD dan Farid, 2000). Data Komposisi: fenol
= 24,25 %
o- cresol
= 0,68 %
m- cresol
= 4,13 %
p- cresol
= 1,99 %
cathecol
= 1,73 %
syringol
= 1,17 %
guaiakol
= 2,10 %
phenol 2-6 dimethoxy
= 2,79 %
eugenol
= 1,17 %
(Kawser, MD dan Farid, 2000).
Neraca massa komponen di alur 44: Fenol
: F 44 Fenol
= 0,2425 x F 43 Fenol = 0,2425 x 1187,8167 = 288,0455 kg/jam
o- cresol
: F o44- cresol
= 0,0068 x F o43- cresol = 0,0068 x 57,0031 = 0,3876 kg/jam
m-cresol
: F 44 m - cresol
= 0,0413 x F 43 m -cresol = 0,0413 x 660,1987 = 27,2662 kg/jam
p-cresol
: F 44 p - cresol
= 0,0199 x F 43 p - cresol = 0,0199 x 163,0146 = 3,2440 kg/jam
cathecol
44 : F cathecol
43 = 0,0173 x F cathecol = 0,0173 x 142,6892
= 2,4685 kg/jam syringol
44 : F syringol
43 = 0,0117 x F syringol = 0,0117 x 97,8804
= 1,1452 kg /jam
Universitas Sumatera Utara
44 : F guaiakol
guaiakol
43 = 0,0210 x F guaiakol = 0,0210 x 171,7628
= 3,6070 kg/jam 44 43 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = 0,0279 x F phenol 2 -6 dimethoxy
= 0,0279 x 224,6482 = 6,2677 kg/jam 44 : F eugenol
eugenol
43 = 0,0117 x F eugenol = 0,0117 x 97,1660
= 1,1368 kg/jam methanol
: F 44 methanol
= F 43 methanol = 14660,6244 kg/jam
Total : F44
44 44 44 44 44 44 = F 44 Fenol + F o - cresol + F m - cresol + F p - cresol + F cathecol + F syringol + F guaiakol + 44 44 44 F phenol 2-6 dimethoxy + F eugenol + F methanol
F44
= 288,0455 + 0,3876 + 27,2662 + 3,2440 + 2,468 + 1,1452 + 3,6070 + 6,2677 + 1,1368 + 14660,6244 = 14994,1930 kg/jam
Alur 45 Merupakan alur bahan yang tidak terlarut dengan methanol. F43
= F44 + F45
F45
= 19547,4992 - 14994,1930 = 4553,3062 kg/jam
Neraca massa komponen di alur 45: Fenol
: F 45 Fenol
44 = F 43 Fenol - F Fenol = 1187,8167 - 288,0455
= 899,7711 kg/jam o- cresol
: F o45- cresol
= F o43- cresol - F o44- cresol = 57,0031- 0,3876 = 56,6154 kg/jam
m-cresol
: F 45 m - cresol
44 = F 43 m -cresol - F m -cresol = 660,1987 -27,2662
= 632,9325 kg/jam p-cresol
: F 45 p -cresol
44 = F 43 p - cresol - F p - cresol = 163,0146 - 3,2440
Universitas Sumatera Utara
= 159,7706 kg/jam 45 : F cathecol
cathecol
43 44 = F cathecol - F cathecol = 142,6892 - 2,4685
= 140,2206 kg/jam syringol
45 : F syringol
43 44 = F syringol - F syringol = 97,8804 - 1,1452
pyrocathecol
: F 45 pyrocathec ol
= 96,7352 kg /jam = F 43 = 157,9980 kg/jam pyrocathec ol
guaiakol
45 : F guaiakol
43 44 = F guaiakol - F guaiakol = 171,7628 - 3,6070
= 168,1558 kg/jam 45 43 44 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy - F phenol 2-6 dimethoxy
= 224,6482 - 6,2677 = 218,3805 kg/jam 45 : F eugenol
eugenol
43 44 = F eugenol - F eugenol = 97,1660 - 1,1368
= 96,0291 kg/jam octane
45 : F Octane
43 = F Octane
= 91,4340 kg/jam
acetic acid
45 : F acetic acid
43 = F acetic acid
= 1236,1877 kg/jam
1,2 benzanadiol
45 : F 1,2 benzanadiol
43 = F 1,2 benzanadiol
= 253,8208 kg/jam
benzaldehyde
: F 45 benzaldehyde
= F 43 benzaldehyde
= 87,7766 kg/jam
2 propanon hydroxy : F 245propanon hydroxy = F 43 2 propanon hydroxy pentanoic acid
: F 45 pentanoic acid
= F 43 pentanoic acid
= 121,4244 kg/jam = 136,0538 kg/jam
Tabel LA.16 Neraca Massa Dekanter C Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
43
45
44
Fenol
1187,8167
899,7711
288,0455
o- cresol
57,0031
56,61544
0,3876
Universitas Sumatera Utara
m- cresol
660,1987
632,9325
27,2662
p- cresol
163,0146
159,7706
3,2440
Cathecol
142,6892
140,2206
2,4685
Syringol
97,8804
96,7352
1,1452
Pyrocatheol
157,9980
157,9980
-
Guaiakol
171,7628
168,1558
3,6070
phenol 2-6 dimethoxy
224,6482
218,3805
6,2677
Eugenol
97,1660
96,0291
1,1368
Octane
91,4340
91,4340
-
acetic acid
1236,1877
1236,1877
-
1,2 benzanadiol
253,8208
253,8208
-
Benzaldehyde
87,7766
87,7766
-
2 propanon hydroxyl
121,4244
121,4244
-
pentanoic acid
136,0538
136,0538
-
Methanol
14660,6244
-
14660,6244
Total
19547,4992
4553,3062
14994,1930
19547,4992
19547,4992
LA. 16 Tangki Penampungan
Universitas Sumatera Utara
Dekanter B
Fenol
Dekanter C
40
o- cresol m- cresol 44
p- cresol Cathecol
Dekanter A 36
Tangki Penampungan
46
Syringol Guaiakol Phenol 2-6 dimethoxy Eugenol methanol
Bahan yang masuk ke dalam tangki penampungan berasal dari bahan larut methanol dekanter A, dekanter B, dan dekanter C. Neraca masssa total F45
= F36 + F40 + F44
F45
= 18145,5431 + 16370,0327 + 14994,1930
F45
= 49509,7689 kg/jam
Alur 46 Neraca massa komponen di alur 46: Fenol
: F 46 Fenol
40 44 = F 36 Fenol + F Fenol + F Fenol
= 501,9909 + 380,2581 + 288,0455 = 1170,2946 kg/jam o- cresol
: F o46- cresol
= F o36- cresol + F o40- cresol + F o44- cresol = 0,3929 + 0,3903 + 0,3876 = 1,1708 kg/jam
m-cresol
: F 46 m - cresol
40 44 = F 36 m -cresol + F m -cresol + F m -cresol
= 29,6660 + 28,4408 + 27,2662 = 85,3730 kg/jam p-cresol
: F 46 p - cresol
40 44 = F 36 p - cresol + F p - cresol + F p - cresol
= 3,3771 + 3,3099 + 3,2440
Universitas Sumatera Utara
= 9,9309 kg/jam 46 : F cathecol
cathecol
40 44 = F 36 cathecol + F cathecol + F cathecol
= 2,5562 + 2,5120 + 2,4685 = 7,5367 kg/jam 46 : F syringol
syringol
40 44 = F 36 syringol + F syringol + F syringol
= 1,1725 + 1,1588 + 1,1452 = 3,4764 kg /jam 46 : F guaiakol
guaiakol
40 44 = F 36 guaiakol + F guaiakol + F guaiakol
= 3,7634 + 3,6844 + 3,6070 = 11,0548 kg/jam phenol 2-6 dimethoxy : 36 40 44 F 46 phenol 2-6 dimethoxy = F phenol 2-6 dimethoxy + F phenol 2-6 dimethoxy + F phenol 2 -6 dimethoxy
= 6,6326 + 6,4476 + 6,2677 = 19,3479 kg/jam 46 : F eugenol
eugenol
40 44 = F 36 eugenol + F eugenol + F eugenol
= 1,1639 + 1,1503 + 1,1368 = 3,4511 kg/jam methanol
: F 46 methanol
40 44 = F 36 methanol + F methanol + F methanol
= 17594,8275 + 15942,6806 + 14660,6244 = 48198,1325 kg/jam
Tabel LA.17 Neraca Massa Tangki Penampungan Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
36
40
44
46
Fenol
501,9909
380,2581
288,0455
1170,2946
o- cresol
0,3929
0,3903
0,3876
1,1708
m- cresol
29,6660
28,4408
27,2662
85,3730
p- cresol
3,3771
3,3099
3,2440
9,9309
Universitas Sumatera Utara
Cathecol
2,5562
2,5120
2,4685
7,5367
Syringol
1,1725
1,1588
1,1452
3,4764
Guaiakol
3,7634
3,6844
3,6070
11,0548
phenol 2-6 dimethoxy
6,6326
6,4476
6,2677
19,3479
Eugenol
1,1639
1,1503
1,1368
3,4511
Methanol
17594,8275
15942,6806
14660,6244
48198,1325
Total
18145,5431
16370,0327
14994,1930
49509,7689
49509,7689
49509,7689
LA.17 Distilasi I
Neraca Massa Kolom Destilasi I Kolom destilasi I bertujuan untuk memisahkan fenol dan turunan cresol dari turunan alkohol dan methanol sehingga dihasilkan fenol dengan kemurnian 99% . Ditinjau dari titik didihnya : Komponen Fenol
Td °C 132
o- cresol
191,5
m- cresol
202,9
p- cresol
201,9
Universitas Sumatera Utara
Cathecoln
245,5
Syringol
261
Guaiakol
215
Fenol 2,6 dimetoxy
261
Eugenol
253,2
Methanol
64,7
Maka dapat ditentukan :
Cathecol, syringol, guaiakol, fenol 2,6 dimethoxy, eugenol mempunyai titik didih tinggi sehingga semuanya ada pada hasil bawah.
Fenol, o- cresol, m- cresol, p- cresol, dan methanol terdistribusi pada hasil atas dan bawah.
Data konversi produk pada kolom atas distilasi I : Komponen
Konversi
Fenol
99 %
o- cresol
1%
m- cresol
1%
p- cresol
1%
Methanol
100 %
Neraca massa total : F47
= F48 + F49
F47
= 49509,7689 kg/jam
Alur 47 (feed) F47
= 49509,7689 kg/jam
Komponen
Laju Alir (kg/jam)
BM
N (kmol/jam)
Xf
1170,2946
94
12,4499
0,0082
o- cresol
1,1708
108
0,0108
7,13451E-06
m- cresol
85,3730
108
0,7905
0,0005
Fenol
Universitas Sumatera Utara
p- cresol
9,9309
108
0,0920
0,0001
Methanol
48198,1325
32
1506,1916
0,9912
Total
49509,7689
1519,5349
1
Alur 48 (Distilat) Neraca massa komponen pada alur 48 : : F 48 Fenol
Fenol
= 0,99 x F 47 Fenol
= 0,99 x 1170,2946
= 1158,5917 kg/jam o- cresol
: F o48- cresol
= 0,01 x F o47- cresol
= 0,01 x 1,1708
= 0,0117 kg/jam m-cresol
: F 48 m - cresol
= 0,01 x F 47 m - cresol
= 0,01 x 85,3730
= 0,8537 kg/jam : F 48 p - cresol
p-cresol
= 0,01 x F 47 p - cresol
= 0,01 x 9,9309
= 0,0993 kg/jam methanol
: F 48 methanol
= F 47 methanol
Total
: F48
48 48 48 48 = F 48 Fenol + F o - cresol + F m - cresol + F p - cresol + F methanol
F48 48
F
= 48198,1325 kg/jam
= 1158,5917 + 0,0117 + 0,8537 + 0,0993+ 48198,1325 = 49357,6890 kg/jm
Alur 49 (bottom) F47
= F48 + F49
F49
= F47 - F48 = 49509,7689 - 49357,6890
F49
= 152,0799 kg/jam
Neraca massa komponen pada alur 49: Fenol
: F 49 Fenol
48 = F 47 Fenol - F Fenol
= 1170,2946 - 1158,5917 = 11,7029 kg/jam
o- cresol
: F o49- cresol
= F o47- cresol - F o48- cresol
= 1,1708 - 0,0117
Universitas Sumatera Utara
= 1,1591 kg/jam m-cresol
: F 49 m - cresol
48 = F 47 m -cresol - F m -cresol
= 85,3730 - 0,8537 = 84,5193 kg/jam
p-cresol
: F 49 p - cresol
48 = F 47 p - cresol - F p - cresol
= 9,9309 - 0,0993 = 9,8316 kg/jam
cathecol
49 : F cathecol
48 = F cathecol
= 7,5367 kg/jam
syringol
49 : F syringol
48 = F syringol
= 3,4764 kg /jam
guaiakol
49 : F guaiakol
48 = F guaiakol
= 11,0548 kg/jam
49 48 phenol 2-6 dimethoxy : F phenol 2 -6 dimethoxy = F phenol 2 -6 dimethoxy = 19,3479 kg/jam
eugenol
49 : F eugenol
48 = F eugenol
= 3,4511 kg/jam
Tabel LA.18 Neraca Massa Distilasi I Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
47
48
49
Fenol
1170,2946
1158,5917
11,7029
o- cresol
1,1708
0,0117
1,1591
m- cresol
85,3730
0,8537
84,5193
p- cresol
9,9309
0,0993
9,8316
Cathecol
7,5367
-
7,5367
Syringol
3,4764
-
3,4764
Guaiakol
11,0548
-
11,0548
phenol 2-6 dimethoxy
19,3479
-
19,3479
Eugenol
3,4511
-
3,4511
Methanol
48198,1325
48198,1325
-
Total
49509,7689
49357,6890
152,0799
49509,7689
49509,7689
Universitas Sumatera Utara
LA. 18 Distilasi II
Neraca Massa Kolom Destilasi II Sebagai Input kolom destilasi II adalah hasil atas dari kolom destilasi I. 99% methanol akan terpisahkan sebagai hasil atas. 99% fenol akan terpisahkan sebagai hasil bawah Seluruh o-cresol, m-cresol, dan p-cresol akan terpisah sebagai hasil bawah.
Data konversi produk pada kolom atas distilasi II: Komponen Fenol Methanol
Konversi 1% 100 %
Neraca massa total : F56
= F57 + F58
F56
= 49357,6890 kg/jam
Alur 56 (feed) F56
= 49357,6890 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Komponen
Laju Alir (kg/jam)
BM
N (kmol/jam)
Xf
1158,5917
94
12,3254
0,0104
o- cresol
0,0117
108
0,0001
9,15869E-08
m- cresol
0,8537
108
0,0079
6,67814E-06
p- cresol
0,0993
108
0,0009
7,76826E-07
Methanol
48198,1325
32
1171,3652
0,9896
Total
49357,6890
1183,6996
1
Fenol
Alur 57 (Distilat) Neraca massa komponen pada alur 57 : : F 57 Fenol
Fenol
= 0,01 x F 56 Fenol
= 0,01 x 1158,5917
= 11,5859 kg/jam methanol
: F 57 methanol
= F 56 methanol
Total
: F57
57 = F 57 Fenol + F methanol
F57
= 48198,1325 kg/jam
= 11,5859 + 48198,1325
= 48209,7184 kg/jam
Alur 58 (bottom) F56
= F57 + F58
F58
= F56 - F57 = 49357,6890 - 48209,7184
= 1147,9705 kg/jam
Neraca massa komponen pada alur 58 : fenol
: F 58 Fenol
57 = F 56 Fenol - F Fenol
= 1158,5917 - 11,5859 = 1147,0058 kg/jam
o- cresol
: F 58 o - cresol
= F o57- cresol
= 0,0117 kg/jam
m-cresol
: F 58 m - cresol
= F 57 m -cresol
= 0,8537 kg/jam
p-cresol
: F 58 p - cresol
= F 57 p - cresol
= 0,0993 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.19 Neraca Massa Distilasi II Komponen
Alur Masuk
Alur Keluar
(Kg/ jam)
(Kg/ jam)
56
57
58
Fenol
1158,5917
11,5859
1147,0058
o- cresol
0,0117
-
0,0117
m- cresol
0,8537
-
0,8537
p- cresol
0,0993
-
0,0993
Methanol
48198,1325
48198,1325
-
Total
49357,6890
48209,7184
1147,9705
49357,6890
49357,6890
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis Perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan Operasi
: kJ/jam
Temperatur Referensi : 25 0 C
Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut: Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar. Q=H=
T
Tref
n x Cp x dT
(Smith dan Van Ness, 1975)
Perhitungan Cpl (kal/g0C) dengan menggunakan metode Chueh dan Swanson dimana konstribusi gugusnya adalah: Tabel LB.1 Kapasitas Panas Liquid Gugus Harga -CH2-
-CH (ring)
-CH ( not ring)
7,26 4,4
5
-O-
8,4
-OH-
10,7
-C-
1,76
-C=O H -CH2OH
12,66 17,5
Universitas Sumatera Utara
(Lyman, 1982)
Perhitungan C
ps
padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan
Harrison, dimana nilai kontribusi unsur atom : Tabel LB.2 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison Unsur Atom Ei C
10.89
H
7.56
O
13,42
(Perry, 1997) Rumus metode Hurst dan Harrison : n
CpS =
. i
Ei
i 1
Dimana : C = Kapasitas panas padatan pada 298,15 K (J/mol.K) pS
n
= Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa
N = Jumlah unsur atom i dalam senyawa i
Ei = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada tabel LB.2
Perhitungan panas penguapan Q = n. Hvb
Perhitungan
Hfo (kkal/mol)
(Smith dan Van Ness, 1975)
dengan
menggunakan
metode
Verma
dan
Doraiswamy, dimana kontribusi gugusnya adalah Tabel LB.3 Panas Pembentukan [kkal/mol] Gugus Harga -CH2-
-CH
-4,94 -1,29
Universitas Sumatera Utara
0,62
-C-O-
-24,2
-OH-
-43,8
-CHO-
-29,71
(Reid, 1977) Menghitung 0f 298 selulosa ((C6H10O5)10000) :
0f 298 = 50000.( -CH- ) + 30000.( -OH- ) + 20000.( -O- ) + 10000. ( -CH - ) 2
= 50000.(-1,29) + 30000.(-43,8) + 20000.(-24,2) + 10000.(-4,94) = -8029980000 J/mol Menghitung 0f 298 hemiselulosa ((C5H8O4)100) :
0f 298 = 500.( -CH- ) + 300.( -OH- ) + 100.( -O- ) = 500.(-1,29) + 300.(-43,8) + 100.(-24,2) = -68061000 J/mol Menghitung 0f 298 glukosa :
0f 298 = 6.(-OH-) + 1(-COH-) + 4. (-CH-) + 1. (-CH2-) 0f 298 = 6.(-43,8) + 1.(-29,71) + 4.(-1,29) + 1.(-4,94) 0f 298 = -1270962 J/mol Menghitung 0f 298 xylosa :
0f 298 = 4.(-OH-) + 1(-O-) + 4. (-CH-) + 1. (-CH2-) 0f 298 = 4.(-43,8) + 1.(-24,2) + 4.(-1,29) + 1.(-4,94) 0f 298 = -879900 J/mol Hf25oC H2O
= -242760 J/mol
Hf25oC CO2
= -395010 J/mol
Hf25oC CH3OH = -235704 J/mol
Universitas Sumatera Utara
Hf25oC H2SO4
= -813498 J/mol
(Perry, 1997) Reaksi I : (C5H8O4)100 + 100 H2O Hr25oC = = = =
. 100. i
0 f 250 C produk
0 f 250 C
C5 10
100 C5H10O5
O 1.
i.
0 f 250 C reak tan
0 f 250 C
5
H 2O
4347000 J/mol 10000C6H12O6
. C O 1. = 10000. i
0 f 250 C produk
0 f 250 C
=
0
100. 879900J / mol 1. 88479300 100. 242760J / mol
Reaksi II : (C6H10O5)10000 + 10000 H2O Hr25oC =
C5 H 8O4 n 100. 0f 25 C
6
i.
12
0 f 250 C reak tan
6
0 f 250 C
C6 H 10O5 10000 10000. 0f 25 C 0
H 2O
10000. 1270962J / mol 1. 802998000 10000. 242760J / mol
= -2252040000 J/mol Nilai kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing komponen : 1. Hemiselulosa (C5H8O4)n Cp = 5.∆Ec + 8.∆EH + 4.∆Eo = 5.(10,89) + 8.(7,56) + 4.(13,42) = 168,61 J/ mol.K 2. Xylosa (C5H10O5) Cp = 4(- CH (ring)) + 4(-OH) +1(-O-) + 1 (-CH2) = 4(4,4) + 4(10,7) +1(8,4) + 1 (7,26) = 76,06 kal/ mol.K = 319,452 J/mol.K 3. Selulosa Cp
= 6.∆Ec + 10.∆EH + 5.∆Eo = 6.(10,89) + 10.(7,56) + 5.(13,42)
Universitas Sumatera Utara
= 208,04 J/mol.K 4. Glukosa Cp = 6.(-OH-) + 1.(-C=O) + 4.(-CH-) + 1.(-CH2-) H = 6.(10,7) + 1.(12,66) + 4.(4,4) + 1.(7,26) = 101,72 kal/mol.K = 427,224 J/mol.K 5. Methanol (CH3OH) Cpl = 112,7243 J/mol.K
(Reklaitis, 1983)
Cpg = 65,63 J/mol.K
(Reklaitis, 1983)
6. Air (H2O) Cpl = 74,8781 J/mol.K
(Reklaitis, 1983)
Cpg = 33,5944 J/mol.K
(Reklaitis, 1983)
7. Asam Sulfat (H2SO4) Cp = 0,34 kal/g0C
(Perry, 1997)
= 139,944 J/mol.K 8. Abu (CaCO3) Cp
= 19,68 + 0,01189.T-307600T-2 (Perry, 1997) = 19,7594 kal/mol.K = 82,9895 J/mol.K
9. Lignin Cp = 1700 J/mol.K 10. Karbondioksida (CO2) Cpg = 10,34 + 0,00274.T - 195500T-2 (Perry, 1997) = 8,955 kal/mol.K = 37,6112 J/mol.K 11. Nitrogen (N2) Cpg = 6,5 + 0,001T (Perry, 1997) = 7,27315 kal/mol.K = 30,54723 J/mol.K
Universitas Sumatera Utara
12. Methana (CH4) Cpg = 5,34 + 0,0115T (Perry, 1997) = 14.231225 kal/mol.K = 59,771145 J/mol.K 13. Hidrogen (H2) Cpg = 4,97 kal/mol.K = 20,8740 J/mol.K 14. Karbonmonoksida (CO) Cpg = 6,6 + 0,00120T (Perry, 1997) = 7.52778 kal/mol.K = 31,616676 J/mol.K
15. Fenol Cpl = 101720 + 317,61T (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K 16. o- cresol Cpl = - 185150 + 3148 T – 8,0367 T2 + 0,007254 T3 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K Cpg = 16192 + 469,81 T – 0,479 T2 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K 17. m- cresol Cpl = - 246700 + 3256,8 T – 7,4202 T2+ 0,0060467 T3 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K Cpg = 29002 + 158, 79 T + 0,635 T2 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K
Universitas Sumatera Utara
18. p- cresol Cpl = 259980 – 1112,3 T + 4,9427 T2- 0,0054367 T3 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K Cpg = 29090 + 166 T + 0,616 T2 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K 19. Cathecol Cpl = 1196,92677 J/mol.K (Perry, 1997) 20. Syringol Cpl = 1338,345188 J/mol.K (Perry, 1997) 21. Phyrocathecol Cpl = 2202,505439 J/mol.K (Perry, 1997) 22. Guaiakol Cpl = 2297,015481 J/mol.K (Perry, 1997) 23. Phenol 2-6 dimethoxy Cpl = 2094,14477 J/mol.K (Perry, 1997) 24. Eugenol Cpl = 2386,82887 J/mol.K (Perry, 1997) 25. Octane Cpl = 224830 – 186,36T + 0,95891 T2 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K 26. Acetic acid Cpl = 139640 – 320,8 T + 0,8985 T2 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K 27. 1,2 Benzenediol Cpl = 1039,178243 J/mol.K (Perry, 1997)
Universitas Sumatera Utara
28. Benzaldehyde Cpl = 2094,14477 J/mol.K (Perry, 1997) 29. 2 propanon- hydroxy Cpl = 2094,14477 J/mol.K (Perry, 1997) 30. Pentanoic acid Cpl = 145050 – 28,344 T + 0,6372 T2 (Perry, 1997) = 6,798 kal/mol.K = 28,5516 J/mol.K
Tabel LB.4 Data Titik Didih (K) dan Panas Laten (J/mol) Komponen
Titik Didih (K)
HVL (J/mol) 45693
o- cresol
455 464,165
45192,3
Methanol
337,671
35270,4
CO
194,681
16560,9
CO2
81,691
6065,3
H2
1.334,6
CH4
20,381 111,671
N2
77,361
5577,5
Fenol
8.179,5
Sumber : Reklaitis, (1983) Steam Sebagai steam digunakan saturated steam 2000C pada tekanan 1002,7 kPa Hvl (2000C) = 1938,6 kJ/kg (Smith, 1987)
Air Pendingin Sebagai air pendingin digunakan air pada suhu 280C dan keluar pada suhu 900C. Air (saturated): H(28oC) = 117,3 kJ/kg
(Smith, 1987)
H(90oC) = 410,6 kJ/kg
(Smith, 1987)
Universitas Sumatera Utara
1. Reaktor Pra Hidrolisa
Reaksi : (C5H8O4)100 + 100 H2O
100 C5H10O5
r = 0,9119 kmol/jam Hr25oC = 4347000 kJ/kmol 373,15
Hr100oC
= Hr25oC + σC5H10O5
373,15
Cp dT + σ(C5H8O4)100
298,15
Hr100oC
= 6168658,8298 kJ/kmol
rHr
= 5624975,6720 kJ/jam
298,15
303,15
Panas masuk = N4Lig
303,15
Cp dT + N4Hemi
298,15
303,15
Cp dT + N4Air
298,15
Cp
298,15
303,15
Cp dT + N4Sel
298,15
303,15
N4Abu
373,15
Cp dT + σH2O
Cp dT
298,15 303,15
Cp dT + N5Asam
298,15
Cp dT +
298,15
373,15
N6Air
Cp dT
298,15
Tabel LB.5 Perhitungan Panas Masuk pada Reaktor Pra Hidrolisa Alur
4
5
Komponen
Massa (kg)
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu Air Asam Sulfat
7464 18228 13374 2994 17940 79,2
BM (kg/kmol) 1500 1620000 13200 100 18 98
N (kmol)
∫Cp dT
Q(kJ/jam)
4,9760 0,0113 1,0132 29,9400 996,6667 0,8082
8500 843,0500 1040,2000 414,9477 374,3903 2136,1200
42296 9,4859 1053,9117 12423,5327 373142,3125 1726,3337
Universitas Sumatera Utara
6
Air
31720,8
18 Total
1762,2667
373,15
Panas keluar = N
7
Lig
373,15
7
Cp dT + N
Hemi
298,15
N
Abu
Cp dT + N
Cp dT + N
Xyl
298,15
Sel
Cp dT +
298,15
373,15
7
9896632,6655 10327284,2421
373,15
7
298,15
373,15
7
5615,8542
373,15
7
Cp dT +N
298,15
Air
Cp dT +
298,15
373,15
N7Asam
Cp dT
298,15
Tabel LB.6 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor Pra Hidrolisa Alur
Komponen
BM (kg/kmol) Lignin 7464 1500 Selulosa 18228 162000 Hemiselulosa 1337,4 13200 7 Abu 2994 100 Air 48019,44545 18 Asam Sulfat 79,2 98 Xylosa 13677,95455 150 Total Panas yang dibutuhkan : Q
Massa (kg)
N (kmol) 4,9760 0,0113 1,0132 29,9400 996,6667 0,8082 91,1864
∫Cp dT
Q(kJ/jam)
127500,0000 634440,0000 15603,0000 175,5626 12645,7500 1281,2444 6224,2148 186352,9911 5615,8542 14981678,0303 10495,8000 8482,3200 23958,9000 2184724,9677 17997135,1162
= Q7 – Q4 – Q5 – Q6 + rHr = 17997135,1162 – 428925,2429 – 1726,3337– 9896632,6655 + 5624975,6720 = 13294826,5461 kJ/jam
Sebagai sumber panas digunakan steam 200°C Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m = =
Q H VL 13294826,5461 kJ/jam = 6857,9524 kg/jam 1938,6 kJ/kg
Tabel LB.7 Neraca Panas Reaktor Pra Hidrolisa
Universitas Sumatera Utara
Komponen Umpan Produk Panas Reaksi Q Total
Masuk (kJ/jam) 10327284,2421 13294826,5461 23622110,7882
Keluar (kJ/jam) 17997135,1162 5624975,6720 23622110,7882
2. Cooler I
Panas Masuk Cooler I = Panas Keluar Alur 7 = 17997135,1162 kJ/jam
Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar pada Cooler I Alur
8
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol) Lignin 7464 1500 Selulosa 18228 162000 Hemiselulosa 1337,4 13200 Abu 2994 100 Air 48019,44545 18 Asam Sulfat 79,2 98 Xylosa 13677,95455 150 Total
N (kmol)
∫Cp dT
Q(kJ/jam)
4,9760 0,0113 1,0132 29,9400 996,6667 0,8082 91,1864
93500,0000 11442,2000 9273,5500 4564,4242 4118,2931 7696,9200 17569,8600
465256,0000 128,7459 939,5792 136658,8601 10986563,8889 6220,3680 1602131,6430 13197899,0852
Panas yang dilepaskan : Qc
= Qout – Qin = 13197899,0852 – 17997135,1162 kJ/jam
= -4799236,0310 kJ/jam Air pendingin yang diperlukan adalah :
Universitas Sumatera Utara
Qc H(90 C) H(28 C) 4799236,03 10 kJ/jam (410,6 117,3) kJ/kg 4799236,03 10 kg/jam 293,3 16362,8913 kg/jam
m
Tabel LB.9 Neraca Panas Cooler I Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 17997135,1162 17997135,1162
Keluar (kJ/jam) 13197899,0852 4799236,0310 17997135,1162
3.Reaktor Hidrolisa
Reaksi : (C6H10O5)10000 + 10000 H2O
10000 C6H12O6
r = 0,086 kmol/jam Hr25oC = -225204000 kJ/kmol 373,15
Hr100oC = Hr25oC + σC6H12O6
373,15
Cp dT + σ(C6H10O5)1000
298,15
373,15
Cp dT + σH2O
298,15
Cp
298,15
Hr100oC = -1987796145,0226 kJ/kmol rHr
= -16998454,6790 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.10 Perhitungan Panas Masuk pada Reaktor Hidrolisa Alur
12
13 14
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol) Lignin 7464 1500 Selulosa 18228 162000 Hemiselulosa 1337,4 13200 Abu 2994 100 Air 48019,44545 18 Xylosa 13677,95455 150 Asam Sulfat 5824,5961 98 Air 66340,9519 18 Total
N (kmol)
∫Cp dT
Q(kJ/jam)
4,9760 0,0113 1,0132 29,9400 996,6667 91,1864 59,4347 3685,6084
93500,0000 11442,2000 9273,5500 4564,4242 4492,6834 17569,8600 699,7200 5615,8542
465256,0000 128,7459 939,5792 136658,8601 11985342,4243 1602131,6430 41587,6158 20697839,6460 33937326,3470
Tabel LB.11 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor Hidrolisa Alur
15
Komponen Massa (kg) Lignin 7464 Selulosa 4374,7200 Hemiselulosa 1337,4000 Abu 2994,0000 Air 67202,6709 Asam Sulfat 5712,0641 Xylosa 683,8977 Glukosa 15392,5333
BM (kg/kmol) 1500 1620000 13200 100 18 98 150 180 Total
N (kmol) ∫Cp dT Q(kJ/jam) 4,9760 263500,0000 1311176,0000 0,0027 32246,2000 87,0791 0,1013 26134,5500 2647,9051 29,9400 12863,3773 385129,5150 3733,4817 11606,0987 43331157,2155 58,2864 21691,3200 1264308,2754 4,5593 49515,0600 225754,9133 85,5141 66219,7200 5662718,0412 52182978,9447
Panas yang dibutuhkan : Q = Q15 – Q12 – Q13– Q14 + rHr = 52182978,9447– 13197899,0852 – 41587,6158 – 20697839,646 + (-16998454,6790) = 1247197,9187 kJ/jam Sebagai sumber panas digunakan steam 200°C Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m =
Q H VL
Universitas Sumatera Utara
=
1247197,91 87 kJ/jam 1938,6000 kJ/kg
= 643,3498 kg/jam Tabel LB.12 Neraca Panas Reaktor Hidrolisis Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Umpan 33937326,3470 Produk 52182978,9447 Panas Reaksi - 16998454,6790 Q 1247197,9187 Total 35184524,2657 35184524,2657 4. Cooler II
Panas Masuk Cooler II = Panas Keluar Alur 15 = 52182978,9447 kJ/jam Tabel LB.13 Perhitungan Panas Keluar pada Cooler II Alur
16
Komponen Massa (kg) Lignin 7464 Selulosa 4374,7200 Hemiselulosa 1337,4000 Abu 2994,0000 Air 67202,6709 Asam Sulfat 5712,0641 Xylosa 683,8977 Glukosa 15392,5333
BM (kg/kmol) 1500 1620000 13200 100 18 98 150 180 Total
N (kmol) 4,9760 0,0027 0,1013 29,9400 3733,4817 58,2864 4,5593 85,5141
∫Cp dT 110500 13522,6000 10959,6500 5394,3195 4867,0736 9096,3600 20764,3800 27769,5600
Q(kJ/jam) 549848 36,5170 1110,4118 161505,9256 18171130,4452 530193,7929 94671,4153 2374688,2108 13197899,0852
Universitas Sumatera Utara
Panas yang dilepaskan : Qc
= Qout – Qin = (13197899,0852 – 52182978,9447) kJ/jam = -38985079,8594 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah : Qc H(90 C) H(28 C) 38985079,8 594 kJ/jam (410,600 117,300) kJ/kg 38985079,8 594 kg/jam 293,300 603116,853 2 kg/jam
m
Tabel LB.14 Neraca Panas Cooler II Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 52182978,9447 52182978,9447
Keluar (kJ/jam) 13197899,0852 38985079,8594 52182978,9447
5. Rotary Drier
Universitas Sumatera Utara
Alur 20 Tabel LB.15 Perhitungan Panas Masuk pada Rotary Drier Alur
Komponen
Massa (kg)
20
Lignin Selulosa Hemiselulosa Abu Air Asam Sulfat Xylosa Glukosa
7464,0000 4374,7200 1337,4000 2994,0000 3360,1335 285,6032 34,1949 769,6267
BM (kg/kmol) 1500 1620000 13200 100 18 98 150 180 Total
N (kmol)
∫Cp dT
Q(kJ/jam)
4,9760 0,0027 0,1013 29,9400 186,6741 2,9143 0,2280 4,2757
110500,0000 13522,6000 10959,6500 5394,3195 4867,0736 9096,3600 20764,3800 27769,5600
549848,0000 36,5170 1110,4118 161505,9256 908556,5223 26509,6896 4733,5708 118734,4105 1771035,0477
Alur 21 Tabel LB.16 Perhitungan Panas Keluar pada Rotary Drier Alur
21
Komponen Massa (kg) Lignin 7464,0000 Selulosa 4374,7200 Hemiselulosa 1337,4000 Abu 2994,0000 Air 67,2027 Asam Sulfat 5,7121 Xylosa 0,6839 Glukosa 15,3925
BM (kg/kmol) 1500 1620000 13200 100 18 98 150 180 Total
N (kmol) 4,9760 0,0027 0,1013 29,9400 3,7335 0,0583 0,0046 0,0855
∫Cp dT 136000,0000 16643,2000 13488,8000 6639,1625 5990,2445 11195,5200 25556,1600 34177,9200
Q(kJ/jam) 676736,0000 44,9440 1366,6607 198776,5239 22364,4682 652,5462 116,5187 2922,6932 902980,3549
Alur 22 Merupakan alur bahan yang teruapkan dari rotary drier Tabel LB.17 Perhitungan Panas Keluar bahan yang teruapkan pada Rotary Drier Alur 22
Komponen Air Asam Sulfat Xylosa Glukosa
Massa (kg) 3292,9309 279,8911 33,5110 754,2341
BM (kg/kmol) 18 98 150 180 Total
N (kmol) 182,9406 2,8560 0,2234 4,1902
∫Cp dT 5990,2445 11195,5200 25556,1600 34177,9200
Q(kJ/jam) 1095858,9438 31974,7641 5709,4146 143211,9659 1276755,0884
Universitas Sumatera Utara
Panas yang dibutuhkan : Q = (Q21 + Q22) – Q20 = (902980,3549 + 1276755,0884) – 1771035,0477 = 408700,3956 kJ/jam Sebagai sumber panas digunakan steam 200°C Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m = =
Q H VL 408700,395 6 kJ/jam 1938,6000 kJ/kg
= 210,8224 kg/jam Tabel LB.18 Neraca Panas Rotary Drier Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Umpan 1771035,0477 Produk 2179735,4433 Q 408700,3956 Total 2179735,4433 2179735,4433
6. Reaktor Pirolisis
Universitas Sumatera Utara
Alur 21 Panas masuk alur 21 = 902980,3549 kg/jam Alur 24 773,15
Panas masuk = N24N2
Cp dT
298,15
Tabel LB.19 Perhitungan Panas Masuk N2 pada Reaktor Pirolisis Alur 24
Komponen Nitrogen
Massa (kg) 1,575
BM (kg/kmol) 28 Total
N (kmol) 0,0563
∫Cp dT 3229,1213
Q(kJ/jam) 181,6381 181,6381
Alur 25 Merupakan alur panas keluar dari reaktor pirolisis Tabel LB.20 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor Pirolisis Alur
25
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
∫Cp dT
Fenol
2112,3120
94
22,4714
93297,3252
o- cresol
58,9656
108
0,5460
285747,3444
m- cresol
732,9648
108
6,7867
35477,8296
p- cresol
173,1648
108
1,6034
174457,6608
Cathecol
150,7728
110
1,3707
568540,2158
Syringol
102,2568
154
0,6640
635713,9643
Pyrocathecol
161,2224
110
1,4657
1046190,0835
Guaiakol
182,8680
124
1,4747
1091082,3535
Phenol 2-6 dimethoxy
242,5800
154
1,5752
994718,7658
Eugenol
101,5104
164
0,6190
1133743,7133
Octane
93,3000
114
0,8184
120891,0899
Acetic acid
1261,4160
60
21,0236
58835,5046
1,2 benzanadiol
259,0008
110
2,3546
493609,6654
benzaldehyde
89,5680
106
0,8450
994718,7658
Q(kJ/jam) 1995571,8427 46188,2524 493564,3203 126862,0510 99517,3541 58565,0513 106414,5965 107513,9784 138931,6910 701748,6453 128751,5738 1520323,6271 170953,0786 74527,0725
Universitas Sumatera Utara
2 propanon hydroxyl
123,9024
74
1,6744
994718,7658
Pentanoic acid
138,8304
102
1,3611
91790,0095
CO2
2292,9380
44
52,1122
17865,3100
CO
1375,7628
28
49,1344
3304,9455
CH4
458,5876
16
28,6617
4165,1444
H2
458,5876
2
229,2938
3259,2132
N2
1,5750
28
0,0563
3229,1213
Abu
5688,6000
100
56,8860
39420,0271
147677,7442 98380,5356 1091377,4370 757253,8768 1686883,6711 3832208,4959 1174,9502 2242447,6597 15626837,5053
Total
Panas yang dibutuhkan : Q = Q25 – (Q21 + Q24) = 15626837,5053- (902980,3549 + 181,6381) = 15626837,5053 kJ/jam 7. Kondensor 1
Alur 26 Merupakan alur panas masuk dari kondensor1 Tabel LB.21 Perhitungan Panas Masuk pada Kondensor 1 Alur 26
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
∫Cp dT
Q(kJ/jam)
Fenol
2112,3120
94
22,4714
64807,7565
1456321,2948
o- cresol
58,9656
108
0,5460
68502,2158
37400,6875
Universitas Sumatera Utara
m- cresol
732,9648
108
6,7867
66266,7834
449733,5152
p- cresol
173,1648
108
1,6034
66260,7437
106241,0040
Cathecol
150,7728
110
1,3707
54330,8528
74469,2256
Syringol
102,2568
154
0,6640
49490,7821
32862,1364
Pyrocathecol
161,2224
110
1,4657
54265,0912
79534,0748
Guaiakol
182,8680
124
1,4747
68538,2888
101076,2887
Phenol 2-6 dimethoxy
242,5800
154
1,5752
49490,7821
77957,6229
Eugenol
101,5104
164
0,6190
63745,9088
53864,0902
Octane
93,3000
114
0,8184
118545,4105
97020,0596
Acetic acid
1261,4160
60
21,0236
38870,3999
817195,7394
1,2 benzanadiol
259,0008
110
2,3546
54265,0912
127770,0184
benzaldehyde
89,5680
106
0,8450
63745,9088
53864,0902
2 propanon hydroxyl
123,9024
74
1,6744
63745,9088
106733,3931
Pentanoic acid
138,8304
102
1,3611
83098,2061
113103,5019
CO2
2292,9380
44
52,1122
21291,9826
1109572,6304
CO
1375,7628
28
49,1344
14343,5531
704761,6641
CH4
458,5876
16
28,6617
35806,6545
1026280,4770
H2
458,5876
2
229,2938
19497,9388
4470756,4480
N2
1,5750
28
0,0563
21336,2918
1200,1664 11043854,0383
Total
Alur 28 Merupakan alur panas keluar dari kondensor1 Tabel LB.22 Perhitungan Panas Keluar pada Kondensor 1 Alur
28
22,4714
∫Cpl dT + ∆Hvl + ∫ Cpv dT 133617,1420
3002564,8139
108
0,5460
155136,4789
84701,0700
108
6,7867
109555,9926
743524,8725
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
Fenol
2112,3120
94
o- cresol
58,9656
m- cresol
732,9648
Q(kJ/jam)
Universitas Sumatera Utara
p- cresol
173,1648
108
1,6034
109056,6602
174859,0256
Cathecol
150,7728
110
1,3707
112107,1010
153660,9229
Syringol
102,2568
154
0,6640
95240,5183
63240,1989
Pyrocathecol
161,2224
110
1,4657
112142,9459
164363,2262
Guaiakol
182,8680
124
1,4747
117792,2346
173713,1481
Phenol 2-6 dimethoxy
242,5800
154
1,5752
95240,5183
150022,3696
Eugenol
101,5104
164
0,6190
1105101,7668
684020,2585
Octane
93,3000
114
0,8184
145566,2725
119134,5019
Acetic acid
1261,4160
60
21,0236
75861,3455
1594878,5829
1,2 benzanadiol
259,0008
110
2,3546
112142,9459
264046,4791
benzaldehyde
89,5680
106
0,8450
92001,1025
77739,1957
2 propanon hydroxyl
123,9024
74
1,6744
92001,1025
154042,6676
Pentanoic acid
138,8304
102
1,3611
103333,5012
140645,4050
CO2
2292,9380
44
52,1122
27357,2826
1425648,9201
CO
1375,7628
28
49,1344
30904,4531
1518471,3064
CH4
458,5876
16
28,6617
43986,1545
1260719,0549
H2
458,5876
2
229,2938
20832,5388
4776771,9512
N2
1,5750
28
0,0563
26913,7918
1513,9008
Total
16728281,8716
Panas yang dilepaskan : Qc
= Qout – Qin = (16728281,8716 – 11043854,0383) kJ/jam = 5684427,8333 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
Universitas Sumatera Utara
Qc H(90 C) H(28 C) 5684427,83 33 kJ/jam (410,600 117,300) kJ/kg 19380,9336 kg/jam
m
Tabel LB.23 Neraca Panas Kondensor 1 Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 11043854,0383 5684427,8333 16728281,8716
Keluar (kJ/jam) 16728281,8716 16728281,8716
8. Cooler III
Alur 30 Panas masuk alur 30 = 16728281,8716 kg/jam Alur 31 Merupakan alur panas keluar dari cooler III Tabel LB.24 Perhitungan Panas Keluar pada Cooler III Alur
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
31
fenol
2112,3120
94
22,4714
∫Cpl dT + ∆Hvl + ∫ Cpv dT 56510,6386
Q(kJ/jam)
1269873,4047
Universitas Sumatera Utara
o- cresol
58,9656
108
0,5460
60936,4514
33269,9483
m- cresol
732,9648
108
6,7867
15642,6156
106161,9134
p- cresol
173,1648
108
1,6034
15471,0478
24805,9343
Cathecol
150,7728
110
1,3707
23777,4323
32590,8186
Syringol
102,2568
154
0,6640
10783,8606
7160,5394
Pyrocathecol
161,2224
110
1,4657
23813,2772
34902,1245
Guaiakol
182,8680
124
1,4747
17624,5505
25991,6638
Phenol 2-6 dimethoxy
242,5800
154
1,5752
10783,8606
16986,6812
Eugenol
101,5104
164
0,6190
895060,8263
554012,0884
Octane
93,3000
114
0,8184
6295,0939
5152,0374
Acetic acid
1261,4160
60
21,0236
6437,1213
135331,4638
1,2 benzanadiol
259,0008
110
2,3546
23813,2772
56069,6167
benzaldehyde
89,5680
106
0,8450
7544,4448
6374,9135
2 propanon hydroxyl
123,9024
74
1,6744
7544,4448
12632,0921
Pentanoic acid
138,8304
102
1,3611
6500,3280
8847,4817
Total
2330162,7219
Panas yang dilepaskan : Qc
= Qout – Qin = (2330162,7219 –16728281,8716) kJ/jam = -14398119,1498 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
Qc H(90 C) H(28 C) - 14398119,1 498 kJ/jam (410,600 117,300) kJ/kg 49090,0755 kg/jam
m
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.25 Neraca Panas Cooler III Komponen Umpan Produk Q Total
Masuk (kJ/jam) 16728281,8716 16728281,8716
Keluar (kJ/jam) 2330162,7219 14398119,1498 16728281,8716
9. Heater
Alur 48 Tabel LB.26 Perhitungan Panas Masuk pada Heater Alur
48
Komponen Fenol
Massa (kg) 1170,2946
BM (kg/kmol) 94
N (kmol) 12,4499
∫Cp dT 3732,2720
Q(kJ/jam) 46466,5733
o- cresol
1,1708
108
0,0108
4623,7623
50,1268
m- cresol
85,3730
108
0,7905
5865,3097
4636,4748
p- cresol
9,9309
108
0,0920
9431,2189
867,2274
Cathecol
7,5367
110
0,0685
7775,6283
532,7510
Syringol
3,4764
154
0,0226
5553,0081
125,3550
Guaiakol
11,0548
124
0,0892
9291,6209
828,3656
Phenol 2-6 dimethoxy
19,3479
154
0,1256
5553,0081
697,6554
Eugenol
3,4511
164
0,0210
11934,1444
251,1308
Methanol
48198,1325
32
1506,1916
5132,2715
7730184,4114
Total
7784640,0715
Universitas Sumatera Utara
Alur 49 Merupakan alur panas keluar dari heater Tabel LB.27 Perhitungan Panas Keluar pada Heater Alur
48
12,4499
∫Cpl dT + ∆Hvl + ∫ Cpv dT 56495,8482
703370,0834
108
0,0108
84533,9151
916,4434
85,3730
108
0,7905
11408,4270
9018,2595
p- cresol
9,9309
108
0,0920
27534,1294
2531,8414
Cathecol
7,5367
110
0,0685
65830,9724
4510,4416
Syringol
3,4764
154
0,0226
73608,9853
1661,6683
Guaiakol
11,0548
124
0,0892
121137,7991
10799,6637
Phenol 2-6 dimethoxy
19,3479
154
0,1256
126335,8515
15872,2781
Eugenol
3,4511
164
0,0210
131275,5879
2762,4390
Methanol
48198,1325
32
1506,1916
43343,4868
65283597,4932
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
Fenol
1170,2946
94
o- cresol
1,1708
m- cresol
Total
Q(kJ/jam)
66035040,6116
Panas yang dibutuhkan : Q = Q49 – Q48 = 66035040,6116 – 7784640,0715 = 58250179,7441 kJ/jam Sebagai sumber panas digunakan steam 200°C Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m =
Q H VL
=
58250179,7 441 kJ/jam = 30047,5496 kg/jam 1938,6000 kJ/kg
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.28 Neraca Panas Heater Komponen Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Umpan
7784640,0715
-
Produk
-
66035040,6116
Q
58250179,7441
-
Total
66035040,6116
66035040,6116
10. Distilasi I Ditinjau dari titik didihnya : Komponen Fenol
Td °C 132
o- cresol
191,5
m- cresol
202,9
p- cresol
201,9
Cathecoln
245,5
Syringol
261
Guaiakol
215
Fenol 2,6 dimetoxy
261
Eugenol
253,2
Methanol
64,7
Maka dapat ditentukan :
Cathecol, syringol, guaiakol, fenol 2,6 dimethoxy, eugenol mempunyai titik didih tinggi sehingga semuanya ada pada hasil bawah,
Fenol, o- cresol, m- cresol, p- cresol, dan methanol terdistribusi pada hasil atas dan bawah,
Universitas Sumatera Utara
10.1 Kondensor 2
Menentukan kondisi umpan Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan suhu umpan masuk sampai syarat Σ Ki,Xi = 1 terpenuhi, P = 1 atm Trial : T = 338,15 K
Tabel LB.29 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi I XiF
Pi
Ki
Ki,XiF
αiF
Fenol
0,0082
6,3975
0,0084
0,0001
1,3535
o- cresol
0,0000
4,7265
0,0062
0,0000
1,0000
m- cresol
0,0005
3,0063
0,0040
0,0000
0,6360
p- cresol
0,0001
2,3659
0,0031
0,0000
0,5006
methanol
0,9912
6,3975
4,6494
1,0110
164,0006
Total
1,0000
775,1549
1,0199
1,0111 ≈ 1
Komponen
o
Maka, suhu umpan (F) adalah 65 C = 338,15 K,
Menentukan kondisi operasi atas (kondensor total) Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai syarat Σyid/Ki = 1 terpenuhi, P = 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Trial : T = 352,15 K
Tabel LB.30 Dew Point Destilat YiD
Pi
Ki
YiD/Ki
αiD
Fenol
0,0104
14,3033
0,0188
0,4313
1,3281
o- cresol
0,0000
10,7696
0,0142
0,0000
1,0000
m- cresol
0,0000
6,7917
0,0089
0,0006
0,6306
p- cresol
0,0000
5,7702
0,0076
0,0001
0,5358
methanol
0,9896
1311,2442
1,7253
0,5749
121,7546
Total
1,0000
Komponen
1,0068 ≈ 1
Maka, suhu destilat (D) adalah 79,65 oC = 352,15 K Panas masuk T = 338,15 K (65 oC) dan tekanan 1 atm Tabel LB.31 Panas Masuk Kondensor 2 Alur
48
12,3254
∫Cpl dT + ∆Hvl + ∫ Cpv dT 11385,1327
140326,8094
108,0000
0,0001
12759,5347
1,3833
0,8537
108,0000
0,0079
12443,4849
98,3646
p- cresol
0,0993
108,0000
0,0009
12305,6952
11,3154
Methanol
37483,6877
32,0000
1171,3652
80446,2682
121167496,6943
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
fenol
1158,5917
94,0000
o- cresol
0,0117
m- cresol
Q(kJ/jam)
121307934,5671
Total
Alur 49 Panas keluar T = 352,15 K (91,47 oC) dan tekanan 1 atm Tabel LB.32 Panas Keluar Kondensor 2 Alur
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
49
fenol
11,7029
94,0000
0,1245
∫Cpl dT + ∆Hvl + ∫ Cpv dT 8334,4077
Q(kJ/jam)
5136,2635
Universitas Sumatera Utara
o- cresol
1,1591
108,0000
0,0107
9341,6366
0,0506
m- cresol
84,5193
108,0000
0,7826
9115,1801
3,6027
p- cresol
9,8316
108,0000
0,0910
9011,8803
0,4143
Methanol
10714,4449
32,0000
334,8264
80446,2682
6058374,8347 6063515,1659
Total Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin Q = 6063515,1659 – 121307934,5671 Q = -115244419,4012 kJ/jam Air pendingin yang diperlukan adalah :
Qc H(90 C) H(28 C) - 115244419, 4012 kJ/jam (410,600 117,300) kJ/kg 392923,352 9 kg/jam
m
Tabel LB.33 Neraca Panas Kondensor 2 Alur masuk (kJ/jam) Umpan
121307934,5671
Alur keluar (kJ/jam) -
Produk
-
6063515,1659
Qc
-
115244419,4012
Total
121307934,5671
121307934,5671
11. Distilasi II Ditinjau dari titik didihnya : Komponen Fenol
Td °C 132
o- cresol
191,5
m- cresol
202,9
Universitas Sumatera Utara
p- cresol
201,9
Methanol
64,7
Sebagai Input kolom destilasi II adalah hasil atas dari kolom destilasi I, 100% methanol akan terpisahkan sebagai hasil atas, 99% fenol akan terpisahkan sebagai hasil bawah Seluruh o-cresol, m-cresol, dan p-cresol akan terpisah sebagai hasil bawah,
11.1 Kondensor 3
Menentukan kondisi umpan Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan suhu umpan masuk sampai syarat Σ Ki,Xi = 1 terpenuhi, P = 1 atm Trial : T = 337,95 K
Tabel LB.34 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi II XiF
Pi
Ki
Ki,XiF
αiF
Fenol
0,0104
6,3201
0,0083
0,0001
0,0081
o- cresol
0,0000
4,6679
0,0061
0,0000
0,0000
methanol
0,9896
769,0855
1,0120
1,0037
120,7006
Komponen
Universitas Sumatera Utara
Total
1,0038 ≈ 1
1,0000
Maka, suhu umpan (F) adalah 64,8 oC = 337,9500
Menentukan kondisi operasi atas (kondensor total) Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai syarat Σyid/Ki = 1 terpenuhi, P = 1 atm Trial : T = 337,65 K
Tabel LB.35 Dew Point Destilat YiD
Pi
Ki
YiD/Ki
αiD
Fenol
0,0104
6,2055
0,0082
0,0100
1,000
methanol
0,9896
760,0556
1,0001
0,9998
122,4815
Total
1,0000
Komponen
1,0099 ≈ 1
Maka, suhu destilat (D) adalah 64,45 oC = 337,65 K Panas masuk T = 337,65 K (64,45 oC) dan tekanan 1 atm Tabel LB.36 Panas Masuk Kondensor 2 Alur
56
Q(kJ/jam)
0,1233
∫Cpl dT + ∆Hvl + ∫ Cpv dT 8259,7112
108,0000
0,0000
9257,9428
0,0000
32,0000
1160,0136
3106,3069
4679818,1430
Komponen
Massa (kg)
BM (kg/kmol)
N (kmol)
fenol
11,5859
94,0000
o- cresol
0,0000
Methanol
37120,4367 Total
1018,0460
4680836,1890
Universitas Sumatera Utara
Alur 58 Panas keluar T = 337,65 K (64,45 oC) dan tekanan 1 atm Tabel LB.37 Panas Keluar Kondensor 2 Alur
Komponen fenol
Massa (kg) 1147,0058
BM (kg/kmol) 94,0000
N (kmol) 12,2022
∫Cp dT 8259,7112
Q(kJ/jam) 50,9023
58
o- cresol
0,0117
108,0000
0,0001
9257,9428
0,0000
Methanol
374,8369
32,0000
11,7137
3106,3069
233990,9072 234041,8095
Total
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin Q = 234041,8095 – 4680836,1890 Q = -4446794,3796 kJ/jam Air pendingin yang diperlukan adalah :
Qc H(90 C) H(28 C) - 4446794,37 96 kJ/jam (410,600 117,300) kJ/kg 15161,2492 kg/jam
m
Tabel LB.38 Neraca Panas Kondensor 3 Alur masuk (kJ/jam)
Alur keluar (kJ/jam)
Umpan
4680836,1890
-
Produk
-
234041,8095
Qc
-
4446794,3796
Total
4680836,1890
47637913,0386
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN 5.32 Elevator Tandan Kosong Kelapa Sawit (C-101) Fungsi
:
Alat mengangkut umpan tandan kosong kelapa sawit menuju grinder (CR-101)
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Bentuk
:
Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Jumlah
:
2 unit
Kondisi operasi
: - Temperatur (T) - Tekanan (P)
: 30 0C (303,15K) : 1 atm (101,325 kPa)
Laju bahan yang diangkut = 30000 kg/jam Faktor kelonggaran, fk
= 12 %
Kapasitas
= 1,12 × 30000 kg/jam = 33600 kg/jam
Untuk bucket elevator kapasitas 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: P=NpN3 Da5 ρ
(Geankoplis, 2003)
Berdasarkan fig 3,4-5 Geankoplis, 2003, untuk flat six blade turbine (kurva 1) dan NRe = 92159,116, maka diperoleh Np = 6 P = 6 (0,1)3.(1,0876)5.(977,974) = 8,9278 kW = 11,9724 hp
Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 11,9724 hp / 0,8 = 14,9655 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 15 hp
g. Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam (180oC) = 6857,95241 kg/jam Densitas steam = 5,16 kg/m3 Laju alir steam (Qs) =
6857,95241 kg/jam
Diameter dalam jaket (d)
5,16
kg/m3
(Geankoplis, 2003)
= 1329,0605 m3/jam
= diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = (128,4521) + 2 (0,5 ) = 129,4521 in = 3,2881 m
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 9,7880 m Asumsi tebal jaket = 1 in Diameter luar jaket (D) = 128,4521 in + ( 2 x 1 ) in
Universitas Sumatera Utara
= 131,4521 in = 3,3389 m Luas yang dilalui steam ( A ) A=
π π (D − d ) = (3,33892 – 3,28812) = 0,2643 m2 4 4
Kecepatan superficial steam ( v ) v=
Qs A
=
,
m3 /jam
0,2643 m2
= 5029,1524 m/jam
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340 PHidrostatis
=ρxgxh = 5,16 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 9,7880 m = 0,49496 kPa
Pdesign = 1,2 x (0,49496 kPa + 101,3 kPa) = 122,1540 kPa tj = tj
=
PD + nC (SE-0,6P)
122,1540 kPa x 128,7021 in + 10 tahun x 0,0125 in/tahun (77221,3120 kPa x 0,8 - 0,6 x 122,1540 kPa) tj = 0,2531 in Dipilih tebal jaket standar = 3/8 in
5.40 Reaktor Hidrolisis (R-102) Fungsi
: Tempat berlangsungnya hidrolisis tandan kosong kelapa sawit
Jenis
: Continuous Stirred Tank Reactor
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
: Temperatur Tekanan
= 180°C = 1 atm = 14,696 psia
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 87,8787 m3
Di
= 3,2820 m =
129,2123 in
hs
= 9,8460 m =
387,6368 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 9,8460 m
5.41
Rotary Drier (Rd-101) Fungsi
: Mengurangi kadar air dalam bahan hingga mengandung 2% air
Tipe
: Steam Tube Dryer
Jumlah
: 1 unit
Tabel LC.2 Komposisi Padatan Dalam Dryer (Rd-101) Komposisi
Massa(kg/jam)
Lignin
Densitas (kg/m3)
V (m3)
1060
7,04151
7464
Selulosa
4374,72
1500
2,91648
Hemiselulosa
1337,4
1110
1,20486
Abu
2994
600
4,9900
Air
3360,13
992,25
3,3864
Asam Sulfat
285,603
1840
0,1552
Xylosa
34,1949
1525
0,02242
Glukosa
769,627
1540
0,49976
Total
20619,7
Densitas campuran =
20,2166
20619,7 m = =1019,9364 kg/m3 20,2166 v
Dari perhitungan neraca panas diperoleh : Beban panas
= 408700,3956 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
= 387378,9047 btu/jam Jumlah steam yang dibutuhkan = 210,822 kg/jam Perhitungan volume rotary dryer, Faktor kelonggaran
= 10 %
Volume rotary dryer
= 1,2 20,2166 m3 = 24,4688 m3
Perhitungan luas permukaan rotary dryer, = 200 0C
Temperatur saturated steam
Temperatur umpan masuk rotary dryer = 90 0C Temperatur umpan keluar rotary dryer
= 105 0C
= 392 0F = 194 0F =
221 0F
Ud = 110 btu/jam,0F,ft2 (Perry,1999) LMTD
=
392 221 392 194 392 212 ln 392 194 = 184,1703 0F
Luas permukaan rotary dryer, A = =
Q Ud LMTD
387378,904 7 = 19,1216 ft2 110 184,1703
Perhitungan waktu tinggal (retention time), =
0,075 V s ............................................................... (Schweitzer,1979) S
Dimana : V = Volume rotary dryer ρs = Densitas campuran umpan S = Laju massa campuran umpan Maka, =
0,075 24,4668 1019,9314 20619,7
= 0,09 jam
Universitas Sumatera Utara
= 5,4 menit
Dari tabel 12–22 (Perry, 1999) untuk kondisi operasi di atas diperoleh: Diameter rotary dryer = 0,965 m Panjang rotary dryer = 4,572 m Putaran rotary dryer = 6 rpm
5.42
Daya motor
= 2,2 hp
Tube steam OD
= 114 mm
Jumlah tube steam
= 14
Gudang Penyimpanan Tandan Kosong Kelapa Sawit (T-101) Fungsi
:
Tempat penampungan tandan kosong kelapa sawit
Bahan konstruksi
:
Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk
:
Persegi panjang
Jumlah
:
1 unit
Kondisi penyimpanan Temperatur
:
T = 30°C (303,15 K)
Tekanan operasi
:
P = 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan
:
t = 7 hari
Laju alir massa
:
F = 6000 kg/jam
Densitas TKKS
: ρw = 1219,936 kg/m3
Laju alir Volume TKKS
(Riegel’s, 2007)
3
: Q = 49,18289 m /jam = 8262,726 m3/minggu
Denga cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh:
Universitas Sumatera Utara
Volume
=
Lebar gudang =
5.43
9089 m3 Panjang gudang
= 21,3178 m
Bin Umpan Tandan Kosong Kelapa Sawit (T-102) Fungsi
:
Tempat penyimpanan umpan tandan kosong kelapa sawit
Bahan konstruksi
:
Carbon steel
Bentuk
:
Ellipsoidal Head Bin
Jumlah
:
2 unit
Kondisi penyimpanan Temperatur
: T = 30°C (303,15 K)
Tekanan operasi
: P = 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan : t = 1 hari Laju alir massa
: F = 66138 lb
Densitas TKKS
: ρw = 76,1518 lb/ft3
(Riegel’s, 2007)
1. Menghitung sudut luar kerucut dasar bin (Ө) Ө
= Өr + 5o
Өr
= angle of repose (slide angle) = 36o
(Sumber : Tabel Slide Angle untuk beberapa material) Maka sudut luar kerucut dasar bin: Ө
= 41o
2. Trial jari-jari dalam bin ( R ) dan menghitung dimensi lainnya, R ditrial sampai diperoleh volume bin (V) ~ volume katalis yang disimpan (Vw) Setelah beberapa trial, diperoleh : R
= 4,96876 ft = 1,5145 m
Hc
= R × tan Ө = 4,319 ft = 1,317 m
Universitas Sumatera Utara
Hh
= 2×R×d
(Untuk ellipsoidal head, d = 0,25)
= 2,484 ft = 0,757 m Dipilih, H = 3 × R H
= tinggi total bin = 14,9063 ft = 4,5434 m
Hss
= H – Hc – Hh = 8,103 ft = 2,47 m
a. Menghitung Volume Bin (Vbin) Vbin
= Vh + Vss + Vc
Vh
= a × (2R)3
(untuk ellipsoidal head, a = 0,131)
= 128,462 ft3 Vss
= π × R2 × Hss = 628,451 ft3
Vc
=
R 2 Hc 3
= 868,583 ft3 Vbin
Maka,
= 868,583 ft3
b. Menghitung volume TKKS yang disimpan Vw
=
F = 868,430 ft3 w
Terlihat bahwa Vbin ~ Vw
5.44 Tangki Penyimpanan H2SO4 (T-103) Fungsi
: menyimpan H2SO4 cair untuk kebutuhan selama 2 hari
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan
: Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 (18Cr - 8Ni)
Sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi penyimpanan:
Universitas Sumatera Utara
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Densitas
= 1840 kg/m3
Laju alir massa
= 2933,4172 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 2 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry, 1999)
Perhitungan: a. Volume larutan, V1 =
2933,4172 kg/jam × 2 hari ×24 jam/hari 1840 kg/m3
= 77,0060 m3
Volume tangki, Vt = [(1 + 0,2) x 77,0060] m3 = 92,4072 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs) Vs =
1 4
π Di 2 hs
untuk tekanan 0 – 250 psia, digunakan Di : hs = 1:3 sehingga :
1 24
4
π Di 3
π Di 3
(Peters et,al, 2004)
Volume tangki (V) V 92,4072 m3 =
c.
3
Volume tutup tangki (Vh) Vh =
Vs =
(Walas, 1990)
= Vs + Vh 19 π Di 3 24
Di
= 3,3374 m
=
131,3947 in
hs
= 10,0123 m
= 394,1841 in
Tebal shell tangki
Universitas Sumatera Utara
ts =
PR SE - 0,6P
+ n,C
(Peters et,al, 2004)
di mana: ts = tebal shell (m) P = tekanan desain (kPa) R = jari-jari dalam tangki (m) S = allowable stress (kPa) E = joint efficiency C = corrosion allowance (m/tahun) n
= umur alat (tahun)
Volume larutan = 77,0060 m3 Volume tangki
= 92,4072 m3
Tinggi larutan dalam tangki = Tekanan hidrostatik P = xgxl
77,0060 × 10,0123 m = 8,3436 m 92,4072
= 1840 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 8,3436 m = 150451,1516 Pa = 21,8211 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (21,8211 + 14,696)
= 43,82504 psia = 302,131 kPa
Direncanakan bahan konstruksi Stainless steel SA-240 grade S tipe 304 -
Allowable working stress (S) = 13,700 psia
(Walas, 1990)
= 94,458,2120 kPa -
Joint efficiency (E)
= 0,85
(Peters et,al, 2004)
-
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry,1999)
= 0,000508 m/tahun Tebal shell tangki: ts = =
PD + n,C SE-0,6P (302,131 kPa)(3,374 m) + (10 × 0,000508) (94,458,2120 kPa)(0,85) - 0,6 (302,131 kPa)
Universitas Sumatera Utara
= 0,013508 m = 0,5318 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in
(Brownell & Young, 1959)
d. Tebal tutup tangki Tebal dinding head (tutup tangki) th =
P 2SE – 0,2P
+ n,C
(Peters et,al, 2004)
di mana: th = tebal shell (m) P = tekanan desain (kPa) S = allowable stress (kPa) E = efisiensi pengelasan C = corrosion allowance (m/tahun) n
= umur alat (tahun)
th = =
PD + n,C 2SE – 0,2P
(302,131 kPa)(3,374 m) + (10 × 0,000508) 2 (94,458,2120 kPa)(0,85) - 0,2 (302,131 kPa)
= 0,0135 m = 0,5316 in
Tebal head standar yang digunakan = 3/4 in
(Brownell & Young, 1959)
e. Straight - flange dan tinggi tutup Dari Tabel 5,11, untuk tebal head sebesar 1 3/4 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 2 5/8 - 4 1/2 in
(Brownell & Young,1959)
dipilih 2 5/8 in hh : Di = 1 : 4 Tinggi tutup= hh =
(Brownell & Young,1959) 1 1 Di = (3,3374 m) 4 4 = 0,8344 m = 32,8487 in
Tinggi total tangki = hs + hh = 10,0123 m + 0,8344 m = 10,8467 m
Universitas Sumatera Utara
5.45
Tangki Penyimpanan Metanol (T-104) Fungsi
: menyimpan metanol untuk kebutuhan 2 hari
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 3 unit
Kondisi penyimpanan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Densitas metanol
= 781,966 kg/m3
Laju alir massa metanol
= 16066,0442 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 2 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Othmer, 1968)
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh:
5.46
Vt
= 1183,4327 m3
Di
= 7,8089 m
=
307,4140 in
hs
= 23,4249 m
=
922,241 in
Pompa Asam Sulfat (P-101)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Memompa asam sulfat ke reaktor prehidrolisa
Tipe
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Data perhitungan Laju alir
F = 79,2 kg/jam = 0,0485 lbm/sec
Densitas
ρ = 1840 kg/m3 = 114,8681 lbm/ft3
(Perry, 1999)
Viskositas
= 26,7 cP = 0,0179 lbm/ft s
(Othmer, 1968)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0485 lbm /sec 0,0004 ft3/s 3 ρ 114,8681lbm / ft
Desain pompa : Asumsi aliran laminar Di,opt
= 3,0 (Q)0,36 ()0,18
(Walas,1988)
= 3,0 (0,0004)0,36 (114,8681)0,18 = 0,4297 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1/2 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,6220 in
= 0,0518 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,84 in
= 0,0700 ft
Inside sectional area
: 0,0021 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,0004 ft 3 / s = 0,2001 ft/s 0,0021 ft 2
Bilangan Reynold : NRe
=
=
v D
(114,8681 lbm / ft 3 )(0,2001 ft / s)(0,0518 ft ) 0,0179 lbm/ft.s = 66,4057 (Laminar karena Nre 30 inch, pengelasan dilakukan secara longitudinal,
εH juga tergantung dengan tipe inspeksi sinar X, Tanpa sinar X, diperoleh :
εH
= 0,8
S
= stress yang diinginkan (psia)
Bahan konstruksi yang digunakan adalah karbon steel, Dari table 6-37, Perry, 1999, untuk Toperasi = 140 oF, S
= 133,074 Mpa = 19300,75 psia
Maka, αs
=
42,256 = 0,0013706 inch 2 0,8 19300,75 1,2 42,256
dan ts
= (0,0013706×57) + 0,125 inch = 0,203367 inch = 0,005151 m
Universitas Sumatera Utara
4. Perhitungan desain tutup kepala atas dan bawah Desain tutup menggunakan torispherical head
Gambar LC.2 Tutup knock out drum menggunakan torispherical head
Dimana: H/D
= ¼
tH
= αH×D + tc
αH
=
1,104 P 2 H S 0,2 P
=
1,10442,256 2 0,8 19300,75 0,242,256
= 0,001511 tH
= 0,001511×57 + 0,125
= 0,211398 inch = 5,3652 mm
H
= ¼ × 57
= 14,2945 inch = 363,08 mm
5.59
Tangki Pencampur A (MT-201) Fungsi
: mencampur liquid dengan metanol
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur Tekanan
= 30°C = 1 atm = 14,696 psia
Table LC.4 Bahan yang Masuk ke Tangki Pencampur A Bahan
Laju alir
(kg/m3)
Volume
Universitas Sumatera Utara
(m3/jam)
(kg/jam) Fenol
2070,0658
1070
1,9346
o- cresol
57,7863
1046,5
0,0552
m- cresol
718,3055
1056,5
0,6799
p- cresol
169,7015
1034,7
0,1640
Cathecol
147,7573
1344
0,1099
Syringol
100,2117
1080
0,0928
Pyrocatheol
157,9980
1076
0,1468
Guaiakol
179,2106
1120
0,1600
phenol 2-6 dimethoxy
237,7284
1134
3,3433
Eugenol
99,4802
1060
0,0938
Octane
91,4340
824
0,1110
acetic acid
1236,1877
1049
1,1784
1,2 benzanadiol
253,8208
1241
0,2045
benzaldehyde
87,7766
1041,5
0,0843
2 propanonhydroxy
121,4244
1039
0,1169
pentanoic acid
136,0538
930
0,1463
metanol
17594,8275
791,8
22,2213
Total
5864,9425
Densitas campuran (ρcampuran)
= =
Viskositas campuran (µcampuran)
30,8432 m v
5864,9425 30,8432
= 0,6269 cp
(Perry, 1999) = 760,6140 g/m3 (Michael, 2007)
Perhitungan: a. Volume tangki
Universitas Sumatera Utara
kg x 1 jam jam kg 760,6140 3 m
5864,9425
Volume larutan, Vl
=
= 30,8432 m3 Faktor kelonggaran
= 20 %
Volume tangki, VT
= (1 + 0,2) x 30,8432 m3 = 37,0118 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell Volume silinder V
=
1 Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4
Vs
=
3 Dt3 8
Volume tutup tangki (Ve) Ve
=
1 Dt3 24
(Brownell & Young, 1959)
Volume tangki (V) V
= Vs + Ve
37,0118 = Dt
10 Dt3 24
= 3,0470 m = 119,9611 in
Tinggi silinder (Hs) : Hs =
3 3 x Dt = x 3,0470 = 4,5705 m = 179,9417 in 2 2
Tinggi head (He) : (He : Dt = 1 : 4) He =
1 1 x Dt = x 3,0470 = 0,7618 m 4 4
Tinggi total tangki (Ht) Ht = Hs + He
Universitas Sumatera Utara
= 4,5705 + 0,7618 = 5,3323 m
c. Tebal shell tangki
ts =
PR SE - 0,6P
+ n,C
(Peters et,al, 2004)
dimana: ts
= tebal shell (m)
P
= tekanan desain (kPa)
R
= jari-jari dalam tangki (m)
S
= allowable stress (kPa)
E
= joint efficiency
C
= corrosion allowance (m/tahun)
n
= umur alat (tahun)
Volume larutan
= 30,8432 m3
Volume tangki
= 37,0118 m3
Tinggi larutan dalam tangki =
30,8432 m3
Tekanan hidrostatik
,
3 m3
x 5,3323 m = 4,4436 m
P = xgxl = 760,6140 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,4436 m = 33122,3602 Pa = 4,8040 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (4,8040 + 14,696) = 23,4 psi = 161,337 kPa
Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C -
Allowable working stress (S) = 13,700 psia
(Walas, 1990)
= 94,458,2120 kPa -
Joint efficiency (E)
= 0,85
-
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Peters et,al, 2004) (Perry,1999)
= 0,000508 m/tahun
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell tangki: PR + n,C SE-0,6P
ts = =
(161,337 kPa)(3,0470/2 m) + (10 × 0,000508) (94,458,2120 kPa)(0,85) - 0,6 (161,337 kPa)
= 0,0031 m = 0,1207 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell & Young, 1959)
d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell & Young, 1959)
e. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Untuk turbin standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 x 3,0470 m = 1,0157 m = 3,3323 ft
L/Da = 1/4
; L = 1/4 x 1,0157 m = 0,2539 m = 0,8331 ft
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 1,0157 m = 0,2031 m = 0,6665 ft
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 x 3,0470 m = 0,2539 m = 0,8311 ft
dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Densitas campuran (ρcampuran)
= 760,6140 kg/m3
Viskositas campuran (µcampuran) = 0,6269 cp Kecepatan pengadukan, N
= 0,0006269 kg/m,s
= 0,1 putaran/s
Bilangan Reynold,
Universitas Sumatera Utara
NRe =
ρ,N,(Da)2 μc
,
=
,(0,1),(1,0157)2
0,0006269
= 125161,7751
NRe > 10,000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: N 3 .D 5 . .N p
P
(Wallas, 1990)
550.g c
Berdasarkan gambar 10,5 c Wallas (1990), maka diperoleh Np = 7,5
P
(0,1)3 .(3,3323)5 .(47,4835).(7,5). 0,008268 hp 550 (32,1740)
Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,008268 hp / 0,8 = 0,010335 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/4 hp 5.60
Tangki Pencampur B (MT-202) Fungsi
: mencampur liquid dengan metanol
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur Tekanan
= 30°C = 1 atm = 14,696 psia
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan tangki pencampur sebelumnya, maka diperoleh : Dt
= 2,8451 m = 112,0115 in
Tinggi silinder (Hs)
= 4,2676 m = 168,0172 in
Tinggi head (He)
= 0,7113 m
Tinggi total tangki (Ht) = 4,2676 + 0,7113 = 4,9789 m
Perancangan Sistem Pengaduk: Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 x 2,8451 m = 0,9484 m = 3,1114 ft
Universitas Sumatera Utara
L/Da = 1/4
; L = 1/4 x 0,9484 m = 0,2371 m = 0,7779 ft
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 0,9484 m = 0,1897 m = 0,6223 ft
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 x 2,8451 m = 0,2371 m = 0,7779 ft
5.61
Tangki Pencampur C (MT-203) Fungsi
: mencampur liquid dengan metanol
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi : Temperatur Tekanan
= 30°C = 1 atm = 14,696 psia
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan tangki pencampur sebelumnya, maka diperoleh : Dt
= 2,7667 m = 108,9264 in
Tinggi silinder (Hs)
= 4,11501 m = 163,3897 in
Tinggi head (He)
= 0,6917 m
Tinggi total tangki (Ht) = 4,11501 + 0,6917 = 4,8418 m
Perancangan Sistem Pengaduk: Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 x 2,7767 m = 0,9222 m = 3,0257 ft
L/Da = 1/4
; L = 1/4 x 0,9222 m = 0,2306 m = 0,7564 ft
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 0,9222 m = 0,1844 m = 0,6051 ft
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 x 2,7767 m = 0,2306 m = 0,7564 ft
5.62
Pompa Metanol (P-201) Fungsi
: Memompa metanol ke Tangki Pencampur A
Tipe
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 1 unit
Data perhitungan P
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 17584,8275 kg/jam = 10,7750 lbm/sec
Densitas
ρ = 781,966 kg/m3 = 48,8168 lbm/ft3
(Perry, 1999)
Viskositas
= 0,59 cP = 0,0004 lbm/ft s
(Othmer, 1968)
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan pompa sebelumnya, maka diperoleh daya pompa 0,4315 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1/2 hp.
Tabel LC.5 Spesifikasi Pompa No
Laju
OD
Alir
(ft)
ID (ft)
Q (ft3/s)
Daya
Daya
(hp)
Standart
(lbm/sec) LC.31
10,7750
(hp) 0,3750 0,353
0,2
0,4315
1
/2
1
/2
LC.32
9,7633
0,333
0,2957 0,1839
0,3666
LC.33
8,9781
0,333
0,2957 0,1839
1,1132
1 1/4
LC.34
3,5917
0,7188 0,6651 0,0538
0,0268
1
/20
LC.35
3,5917
0,7188 0,6651 0,0538
0,0268
1
/20
LC.36
3,5917
0,7188 0,6651 0,0538
0,0268
1
/20 /20 /4
LC.37
3,2544
0,1979 0,1723 0,0488
0,0244
1
LC.38
11,1123
0,333
0,0832
1
0,2957 0,2230
Universitas Sumatera Utara
LC.39
3,2544
0,1979 0,1723 0,0488
0,0244
1
/20
LC.40
10,0250
0,2917 0,2557 0,2014
0,0752
1
/4
LC.41
2,9927
0,1979 0.1723 0,0449
0,0224
1
/20
LC.42
2,9927
0,1979 0.1723 0,0449
0,0224
1
/20
LC.43
2,7884
0,1979 0,1723 0,0444
0,0209
1
/20
0,0689
1
/4
LC.44
9,1824
0,2917 0,2557 0,1871
LC.45 Reaktor Pirolisis (R-201) Fungsi
: Tempat terjadinya pirolisis lignin sehingga terbentuk senyawa fenol dan turunannya, gas dan arang
Jenis
: Fluidized bed tank reactor
Bentuk
: Tungku pipa
Bahan konstruksi : Refractory dengan tube terbuat dari bahan chrome-nickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40) Jumlah
: 1 unit
Data: Temperatur masuk
= 30 oC = 303 K
Temperatur keluar
= 500 oC = 753 K
Tekanan operasi
= 101,3 kPa = 1 atm = 14,696 psia
Perancangan: Beban panas, Q
= 14723675,5 kJ/jam = 13954767,8 Btu/jam
Effisiensi panas overall diperkirakan 75% Qt =
Q 75 %
Qt =
13954767,8 Btu/jam 75 %
Qt = 18606357,08 Btu/jam
Universitas Sumatera Utara
Nilai panas fuel 17.130 Btu/lb Fuel =
18606357,08 = 1086,15468 17130
Flux panas rata-rata pada seksi radiasi 1200 Btu/Jam.ft2 Flue gas pada 25 % excess udara, fig 1.6 evans dicatat 1020 lb/MBtu 18606357,08 = 18978,5 lb/jam = 5,2718 lb/det 1020
Flue gas =
Dipilih tube dengan spesifikasi: OD
= 4,5 in
= 0,375 ft
ID
= 4,026 in
= 0,335 ft
L
= 100 ft
Luas permukaan pada tube, A A
:
= L × × ID = 100 ft × 3,14 × 0,335 = 105,347 ft2
Perkiraan jumlah tube yang dibutuhkan, (Nt) Nt
= =
Qt flux. At 18606357,51 Btu/jam 1200 105,347 ft 2
= 147,18 tube
Dipakai jumlah tube, (Nt) 147 tube dengan Single Row Arrangement Luas permukaan ekivalen cold plane, ACp per tube : M
= jarak antar pusat tube = 10 in = 0,833 ft
Acp/tube = M × L = 0,833 ft × 100 ft = 83,33 ft2
Universitas Sumatera Utara
Ratio (M / OD)
= 0,833 / 0,375 = 2,222
Dari fig. 19.11 Kern, 1965, untuk single row, refractory backed didapat = 0,62 ACp/tube = 83,33 × 0,62 = 51,67 ft2 ACp
= 2,222 × 51,67 = 114,815 ft2
Permukaan refractory
:
End walls
= 2 × 6,5 × 3
= 39 ft2
Side walls
= 3 × 13
= 39 ft2
Bridge walls
= 0,625 × 15
= 19,5 ft2
Floor dan arch
= 10 × 3,795 × 15
= 169 ft2
T
= 266,5 ft2
+
Luas efektif permukaan refractory, Ar : Ar = T - ACp = (266,5 – 114,815) ft2 = 151,685 ft2 ratio, ACp / Ar
= 114,815 / 266,5 = 1,32
Mean been length, L
=
25
: 16
: 10
=
2,5
:
:
1,6
1
Sehingga : L
=
23 volume 3
= 2/3 3 25 16 10 = 10,5827 ft Kesimpulan rancangan : Jumlah tube yang direncanakan
: 147
Universitas Sumatera Utara
Luas permukaan ekivalen cold plane
: 2,222 ft2
Mean bean length
: 10,587 ft
LC.46 Dekanter A (V-201) Fungsi
: memisahkan bahan tak larut metanol dengan bahan yang larut dengan metanol
Jenis
: continuous gravity decanter
Bentuk
: silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: carbon steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Umpan
ZB ZA1
ZT
Zat cair ringan
ZA2
Zat cair berat
ZA1 = tinggi cairan berat dalam dekanter ZA2 = tinggi lubang keluar cairan berat ZB = tinggi cairan ringan dalam dekanter ZT = tinggi lubang keluar cairan ringan Kondisi operasi: Temperatur
= 30 °C
Tekanan
= 1 atm
Lapisan bawah (A)
= Terdiri dari fenol, turunan fenol
Lapisan atas (B)
= Terdiri dari fenol, turunan fenol dan metanol
Tabel LC.6 Bahan yang Masuk ke Dekanter A
Universitas Sumatera Utara
Bahan
(kg/m3)
Laju alir
Volume (m3/jam)
(kg/jam) Fenol
2070,0658
1070
1,9346
o- cresol
57,7863
1046,5
0,0552
m- cresol
718,3055
1056,5
0,6799
p- cresol
169,7015
1034,7
0,1640
Cathecol
147,7573
1344
0,1099
Syringol
100,2117
1080
0,0928
Pyrocatheol
157,9980
1076
0,1468
Guaiakol
179,2106
1120
0,1600
phenol 2-6 dimethoxy
237,7284
1134
0,2096
Eugenol
99,4802
1060
0,0938
Octane
91,4340
824
0,1110
acetic acid
1236,1877
1049
1,1784
1,2 benzanadiol
253,8208
1241
0,2045
benzaldehyde
87,7766
1041,5
0,0843
2 propanonhydroxy
121,4244
1039
0,1169
pentanoic acid
136,0538
930
0,1463
metanol
17594,8275
791,8
22,2213
Total
23459,7700
Densitas campuran (ρ campuran)
= =
Viskositas campuran (µcampuran)
27,7095 m v
23459,770 27,7095
= 3,6608 cp
(Perry, 1999) = 846,6327 kg/m3 (Michael, 2007)
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.7 Data Komposisi pada Dekanter A F
campuran
(kg/jam)
(kg/m3)
Lapisan bawah (A)
5314,2269
1068,3934
Lapisan atas (B)
18145,5431
798,1162
Total
23459,7700
Komponen
Perhitungan waktu pemisahan : t=
6,24 A B
(McCabe, 1994)
Dimana : t
= waktu paruh (jam)
ρA, ρB = densitas zat cair A dan B (lbm/ft3) µ
= viskositas fasa kontinu (cp)
Maka : t=
6,24 x 0,6269 0,2318 jam 5314,2269 18145,5431
Desain Tangki Dekanter a. Volume tangki kg x 0,2318 jam jam kg 846,63268 3 m
23459,7700
Volume larutan, Vl
=
= 6,4243 m3 Dekanter 98% penuh, maka volume dekanter yang diperlukan : =
6,4243 = 6,5554 m3 0,98
Volume tangki = 9,6691 m3
Universitas Sumatera Utara
b. Diameter dan Tinggi Shell Volume shell tangki (Vs) Vs
=
1 D2 Hs (Hs : D = 5 : 1) 4
Vs
=
5 D3 4
Volume tutup tangki (Ve) Ve
1 D3 24
=
(Brownell & Young, 1959)
Volume tangki (V) V
= Vs + 2Ve
6,5554
=
16 D3 12
D
= 0,2613 m
= 10,2869 in
Hs
= 5 x D = 5 x 0,2613 = 1,3064 m = 51,4344 in
c. Tebal Shell Tangki Hc =
6,4243 Vc xD= x 0,2613 = 0,2561 m V 6,5554
Tekanan hidrostatik : P=xgxh = 846,63268 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,2561 m = 2124,5354 Pa = 0,3081 psi Faktor kelongaran = 20 % Poperasi
= Po + Phidrostatik
Dimana Po = 1 atm = 14,696 psi Poperasi
= 14,696 psi + 0,3081 psi = 15,0050 psi
Pdesign
= 1,2 x Poperasi = 1,05 x 15,0050 psi = 18,0050 psi = 124,1394 kPa
Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C
Universitas Sumatera Utara
-
Allowable working stress (S) = 13,700 psia
(Walas, 1990)
= 94,458,2120 kPa -
Joint efficiency (E)
= 0,85
-
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Peters et,al, 2004) (Perry,1999)
= 0,000508 m/tahun Tebal shell tangki: ts = =
PR + n,C SE-0,6P (124,1394 kPa)(0,2613/2 m) + (10 × 0,000508) (94,458,2120 kPa)(0,85) - 0,6 (124,1394 kPa)
= 0,0053 m = 0,2080 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell & Young, 1959)
d. Diameter, tinggi dan tebal tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 0,2613 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =
1 0,2613 0,0653 m 2 2
Tebal tutup = tebal tangki = 1/4 in e. Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair, ZT = 0,2561 m Tinggi zat cair berat, ZA1 =
5314,2269 x 0,2613 = 0,0580 m 23459,7700
Dari Warren L, McCabe, 1994, ZA1
=
Z A2 Z T ( B / A ) 1 B / A
0,0580
=
ZA2 0,2561(1068,3934 / 798,1162) 1 (798,1162 / 1068,3934 )
ZA2
= 0,2060 m
Universitas Sumatera Utara
LC.47 Dekanter B (V-202) Fungsi
: memisahkan bahan tak larut metanol dengan bahan yang larut dengan metanol
Jenis
: continuous gravity decanter
Bentuk
: silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: carbon steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: D
= 1,1228 m
= 44,2054 in
Hs
= 5,6141 m
= 221,0268 in
Tinggi zat cair, ZT = 1,1004 m Tinggi zat cair berat, ZA1 =
48868,8748 x 1,1004 = 0,2530 m 21256,9075
ZA = 0,8854 m
LC.48 Dekanter C (V-203) Fungsi
: memisahkan bahan tak larut metanol dengan bahan yang larut dengan metanol
Jenis
: continuous gravity decanter
Bentuk
: silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: carbon steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: D
= 1,1696 m
= 46,0456 in
Hs
= 5 x D = 5,8478 m
= 230,2279 in
Tinggi zat cair, ZT = 1,1462 m Tinggi zat cair berat, ZA1 =
4553,3062 x 1,1462 = 0,2670 m 19547,4492
Universitas Sumatera Utara
ZA2
= 0,9536 m
LC.49 Tangki Penyimpanan N2 (T-201) Fungsi
: sebagai tangki penyimpanan N2
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi penyimpanan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Densitas gas
= 1,251 kg/m3
Laju alir massa gas
= 1,575 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry, 1999)
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Di
= 1,1702 m
=
34,5299 in
hs
= 1,4627 m
=
10,59 in
LC.50 Landfill Arang (T-202) Fungsi
:
Tempat penampungan arang
Bahan konstruksi
:
Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk
:
Persegi panjang
Jumlah
:
1 unit
Kondisi penyimpanan Temperatur
:
T
= 500°C (773,15 K)
Universitas Sumatera Utara
Tekanan operasi
:
P
= 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan
:
t
= 7 hari
Laju alir massa
:
F
= 91,7175 kg/jam
Densitas char
: ρchar = 520,6 kg/m3
Laju alir Volume TKKS
: Q
(Riegel’s, 2007)
= 0,17618 m3/jam = 29,5977 m3/minggu
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: = 32,5574 m3
V
Lebar landfill =
Panjang landfill
= 1,8044 m
LC.51 Tangki penyimpanan Gas Keluaran Knock Out Drum (T-203) Fungsi
: sebagai tangki penampungan gas keluaran dari knock out drum
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi penyimpanan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Densitas gas
= 0,9172 kg/m3
Laju alir massa gas
= 4615,43 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry, 1999)
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 1338,54 m3
Universitas Sumatera Utara
Di
= 10,8545 m
=
34,5299 in
hs
= 13,5681 m
=
10,59 in
LC.52 Tangki Penampungan Sementara (T-204) Fungsi
: menampung liquid keluaran knock out drum
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 2 unit
Kondisi penyimpanan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Densitas campuran liquid
= 1068,6460 kg/m3
Laju alir massa campuran liquid
= 2933,4172 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry, 1999)
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Volume tangki, Vt
= 79,0301 m3
Di
= 3,1679 m =
124,7211 in
hs
= 9,5037 m =
374,1163 in
LC.53 Tangki Penampungan sementara (T-205) Fungsi
: sebagai penampungan sementara dari dekanter A, B dan C
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi
: Temperatur
= 30°C
Universitas Sumatera Utara
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 24754,8844 m3
Di
= 5,6447 m
=
222,233 in
hs
= 16,9341 m
=
666,699 in
LC.54 Tangki Penampungan B3 (T-206) Fungsi
: sebagai penampungan B3
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
: Temperatur Tekanan
= 30°C = 1 atm = 14,696 psia
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 122,8011 m3
Di
= 3,6692 m
=
144,459 in
hs
= 11,0077 m
=
433,376 in
LC.55 Condensor Distilasi 1 (E-301) Fungsi : mengubah fasa uap campuran bahan menjadi fasa cair Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass Jumlah : 1 unit
Berdasarkan
cara perhitungan yang sama dengan
condenser sebelumnya, maka
diperoleh : Rd = 0,0039 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003)
Universitas Sumatera Utara
PT = 0,0196 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 8,6137 psi(Ps yang diperbolehkan = 10 psi)
LC.56 Condensor Distilasi 2 (E-302) Fungsi : mengubah fasa uap campuran bahan menjadi fasa cair Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass Jumlah : 1 unit
Berdasarkan
cara perhitungan yang sama dengan
condenser sebelumnya, maka
diperoleh : Rd = 0,0081 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003) PT = 0,0346 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 8,1310 psi(Ps yang diperbolehkan = 10 psi)
LC.57 Cooler Destilasi 2 (E-303) Fungsi : menurunkan temperatur metanol dari 79 °C ke 30 °C sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 14 ft, 2 pass Jumlah : 1 unit
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan cooler sebelumnya, maka diperoleh : Rd = 0,0031 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003) PT = 0,03375 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 7,9325 psi(Ps yang diperbolehkan = 10 psi)
Universitas Sumatera Utara
LC.58 Cooler bottom 2 (E-304) Fungsi : menurunkan temperatur fenol dari 182 °C ke 130 °C sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 14 ft, 2 pass Jumlah : 1 unit
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan cooler sebelumnya, maka diperoleh : Rd = 0,0038 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003) PT = 0,0045 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 1,8591 psi(Ps yang diperbolehkan = 10 psi)
LC.59 Cooler Bottom Destilasi 1 (E-305) Fungsi : menurunkan temperatur produk bawah destilasi 1 dari 199 °C ke 30°C sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 14 ft, 2 pass Jumlah
: 1 unit
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan cooler sebelumnya, maka diperoleh : Rd = 0,00304 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003) PT = 0,0052 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 3,1156 psi (Ps yang diperbolehkan = 10 psi)
LC.60 Reboiler Distilasi 1 (E-306) Fungsi : menaikkan temperatur campuran bahan dari 28°C ke 90°C sebelum dimasukkan ke kolom distilasi T-301 Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 14 ft, 2 pass
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 1 unit
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan heat exchanger sebelumnya, maka diperoleh : Rd = 0,00301 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003) PT = 0,01707 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 3,0827 psi (Ps yang diperbolehkan = 10 psi)
LC.61 Reboiler Distilasi 2 (E-307) Fungsi : menaikkan temperatur campuran bahan dari 28°C ke 90°C sebelum dimasukkan ke kolom distilasi T-302 Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 14 ft, 2 pass Jumlah
: 1 unit
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan reboiler sebelumnya, maka diperoleh : Rd = 0,00302 (Rd yang diizinkan ≥ 0,003) PT = 0,01736 psi (PT yang diperbolehkan = 10 psi) Ps = 8,6061 psi (Ps yang diperbolehkan = 10 psi) Tabel LC.8 Spesifikasi Pompa No
Laju Alir OD (lbm/sec)
ID (ft)
Q (ft3/s)
(ft)
Daya
Daya
(hp)
Standart (hp)
LC.62
0,8343
0,0875 0,0687 0,0020122
0,0285
1
LC.63
23,644
0,2479 0,2058 0,05703
0,8001
1
LC.64
63,3298
0,3750 0,3505 0,1276
0,2359
1
/4
LC.65
6,6753
0,1583 0,1342 0,01367
0,0253
1
/4
LC.66
33,7214
0,2917 0,2557 0,00836
1,1774
1 1/4
LC.67
0,9318
0,1096 0,0874 0,0198
0,03259
1
/4
/4
Universitas Sumatera Utara
LC.68
158,7837 0,5521 0,5054 0,5751
0,6464
1
LC.69
0,9318
0,003454
1
0,0875 0,0687 0,003375
/4
LC.70 Kolom Destilasi 1 (T-301) Fungsi
: memisahkan metanol dari fenol dan turunan nya
Jenis
: sieve – tray
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi: carbon steel SA-283 grade C Jumlah
: 1 unit
Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh: XLW = 0,01043 XHW = 0,9895
D
= 1182,6453 kmol/jam
XLD = 0,9896
W
= 337,6165 kmol/jam
XHD = 0,0104
LD = 121,7458
XHF = 0,9910
LW = 32,0759
XLF = 0,0082 L ,av LD . LW
Nm
121,7459 32,0759 62,493
log[( X LD D / X HD D)( X HW W / X LW W )] log( L,av )
(Geankoplis, 2003) (Geankoplis, 2003)
log[0,9896 x 1182,6453 / 0,0104 x 1182,6453)(0,9895 x 337,6165 / 0,01043 x 337,6165)] log(62,493)
= 2,2019 Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, 2003, hal:688 diperoleh
Nm = 0,75 maka: N
Nm 2,2019 = 2,9359 0,75 0,75 Efisiensi kolom destilasi = 30 %
N=
Universitas Sumatera Utara
N = 2,9359 x 0,3 = 9,7865 10
Penentuan lokasi umpan masuk
X N log e 0,206 log HF Ns X LF
W X LW D X HD
2
(Geankoplis, 2003)
0,9910 337,6165 0,01043 2 Ne 0,206 log log Ns 0,0082 1182,6453 0,0104
Ne 1,8763 Ns Ne = 1,8763 Ns N = Ne + Ns 10 = 1,8763 Ns + Ns Ns = 3,4767 3 Ne = 10 – 3 = 7 Jadi, umpan masuk pada piring ke tujuh dari atas.
Rancangan kolom Direncanakan : Tray spacing (t)
= 0,4 m
Hole diameter (do)
= 4,5 mm
(Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm Weir height (hw)
= 5 cm
Pitch
= triangular ¾ in
(Treybal, 1984)
Data : Suhu dan tekanan pada kolom distilasi T-301 adalah 398,23 K dan 2,4673 atm Tabel LC.9 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 1 (T-301) Komponen
Alur Vd (kmol/jam)
%mol
Mr
%mol x Mr
Universitas Sumatera Utara
Fenol
12,3254
0,01042
94
0,9796
O-Cresol
0,0001084
9,1668 E-08
108
9,900 E-06
m-Cresol
0,007905
6,6841 E-06
108
7,22 E-04
P-Cresol
0,0009195
7,775 E-07
108
7,775 E-05
Metanol
1170,3109
0,9896
32
31,6662
Total
1182,6453
1
Laju alir massa gas (G`) = v =
32,6467
1182 , 6453 =0,3285 kmol/s 3600
P BM av (1 atm) (32,6467 kg/kmol) = 1,1306 kg/m3 RT (0,082 m 3 atm/kmol K)(342,15 K)
Laju alir volumetrik gas (Q) = 0,3285 x 22,4 x
352,15 = 9,4964 m3/s 273,15
Tabel LC.10 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-301)
L
Alur Lb Komponen
(kg/jam)
Fenol
% massa
(kg/m3)
%massa x L
11,7029
0,0011
1070
1,1488
O-Cresol
1,1591
0,001
104,5
0,1113
M-Cresol
84,5193
0,0078
105,5
8,1920
P-Cresol
9,8316
0,0009
1034,7
0,9333
Cathecol
7,5367
0,0007
1344
0,9293
Syringol
3,4764
0,003
1080
0,3444
Guaikol
11,0458
0,0010
1120
1,1359
Phenol 2-6 dimetoxy
19,3479
0,0018
1134
2,0128
Eugenol
3,4511
0,0003
1060
0,3356
Metanol
10478,1836
0,9860
7918
7807,5285
Total
10900,2634
1
7822,6718
Laju alir massa cairan (L`)
= 0,0937 kmol/s 3,0288 Laju alir volumetrik cairan (q) = = 0,0004 m3/s 7822,6718
Universitas Sumatera Utara
Surface tension () = 0,04 N/m Ao d 0,907 o Aa p'
(Lyman, 1982)
2
2
Ao 0,0045 0,907 = 0,1275 Aa 0,0120 1/ 2
q ρL 0,0004 7822,6718 = 0,0034 Q' ρ V 9,4964 1,13506 α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415 1/ 2
β = 0,0304t + 0,015 = 0,0304(0,40) + 0,015 = 0,0272 σ 1 CF = αlog β 0 ,5 (q/Q)(ρ L / ρ V ) 0,02
0, 2
1 0,04 0,0272 = 0,0415 log 0,0034 0,02
0, 2
= 0,1489 ρ ρV VF = C F L ρV
0 ,5
7822,6718 1,1306 = 0,0175 1,1306
0, 5
= 12,3854 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding An =
(Treybal, 1984)
9,4964 = 0,9584 m2 0,8 12,3854
Untuk W = 0,8 T dari tabel 6.1 Treybal, 1984, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8%. At =
0,9584 1,0509 m2 1 0,088
Column Diameter (T) = [4(1,0509)/π]0,5 = 1,1570 m Weir length (W)
= 0,8(1,1570) = 0,9256 m
Universitas Sumatera Utara
Downsput area (Ad) = 0,088 (1,0509) = 0,0925 m2 = At – 2Ad = 1,0509 – 2(0,0925) = 0,8659 m2
Active area (Aa) Weir crest (h1) Misalkan h1 = 0,09 m
h1/T = 0,009/1,1570 = 0,0778 0 ,5 2 Weff h 1 T T T 1 2 W W T W W 2
2
2
2
2 0,5 Weff 2 2 1,25 1,25 1 20,07781,25 W
Weff 0,8118 W
q h 1 0,666 W
2/3
Weff W
0,0004 h 1 0,666 0,9256
2/3
2/3
0,81882 / 3
h 1 0,0033 m
perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,0033 m hingga nilai h1 konstan pada nilai 0,0037 m.
Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop Ao = 0,1275 x 0,8659 = 0,1104 m2 uo =
Q 9,4964 85,9798 A o 0,1104
uo2 h d 51,0 2 Co
ρ v ρ L
85,9798 2 h d 51,0 2 0,66
1,1306 7822,6718
Universitas Sumatera Utara
h d 8,6 E - 05 mm 8,6 E - 08 m
Hydraulic head Va z
Q 9,4964 = 10,9665 m/s A a 0,8659
T W 1,1570 0,9256 = 1,0413 m 2 2
h L 0,0061 0,725 h w 0,238 h w Va ρ V
0 ,5
q 1,225 z
0,0004 h L 0,0061 0,725 (0,0037) 0,238 (0,0037)(10,9655)(1,11306)0,5 1,225 1,0413 h L 0,00010 m Residual pressure drop
hR
6 σ gc ρLdog
hR
6 (0,04) (1) = 0,0007 m 7822,6718 (0,0045)(9,8)
Total gas pressure drop hG = hd + hL + hR hG = 8,6 E-08 + 0,0010 + 0,0007 hG = 0,0017 m Pressure loss at liquid entrance Ada = 0,025 W = 0,025(0,9256) = 0,0231 m2 3 q h2 2g A da
2
2
3 0,0004 h2 = 4,28 E-05 m 2g 0,0231 Backup in downspout h3 = hG + h2 h3 = 0,0017 + 4,28 E-05
Universitas Sumatera Utara
h3 = 0,0018 m Check on flooding hw + hl + h3 = 0,05 + 0,0037 + 0,0018 hw + hl + h3 = 0,0555 m t/2 = 0,4/2 = 0,2 m karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.
Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom
= 10 x 0,4 m = 4 m
Tinggi tutup
=
Tinggi total
= 4 + 2(0,2893) = 4,5785 m
1 1,1570 = 0,2893 m 4
Tekanan operasi= 1 atm = 101,3 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.217,955 kPa
(Brownell,1959)
Tekanan uap pada bagian dalam kolom destilasi: Basis perhitungan = 1 jam operasi Laju volumetrik gas = 9,4964 m3/s Densitas gas (ρv) = 1,1306 kg/m3 Massa gas pada kolom destilasi = 9,4964 m 3 /s 1,1306 kg / m 3 3600 s = 38.650,8986 kg
P
m g F A A 38.650,8986 kg 9,8 m/s 2 0,8659 m 2 437.414,2026 N/m 2 437,4142 kPa
Maka Pdesign = (1 + 0,05) x (101,3 kPa + 437,4142 kPa) = 565,6499 kPa
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell tangki:
t
PD 2SE - 1,2P
t
(565,6499 )(1,1570) = 0,0047 m = 0,1855 in 2(87.217,9 95)(0,8) - 1,2(565,64 99 )
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,1855 in + 0,125 in = 0,3150 in
Tebal shell standar yang digunakan
= 1/2 in
(Brownell,1959)
LC.71 Kolom Destilasi 2 (T-302) Fungsi
: memisahkan metanol dan fenol
Jenis
: sieve – tray
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi: carbon steel SA-283 grade C Jumlah
: 1 unit
Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh: XLW = 0,0001 XHW = 0,9999
D
= 1159,0931 kmol/jam
XLD = 0,9998
W
= 23,9054 kmol/jam
XHD = 0,00001
LD = 120,3501
XHF = 0,9896
LW = 29,498
XLF = 0,0104 L ,av LD . LW
120,350129,498 59,5862
(Geankoplis, 2003)
Universitas Sumatera Utara
Nm
log[( X LD D / X HD D)( X HW W / X LW W )] log( L,av )
(Geankoplis, 2003)
log[0,9998 x 1159,9054 / 0,00001 x 1159,0931)(0,9999 x 23,9054 / 0,0001 x 23,9 54)] log(59,5862)
= 5,8444
Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, 2003, hal:688 diperoleh N=
Nm = 0,75 maka: N
Nm 5,8444 = 9,740 0,75 0,75
Efisiensi kolom destilasi = 60 % N = 9,740 x 0,6 = 9,7407 10
Penentuan lokasi umpan masuk
X N log e 0,206 log HF Ns X LF
W X LW D X HD
2
(Geankoplis, 2003)
0,9896 23,9054 0,001 2 Ne log 0,206 log Ns 0,0104 1159,0931 0,0001
Ne 7,6275 Ns Ne = 7,6275 Ns N = Ne + Ns 10 = 7,6275 Ns + Ns Ns = 1,0431 1 Ne = 10 – 1 = 9 Jadi, umpan masuk pada piring ke dua dari bawah.
Rancangan kolom
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan : Tray spacing (t)
= 0,4 m
Hole diameter (do)
= 4,5 mm
(Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm
(Treybal, 1984)
Weir height (hw)
= 5 cm
Pitch
= triangular ¾ in
Data : Suhu dan tekanan pada kolom distilasi T-302 adalah 337,65 K dan 1 atm Tabel LC.11 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 1 (T-302) Komponen
Alur Vd (kmol/jam)
% mol
Mr
% mol x Mr
Fenol
0,1232
0,0001
94
0,0099
Metanol
1158,97
0,9999
32
31,9966
Total
1159,093
1
Laju alir massa gas (G`) = v =
32,0066
1159,093 = 0,3220 kmol/s 3600
P BM av (1 atm) (32,0066 kg/kmol) = 1,1560 kg/m3 3 RT (0,082 m atm/kmol K)(337,65K)
Laju alir volumetrik gas (Q) = 0,3220 x 22,4 x
337,65 = 8,9240 m3/s 273,15
Tabel LC.12 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 2 (T-302)
L
Alur Lb Komponen Fenol O-Cresol
(kg/jam)
% massa
(kg/m3)
% massa x L
1147,006
0,7538
1070
806,6267
0,0117
7,6952 E-06
1046,5
4,9165 E-10
Universitas Sumatera Utara
Metanol
374,4955
Total
1521,517
0,2461
7918
1948,9017 2755,5364
Laju alir massa cairan (L`) = 0,0066 kmol/s 0,4200 Laju alir volumetrik cairan (q) = = 0,0002 m3/s 2755,5364 Surface tension () = 0,04 N/m
Ao d 0,907 o Aa p'
(Lyman, 1982)
2
2
Ao 0,0045 0,907 = 0,1275 Aa 0,0120 1/ 2
q ρL 0,0002 2755,5364 = 0,0008 Q' ρ V 8,9240 1,11560 α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415 1/ 2
β = 0,0304t + 0,015 = 0,0304(0,40) + 0,015 = 0,0272
σ 1 β CF = α log 0, 5 (q/Q)(ρ L / ρ V ) 0,02
0, 2
1 0,04 0,0272 = 0,0415 log 0,0008 0,02
0, 2
= 0,1778 ρ ρV VF = C F L ρV
0 ,5
2755,5364 1,1560 = 0,1778 1,1560
0 ,5
= 8,6793 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding An =
(Treybal, 1984)
8,9240 = 1,2853 m2 0,8 8,6793
Universitas Sumatera Utara
Untuk W = 0,8 T dari tabel 6.1 Treybal, 1984, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8%. At =
1,2853 1,3982 m2 1 0,088
Column Diameter (T) = [4(1,3982)/π]0,5 = 1,3346 m Weir length (W)
= 0,8(1,3346) = 1,0677 m
Downsput area (Ad) = 0,088 (1,3982) = 0,1130 m2 = At – 2Ad = 1,3982 – 2(0,1130) = 1,1723 m2
Active area (Aa) Weir crest (h1) Misalkan h1 = 0,09 m
h1/T = 0,009/1,3346 = 0,0674 0 ,5 2 2 2 Weff h T T T 1 2 1 W W T W W
2
2
2 0,5 Weff 2 2 1,25 1,25 1 20,06741,25 W
Weff 0,8478 W q h 1 0,666 W
2/3
Weff W
0,0002 h 1 0,666 1,0677
2/3
2/3
0,84782 / 3
h 1 0,0016 m
perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,0016 m hingga nilai h1 konstan pada nilai 0,0018 m.
Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop
Universitas Sumatera Utara
Ao = 0,1275 x 1,1723 = 0,1495 m2 uo =
Q 8,9240 59,6844 A o 0,1495
uo2 h d 51,0 2 Co
ρ v ρ L
59,6844 2 h d 51,0 2 0,66
1,1560 2755,5364
h d 124,97 mm 0,12 m Hydraulic head Va z
Q 8,9240 = 7,6126 m/s A a 1,1723
T W 1,3346 1,0677 = 1,2012 m 2 2
h L 0,0061 0,725 h w 0,238 h w Va ρ V
0 ,5
q 1,225 z
0,0002 h L 0,0061 0,725 (0,0018) 0,238 (0,0018)(7,6126)(1,1560) 0,5 1,225 1,2012 h L 0,0040 m Residual pressure drop
hR
6 σ gc ρLdog
hR
6 (0,04) (1) = 0,0020 m 2755,5364 (0,0045)(9,8)
Total gas pressure drop hG = hd + hL + hR hG = 0,12 + 0,0040 + 0,0020 hG = 0,1310 m Pressure loss at liquid entrance Ada = 0,025 W = 0,025(1,0677) = 0,0267 m2
Universitas Sumatera Utara
3 q h2 2g A da
2
2
3 0,0002 h2 = 5,05 E-06 m 2g 0,0267 Backup in downspout h3 = hG + h2 h3 = 0,1310 + 5,05 E-06 h3 = 0,1310 m Check on flooding hw + hl + h3 = 0,05 + 0,004 + 0,1810 hw + hl + h3 = 0,1828 m t/2 = 0,4/2 = 0,2 m karena nilai hw + h1 + h3 tidak lebih besar dari t/2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.
Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom
= 10 x 0,4 m = 4 m
Tinggi tutup
=
Tinggi total
= 4 + 2(0,3337) = 4,6673 m
1 1,3346 = 0,3337 m 4
Tekanan operasi= 1 atm = 101,3 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.217,955 kPa
(Brownell,1959)
Tekanan uap pada bagian dalam kolom destilasi: Basis perhitungan = 1 jam operasi Laju volumetrik gas = 8,9240 m3/s
Universitas Sumatera Utara
Densitas gas (ρv) = 1,1560 kg/m3 Massa gas pada kolom destilasi = 8,9240 m 3 /s 1,1560 kg / m 3 3600 s = 37.138,3947 kg
P
m g F A A 37.138,3947 kg 9,8 m/s 2 1,1723 m 2 310.469,119 N/m 2 310,4691kPa
Maka Pdesign = (1 + 0,05) x (101,3 kPa + 310,4691 kPa) = 432,3576 kPa Tebal shell tangki:
t
PD 2SE - 1,2P
t
(432,3576) (1,3346) = 0,0003 m = 0,0099 in 2(87.217,9 95)(0,8) - 1,2(432,35 76 )
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,0099 in + 0,125 in = 0,1349 in
Tebal shell standar yang digunakan
= 1/4 in
(Brownell,1959)
LC.72 Tangki Penampungan Metanol (TK-301) Fungsi
: menyimpan metanol untuk kebutuhan 1 hari
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 2 unit
Kondisi penyimpanan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Universitas Sumatera Utara
Densitas
= 7902,20568 kg/m3
Laju alir massa
= 18549,3106 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry, 1999)
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 67,6039 m3
Di
= 3,007 m
=
118,395 in
hs
= 9,0267 m
=
355,185 in
LC.73 Tangki Penampungan Fenol (TK-302) Fungsi
: menyimpan fenol untuk kebutuhan 1 hari
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 2 unit
Kondisi penyimpanan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm = 14,696 psia
Densitas
= 1359,3755 kg/m3
Laju alir massa l
= 1521,5169 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry, 1999)
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 32,2352 m3
Di
= 2,3493 m
=
92,4952 in
hs
= 7,04813 m =
277,486 in
Universitas Sumatera Utara
LC.74 Tangki Penampungan bottom product distilasi 1 (T-303) Fungsi
: sebagai penampungan bottom product distilasi 1
Bentuk
: silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
: Temperatur Tekanan
= 30°C = 1 atm = 14,696 psia
Dengan cara perhitungan yang sama dari sebelumnya diperoleh: Vt
= 394,9899 m3
Di
= 5,4163 m
=
213,241 in
hs
= 16,2489 m
=
639,724 in
LC.75 Accumulator 1 (V-301) Fungsi
: Menampung destilat pada kolom distilasi 1 (V-301)
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 79 °C
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa
= 1362,3257 kg/jam
Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran
= 20 %
Densitas
= 7846,5788 kg/m3
(Perry, 1999)
Perhitungan:
Universitas Sumatera Utara
a. Volume tangki 1362,3257 kg/jam x 1 jam = 0,1736 m3 3 7846,5788 kg/m
Volume larutan, Vl
=
Volume tangki, Vt
= (1 + 0,2) x 0,1736 m3
Fraksi volum
= 0,1736 / 0,2083 = 0,8333
= 0,2083 m3
Dari tabel 10.64 pada buku Perry, 1999, diperoleh: Untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
sin cos = LR 2 57,30
Volume tangki, Vt
Dimana cos α = 1-2(H/D) cos α = 1-2(0,777) cos α = -0,554 α = 123,642 derajat
Asumsi panjang tangki (Lt)
=2m
Maka, volume tangki, Vt
sin cos = LR 2 57,30
0,2083 m3
123,642 sin123,642 cos123,642 = 2R 2 57,30
R (radius) = 0,1994 m D (diameter) = 0,3989 m = 46,2373 in H
= 0,3099 m
b. Tebal shell tangki PHidrostatik
=xgxH = 7846,5788 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,3099 m = 23,8323 kPa
P0
= Tekanan operasi
= 1 atm
= 101,325 kPa
Faktor kelonggaran
= 20%
Pdesign
= (1,2) (23,8323 + 101,325) = 150,1587 kPa
Universitas Sumatera Utara
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell & Young,1959)
Allowable stress (S)
= 13750 psia = 94.802,95 kPa (Brownell & Young,1959)
Faktor korosi = 0,125 in Tebal shell tangki: PD 0,125 2SE 1,2P (150,1587 kPa) (46,2373 in) 0,125 2(94.802,95 kPa)(0,8) 1,2(150,1587 kPa) 0,1406 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell & Young,1959)
c. Tutup tangki Diameter tutup
= diameter tangki
= 0,3989 m
Ratio axis
= L:D
= 1: 4
Lt (panjang tangki)
Hh 1 = D 0,3989 = 0,0997 m D 4 = Ls + 2 Lh
Ls (panjang shell)
= 2 m – 2(0,0997 m) = 1,8006 m
Lh
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup 1/4 in. LC.76 Accumulator 2 (V-302) Fungsi
: Menampung destilat pada kolom distilasi 2 (V-302)
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 64,5 °C
Tekanan
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa
= 92.163,1510 kg/jam
Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran
= 20 %
Densitas
= 7917,2718 kg/m3
(Perry, 1999)
Perhitungan: a. Volume tangki 92.163,1510 kg/jam x 1 jam = 0,3637 m3 7917,2718 kg/m 3
Volume larutan, Vl
=
Volume tangki, Vt
= (1 + 0,2) x 0,3637 m3
Fraksi volum
= 0,3637 / 0,4364 = 0,8333
= 0,4364 m3
Dari tabel 10.64 pada buku Perry, 1999, diperoleh: Untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777 Volume tangki, Vt
sin cos = LR 2 57,30
Dimana cos α = 1-2(H/D) cos α = 1-2(0,777) cos α = -0,554 α = 123,642 derajat
Asumsi panjang tangki (Lt)
=2m
Maka, volume tangki, Vt
sin cos = LR 2 57,30
0,4364 m3
123,642 sin123,642 cos123,642 = 2R 2 57,30
R (radius) = 0,6632 m D (diameter) = 1,3264 m H
= 1,0306 m
Universitas Sumatera Utara
b. Tebal shell tangki PHidrostatik
=xgxH = 7917,2718 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,0306 m = 79,9670 kPa
P0
= Tekanan operasi
= 1 atm
= 101,325 kPa
Faktor kelonggaran
= 20%
Pdesign
= (1,2) (79,9670 + 101,325) = 217,5204 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,8
Allowable stress (S)
= 13750 psia = 94.802,95 kPa
Faktor korosi = 0,125 in
(Brownell & Young,1959)
(Brownell & Young,1959)
Tebal shell tangki: PD 0,125 2SE 1,2P (217,5204 kPa) (46,2373 in) 0,125 2(94.802,95 kPa)(0,8) 1,2(217,5204 kPa) 0,2 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell & Young,1959)
c. Tutup tangki Diameter tutup
= diameter tangki
= 1,3264 m
Ratio axis
= L:D
= 1: 4
Lt (panjang tangki)
Hh 1 = D 1,3264 = 0,3316 m D 4 = Ls + 2 Lh
Ls (panjang shell)
= 2 m – 2(0,3316 m) = 1,83368 m
Lh
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup 1/4 in.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LD.1 Screening Fungsi
: Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
: Bar screen
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Stainless steel 2m
20 mm 2m
20 mm
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Densitas air ()
= 995,50 kg/m3
Laju alir massa (F)
= 1230927,231 kg/jam
Laju alir volumetrik (Q) =
(Geankoplis, 2003)
1230927,231 kg/jam = 0,3434 m3/s 995,50 kg/m3 3600 s/jam
Dari Tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater, Degremont, 1991 Ukuran bar : lebar bar = 5 mm ; tebal bar = 20 mm ; bar clear spacing = 20 mm ; slope = 30o Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = 2 m ;
Lebar screen = 2 m
Universitas Sumatera Utara
Misalkan, jumlah bar = x Maka,
20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5 50 buah
Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2040000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30 % screen tersumbat.
Q2 0,3434 2 2 2 2 2 g Cd A 2 2 9,80,6 2,04 2
Head loss (h) =
= 0,004017 m dari air
= 4,0175 mm dari air
LD.2 Pompa Screening Fungsi
: Memompa air dari sungai menuju bak sedimentasi
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Data perhitungan PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 1230927,2308 kg/jam = 753,8178 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 753,8178 lb m /sec 12,1295 ft3/s ρ 62,1474 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
Universitas Sumatera Utara
= 3,9 (12,1295)0,45 (62,1474)0,13 = 15,4925 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 16 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 14,3140 in
= 1,1928 ft
Diameter Luar (OD)
: 16 in
= 1,333 ft
Inside sectional area
: 11,7454 ft2
12,1295 ft 3 / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 1,0327 ft/s 11,7454 ft 2 Bilangan Reynold : NRe
=
v D
=
(62,1474 lbm / ft 3 )(1,0327 ft / s)(1,1928 ft ) 0,0005 lbm/ft.s
= 162143,9127 (Turbulen karena Nre > 4000) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 159289,6937 dan /D = 0,000039 Dari Fig,2,10-3 Geankoplis (2003), diperoleh harga f = 0,0034
Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 7,5
(Coulson, 1980)
L2 = 1 7,5 1,1928 = 8,9463 ft 3 buah standard elbow 90 ; L/D = 30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
L3 = 3 30 1,1928 = 107,3550 ft 1 buah sharp edge entrance ; K= 0,5; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5 22 1,1928 = 13,1212 ft 1 buah sharp edge exit K= 1,0; L/D = 55
(Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980)
L5 = 1,0 55 1,1928 = 65,6058 ft
Universitas Sumatera Utara
Panjang pipa total (L) = 30 + 8,9463 + 107,3550 + 13,1212 + 65,6058 = 225,0283 ft Faktor gesekan, F=
f × v2 × ∑ L 2 gC ×D
=
0,0034 × 1,0327 × 225,0283 = 0,0106 2 (32,174) × 1,1928
Tinggi pemompaan, z = 1,6404 ft g ℎ , ∆z = 1,6404 ft,lbf/lbm gc ℎ
−
ℎ
∆v2 , = 0 2 gc ,
∆P = 0 ρ
∆v2 ∆P g + + F = ∆z + ρ gc 2 gc
= 1,6404 + 0 + 0 + 0,0106 = 1,6511 ft,lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 Tenaga pompa, P =
(Peters et,al,, 2004)
-Ws ×Q × ρ 1,6511 × 11,9160 × 62,1474 = = 2,8286 hp 550 ×0,8 550 ×0,8
Maka dipilih pompa dengan tenaga 3 hp
LD.3 Bak Sedimentasi Fungsi
: Tempat penampungan air sementara
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi
: Beton kedap air
546 T
B-601 L1
P1
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD.2 Bak Sedimentasi Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Densitas air ()
= 995,50 kg/m3
Laju alir massa (F)
= 410309,077 kg/jam
(Geankoplis, 2003)
Lama penampungan = 24 jam Faktor keamanan (fk) = 20%
Sehingga: Jumlah air masuk (W) = 24 jam × 410309,077 kg/jam = 9847417,847 kg Volume bak
=
1 fk W
=
1 0,29847417,847 995,50
= 11870,318 m3 Desain Perancangan : Bak dibuat persegi panjang Panjang bak (P)
= 3 × tinggi bak (T)
Lebar bak (L)
= 2 × tinggi bak (T)
Perhitungan ukuran bak : Volume (V)
= P×L×T = (3T) × (2T) × (T) V
= 6 T2
T
= (V/6)1/3 = (11870,318 /6)1/3
T
= 12,5537 m
Sehingga, dari ukuran tinggi bak (T) didapat dimensi lainnya sebagai berikut: P
= 3T = 3 × 12,5537
P
= 37,661 m
L
= 2T
Universitas Sumatera Utara
= 2 × 12,5537 L
LD.4
= 25,1073 m
Pompa Sedimentasi Fungsi
: Memompa air dari Bak Sedimentasi ke Clarifier
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 1230927,2308 kg/jam = 753,8178 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 753,8178 lb m /sec 12,1295 ft3/s 3 ρ 62,1474 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (12,1295)0,45 (62,1474)0,13
Universitas Sumatera Utara
= 15,4925 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 16 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 14,3140 in
= 1,1928 ft
Diameter Luar (OD)
: 16 in
= 1,333 ft
Inside sectional area
: 11,7454 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 2,826 hp. Maka dipilih daya pompa standar 3 hp.
LD.5 Tangki Pelarutan Alum Fungsi
: Membuat larutan alum Al2(SO4)3
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD.3A Sketsa tangki pelarutan alum
Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1,01325 bar = 1,01325 kPa
Al2(SO4)3 yang digunakan
= 19,719 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat) Laju massa Al2(SO4)3 (F)
= 24,273 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30 (ρ)
= 1363 kg/m3 = 85,090216 lbm/ft3
Viskositas Al2(SO4)3 30 (μ) = 6,72 10-4 lbm/ft s = 1 cP Kebutuhan perancangan
(Perry, 1999) (Othmer, 1968)
= 30 hari
Perhitungan ukuran tangki : 1. Volume tangki
Universitas Sumatera Utara
Vlarutan =
24,273 kg/jam 30 hari 24 jam/hari = 42,740 m3 0,3 1363 kg/m3
Faktor kelonggaran : 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 × 42,740 m3 = 51,288 m3 2. Diameter dan tinggi tangki
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2
Volume silinder tangki (Vs) = Vs = Vs =
πD 2 H s (Brownell & Young, 1959) 4
3D 3 8
Volume alas tangki kerucut (Vc)
Vs =
πD 2 H c ............................................................................... (Perry, 1999) 12
Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2 Vc =
πD 3 24
................................................................................(Perry, 1999)
Volume tangki (V)
V = Vs + Vc 51,288 m3
=
3D 3 πD 3 + 24 8
=
5D 3 12
= 1,308997 D3
D
= 3,396 m
= 11,143 ft
Hs
= (3/2) × D = 5,095 m = 16,715 ft
Universitas Sumatera Utara
3. Diameter dan tinggi kerucut Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter tangki (Hh : D) = 1: 2 Diameter tutup
= diameter tangki
= 3,396 m = 133,718 inch
Tinggi tutup
=
3,396 m 2
= 1,698 m = 66,859 inch
Tinggi total tangki
= 5,095 m + 1,698 m
= 6,793 m
= 267,437 inch
4. Tebal shell tangki Tinggi cairan dalam tangki, h =
42, 740m3 × 6,793 m = 5,6608 m 51,288 m 3
Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 1363 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,6608 × 0,001 = 75,6131 kN/m2 = 75,6131 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 101,325 kPa Ptotal = 101,325 kPa + 75,6131 kPa = 176,938 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (176,938 kPa) = 212,326 kPa Joint efficiency
: E = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress
: S = 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
Faktor korosi
: C = 1/80 in
Umur alat
: n = 10 tahun
(Peters, 2004)
Tebal shell tangki :
PD nC 2SE 1,2P (212,326 kPa) (132,929 in) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(212,326 kPa) 0,272 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in
(Brownell, 1959)
Universitas Sumatera Utara
Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (Geankoplis, 1997), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 3,396 m = 1,132 m
E/Da = 1
; E = 1,132 m
L/Da = 1/4
; L = 1/4 × 3,396 m = 0,283 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 × 3,396 m = 0,226 m
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 × 1,125 m = 0,283 m
dimana :
Dt = D = diameter tangki (m) Da = Diameter impeller (m) E = tinggi turbin dari dasar tangki (m) L = panjang blade pada turbin (m) W = lebar blade pada turbin (m) J = lebar baffle (m)
W
L
Da
Gambar LD.3B Sketsa pengaduk tangki pelarutan alum Kecepatan pengadukan, N = 0,5 putaran/detik ρ N ( Da ) 2 1363(0,5)(1,132) 2 = 873486,290 10 -3 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan daya pengaduk menggunakan rumus:
Bilangan Reynold, NRe =
P
= Np × N3 × Da5 × ρ
Np
= 5 untuk NRe = 873486,290
(Geankoplis, 2003) (Geankoplis, 2003)
Universitas Sumatera Utara
= 5 × (0,5)3 × (1,132)5 × 1363
P
= 1584,534 watt = 2,125 hp
Efisiensi motor = 80 % Daya motor = 2,656 hp Digunakan daya motor standar 3 hp
LD.6 Pompa Alum Fungsi
: Memompa larutan alum dari Tangki Pelarutan Alum menuju Clarifier
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 24,2729 kg/jam = 0,0149 lbm/sec
Densitas
ρ = 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3
Viskositas
= 0,0007 cP = 4,52 E-07 lbm/ft s
(Perry, 1999) (Othmer, 1968)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0149 lb m /sec 0,0002 ft3/s 3 ρ 85,0898 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13 0,45
= 3,9 (0,0002)
(Walas,1988) 0,13
(85,0898)
= 0,1416 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,2690 in
= 0,0224 ft
Universitas Sumatera Utara
Diameter Luar (OD)
: 0,4050 in
Inside sectional area
2
= 0,0338 ft
: 0,0041 ft
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,0007 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1/20 hp LD.7 Tangki Pelarutan Soda Abu Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Gambar LD.4A Sketsa tangki pelarutan soda abu Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1,01325 bar = 1,01325 kPa
Na2CO3 yang digunakan
= 10,648 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat) Laju massa Na2CO3 (F)
= 13,107 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 (ρ)
= 1327 kg/m3 = 82,8419 lbm/ft3
Viskositas Na2CO3 30 (μ)
= 3,69 10-4 lbm/ft s = 0,0005 cP (Othmer, 1968)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
(Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan
tangki pelarutan sebelumnya,
maka diperoleh : = 23,706 m3
a. Volume tangki Volume tangki, VT
= 28,447 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell Dt
= 2,791 m = 9,156 ft
Tinggi silinder (Hs)
= 4,186 m = 13,733 ft
Tinggi head (He)
= 1,395 m
Tinggi total tangki (Ht) = 4,186 + 1,395 = 5,581 m c. Tebal shell tangki ts
= 0,236 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3/10 in
(Brownell & Young, 1959)
d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell,
Maka tebal shell standar yang digunakan = 3/10 in (Brownell & Young, 1959) e, Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Untuk turbin standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 x 2,791 m = 0,930 m
E/Da = 1
; E = 0,930 m
L/Da = 1/4
; L = 1/4 x 0,930 m = 0,233 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 0,930 m = 0,186 m
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 x 2,791 m = 0,233 m
dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin
Universitas Sumatera Utara
J = lebar baffle Daya motor penggerak = 0,775 hp / 0,8 = 0,986 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1 hp
LD.8 Pompa Soda Abu Fungsi
: Memompa larutan alum dari Tangki soda abu menuju Clarifier (CL)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 13,1074 kg/jam = 0,0080 lbm/sec
Densitas
ρ = 1327 kg/m3 = 82,8423lbm/ft3
Viskositas
= 0,0007 cP = 2,48 E-07 lbm/ft s
(Perry, 1999) (Othmer, 1968)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0080 lb m /sec 0,0001 ft3/s 3 ρ 82,8423 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13 0,45
= 3,9 (0,0001)
(Walas,1988) 0,13
(82,8423)
= 0,1082 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,2690 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,4050 in
= 0,0338 ft
Universitas Sumatera Utara
: 0,0041 ft2
Inside sectional area
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,0004 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1/20 hp
LD.9 Clarifier Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Jenis
: External Solid Recirculation Clarifier
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Gambar LD.5 Sketsa clarifier
Data : Laju massa air (F1)
= 1230927,231 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 24,273 kg/jam Laju massa Na2CO3 (F3)
= 13,107 kg/jam
Laju massa total, m
= 1230964,611 kg/jam = 341,935 kg/s
Densitas Al2(SO4)3
= 2710 kg/m3
(Perry, 1999)
3
(Perry, 1999)
Densitas Na2CO3 Densitas air
= 2533 kg/m
3
= 995,5 kg/m
(Geankoplis, 2003)
Reaksi koagulasi : Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2
Universitas Sumatera Utara
Diameter dan tinggi clarifier Dari Metcalf, 1984, untuk clarifier tipe upflow diperoleh : Kedalaman air
= 3-10 m
Settling time
= 1-3 jam
Dipilih : kedalaman air (h) = 5 m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier 1230964,611 1230927,231 24,273 13,107 995,5 2710 2533
Densitas larutan,ρ
=
Volume cairan, V
=
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume clarifier
= 1,2 × 1236,506 m3 = 1483,807 m3
a.
1230964,611 kg/jam 1 jam 995,519 kg/m 3
= 995,519 kg/m3
= 1236,506 m3
Diameter dan tinggi clarifier
Hs
½ D
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 4:3
Volume silinder clarifier (Vs) = Vs = Vs =
πD 2 H s (Brownell & Young, 1959) 4
πD 3 3
Volume alas clarifier kerucut (Vc)
Universitas Sumatera Utara
Vs =
πD 2 H c ............................................................................... (Perry, 1999) 12
Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2 Vc =
πD 3 24
................................................................................(Perry, 1999)
Volume clarifier (V)
V = Vs + Vc
=
3D 3 8
1483,807 m3 = 1,178097 D3 D b.
= 10,799 m
= 35,431 ft
Hs = (4/3) × D = 14,399 m
= 47,241 ft
Diameter dan tinggi kerucut
Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter clarifier (Hh : D) = 1: 2 Diameter tutup = diameter tangki = 10,799 m
10,799 m = 5,400 m 2
Tinggi tutup =
=17,715 ft
Tinggi total clarifier = 14,399 m + 5,400 m = 19,799 m c.
Daya Pengaduk
Daya Clarifier P = 0,006 D2 ............................................................................... (Ulrich, 1984) Dimana : P = daya yang dibutuhkan, kW Sehingga, P = 0,006 × (10,799)2 = 0,700 kW = 0,938 hp
Bila efisiensi motor = 60%, maka : P
0,938 hp 0,6
= 1,546 hp
Maka dipilih motor dengan daya 2 hp.
LD.10 Pompa Clarifier
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Memompa air dari clarifier (CL) menuju Tangki Sand Filter (SF)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 1230927,2308 kg/jam = 753,8178 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 753,8178 lb m /sec 12,1295 ft3/s 3 ρ 62,1474 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (12,1295)0,45 (62,1474)0,13 = 15,4925 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 16 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 14,3140 in
= 1,1928 ft
Diameter Luar (OD)
: 16 in
= 1,333 ft
Inside sectional area
: 11,7454 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 2,826 hp. Maka dipilih daya pompa standar 3 hp.
Universitas Sumatera Utara
LD.11 Tangki Sand filter (SF) Fungsi
: Menyaring endapan (flok-flok) yang masih terikut dengan air yang keluar dari bak Clarifier (CL)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Gambar LD.6 Tangki sand filter
Kondisi operasi : Temperatur Laju massa air (F) Densitas air ()
= 30 oC = 1230927,231 kg/jam = 995,50 kg/m3 = 62,147 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Universitas Sumatera Utara
Tangki Filtrasi dirancang untuk penampungan 1 jam operasi. Direncanakan Volume bahan penyaring = 1/3 Volume tangki = 20
Faktor keamanan
Tangki filtrasi dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Tangki filtrasi dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki Perhitungan: a. Volume tangki 1230927,23 1 kg/jam 0,25 jam = 309,1228 m3 995,50 kg/m 3
Volume air, Va
=
Volume tangki
= 1,2 309,1228 m3 = 370,9474 m3
b. Diameter tangki
Volume silinder tangki (Vs)
Hs
½D Vs =
πD2
........................................................................ (Brownell, 1959) 4 Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 3
Vs =
πD3 3
Volume ellipsoidal (Ve)
Perbandingan tinggi ellipsoidal dengan diameter tangki (He : D) = 1:4 Ve =
πD3 24
........................................................................................ (Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki (V)
5πD3
V = Vs + 2Ve =
12
370,9474 m3 = 1,309 D3
12V D = 5
1
3
= 6,568 m = 258,597 in
Hs = (4/3) × D
= 8,758 m = 344,796 in
c. Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 6,568 m
6,568 m = 1,642 m 4
Tinggi tutup
=
Tinggi total tangki
= 8,758 + (2 × 1,642 m)
= 12,042 m
Tinggi penyaring
= 1/4 × 12,042 m
= 3,011 m
Tinggi air dalam tangki
= 3/4 × 12,042 m
= 9,032 m
d. Tebal tangki Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 995,50 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 9,032 = 88,1105 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 101,325 kPa Ptotal = 101,325 kPa + 88,1105 kPa = 189,436 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (189,436 kPa) = 227,3226 kPa Joint efficiency
: E = 0,8
Allowable stress : S = 17500 psia = 120658,248 kPa Faktor korosi
: C = 1/80 in
Umur alat
: n = 10 tahun
(Brownell, 1959) (Brownell, 1959) (Peters, 2004)
Tebal shell tangki :
Universitas Sumatera Utara
PD nC 2SE 1,2P (227,3226 kPa) (139,976 in) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(227,3226 kPa) 0,430 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in
(Brownell, 1959)
LD.12 Pompa Sand Filter Fungsi
: Memompa air dari Tangki Filtrasi (Sand Filter) ke Tangki Utilitas 1
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 1230927,2308 kg/jam = 753,8178 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 753,8178 lb m /sec 12,1295 ft3/s 3 ρ 62,1474 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (12,1295)0,45 (62,1474)0,13 = 15,4925 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 16 in
Schedule number
: 40
Universitas Sumatera Utara
Diameter Dalam (ID)
: 14,3140 in
= 1,1928 ft
Diameter Luar (OD)
: 16 in
= 1,333 ft
Inside sectional area
: 11,7454 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 2,826 hp. Maka dipilih daya pompa standar 3 hp.
LD.13 Tangki Utilitas 1 Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Laju massa air (F) = 604629,611 kg/jam Densitas air ()
= 995,5 kg/m3 = 62,1470 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)
Kebutuhan perancangan = 3 jam
Perhitungan ukuran tangki : 1. Volume tangki Vair =
604629,611 kg/jam 3 jam = 1822,088 m3 3 995,5 kg/m
Faktor kelonggaran : 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 × 1822,088 m3 = 2004,2970 m3 2. Diameter dan tinggi tangki Direncanakan : Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 5 : 4
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki (Vt) Vt
= ¼ π D2 Hs
5 π D3 16 5 2004,2970 = π D3 16
Vt
=
Maka, diameter tangki
D
= 12,6858 m
tinggi tangki
Ht
= Hs =
Total tinggi menara air
Htotal = 15,857 m
5 D 4
= 15,857 m
3. Tebal shell tangki Tinggi cairan dalam tangki, h =
1822,088 m3 × 15,857 m = 14,416 m 2004,2970 m3
Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 995,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 14,416 m = 140,6388 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 1 atm = 101,325 kPa Ptotal = 101,325 kPa + 140,6388 kPa = 241,964 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (241,964 kPa) = 290,357 kPa Joint efficiency : E = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress : S = 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
Faktor korosi : C = 1/80 in
(Peters, 2004)
Umur alat : n = 10 tahun Tebal shell tangki :
Universitas Sumatera Utara
PD nC 2SE 1,2P (290,357 kPa) (215,846) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(290,357 kPa) 0,878 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in
(Brownell, 1959)
LD.14 Tangki Pelarutan Asam Sulfat Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat (H2SO4)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Gambar LD.7A Sketsa tangki pelarutan Asam Sulfat
Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1,01325 bar = 1,01325 kPa
H2SO4 yang digunakan berupa larutan 5 ( berat) Laju massa H2SO4 (F)
= 0,636 kg/jam
Densitas H2SO4 5 (ρ)
= 1028,86 kg/m3 = 64,230 lbm/ft3
Viskositas H2SO4 30 (μ)
= 0,00235 lbm/ft s = 0,0035 cP (Othmer, 1968)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
(Perry, 1999)
Berdasarkan cara perhitungan yang sama dengan tangki pelarutan sebelumnya, maka diperoleh : = 8,897 m3
a. Volume tangki Volume tangki, VT
= 10,676 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell Dt
= 2,013 m = 6,604 ft
Tinggi silinder (Hs)
= 3,019 m = 9,906 ft
Tinggi head (He)
= 1,006 m
Tinggi total tangki (Ht) = 3,019 + 1,006 = 4,026 m c. Tebal shell tangki ts
= 0,192 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in
(Brownell & Young, 1959)
d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell,
Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in
(Brownell & Young, 1959)
e. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Untuk turbin standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 x 2,013 m = 0,671 m
Universitas Sumatera Utara
E/Da = 1
; E = 1 x 0,671 m = 0,671 m
L/Da = 1/4
; L = 1/4 x 0,671 m = 0,168 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 0,671 m = 0,134 m
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 x 2,013 m = 0,168 m
dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Daya motor penggerak = 0,008 hp / 0,8 = 0,009 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/4 hp
LD.15 Pompa Asam Sulfat Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat ke Cation Exchanger
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 0,636 kg/jam = 0,0004 lbm/sec
Densitas
ρ = 1327 kg/m3 = 82,8423lbm/ft3
(Perry, 1999)
Viskositas
= 0,0007 cP = 4,7E-07 lbm/ft s
(Othmer, 1968)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0004 lbm /sec 6,06 E-06 ft3/s 3 ρ 82,8423 lbm / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen
Universitas Sumatera Utara
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (6,06 E-06)0,45 (82,8423)0,13 = 0,0370 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,2690 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,4050 in
= 0,0338 ft
Inside sectional area
: 0,0041 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,000017 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1/20 hp
LD.16 Cation Exchanger Fungsi
: Mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD.8 Sketsa Cation Exchanger
Kondisi operasi : = 30 oC
Temperatur Laju massa air (F)
= 29060,173 kg/jam
Densitas air ()
= 995,5 kg/m3
Kebutuhan perancangan
(Geankoplis, 2003)
= 1 jam
Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh : - Diameter penukar kation
= 5 ft – 0 in = 3,35284 m
- Luas penampang penukar kation
= 1,820 ft2
Faktor keamanan : 20 % Tinggi resin
= 2,5 ft
= 0,762 m
Tinggi silinder = 1,2 2,5 ft = 3ft = 0,914 m Diameter tutup = diameter tangki = 3,353 m = 11 ft = 132 in Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup
= ¼ 3,353 m = 0,838 m
Tinggi cation exchanger = 0,924 + 2 (0,838) = 2,600 m Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 995,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,6 = 25,370 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 1,157 atm = 117,211 kPa Ptotal = 117,211 kPa + 25,370 kPa = 142,581 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (142,581 kPa) = 171,097 kPa Joint efficiency : E
= 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress : S
= 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
Faktor korosi :
C
= 1/80 in
Umur alat :
n
= 10 tahun
(Peters, 2004)
Tebal shell tangki : PD nC 2SE 1,2P (171,097 kPa) (132) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(171,097 kPa) 0,242 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell, 1959)
LD.17 Pompa Cation Exchanger Fungsi
: Memompa air dari Cation Exchanger menuju Anion Exchanger
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 29060,1731 kg/jam = 17,7964 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,7026 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0005 lbm /sec 0,286 ft3/s 3 ρ 62,1474 lbm / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,286)0,45 (62,1474)0,13 = 3,8003 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 3,5 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in
= 0,2957 ft
Diameter Luar (OD)
: 4 in
= 0,333 ft
Inside sectional area
: 0,7216 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,8091 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1 hp
LD.18 Anion Exchanger Fungsi
: Mengikat anion yang terdapat dalam air
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD.9 Sketsa Anion Exchanger
Kondisi operasi : = 30 oC
Temperatur Laju massa air (F)
= 29060,173 kg/jam
Densitas air ()
= 995,5 kg/m3
Kebutuhan perancangan
(Geankoplis, 2003)
= 1 jam
Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh : - Diameter penukar kation - Luas penampang penukar kation
= 5 ft – 0 in = 3,35284 m = 1,8209 ft2
Faktor keamanan : 20 % Tinggi resin
= 2,5 ft
Tinggi silinder = 1,2 2,5 ft
= 0,762 m = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 3,353 m = 11 ft = 132 in Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4 Tinggi tutup
= ¼ 3,353 m = 0,838 m
Tinggi Anion exchanger = 0,924 + 2 (0,838) = 2,6 m
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 995,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,6 = 25,370 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 1,157 atm = 117,211 kPa Ptotal = 117,211 kPa + 25,370 kPa = 142,581 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (142,581 kPa) = 171,097 kPa Joint efficiency : E
= 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress : S
= 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
Faktor korosi :
C
= 1/80 in
Umur alat :
n
= 10 tahun
(Peters, 2004)
Tebal shell tangki : PD nC 2SE 1,2P (171,097 kPa) (132) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(171,097 kPa) 0,242 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell, 1959)
LD.19 Pompa Anion Exchanger Fungsi
: Memompa air dari Anion Exchanger menuju deaerator
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction Temperatur
= 1 atm (1,01325 bar) T = 30C (303,15 K)
Universitas Sumatera Utara
Laju alir
F = 29060,1731 kg/jam = 17,7964 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,7026 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0005 lbm /sec 0,286 ft3/s 3 ρ 62,1474 lbm / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13 0,45
= 3,9 (0,286)
(Walas,1988) 0,13
(62,1474)
= 3,8003 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 3,5 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in
= 0,2957 ft
Diameter Luar (OD)
: 4 in
= 0,333 ft
Inside sectional area
: 0,7216 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,8091 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1 hp
LD.20 Tangki Pelarutan NaOH Fungsi
: Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD.10A Sketsa tangki pelarutan NaOH Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1,01325 bar = 1,01325 kPa
NaOH yang digunakan berupa larutan 4 ( berat) Laju massa NaOH (F)
= 0,71725 kg/jam
Densitas NaOH 4 (ρ)
= 1039,76 kg/m3 = 0,2598 lbm/ft3
Viskositas NaOH 4 (μ)
= 0,00043 lbm/ft s = 1547,33 cP (Othmer, 1968)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
(Perry, 1999)
Perhitungan ukuran tangki : 1. Volume tangki Vlarutan =
0,7172 kg/jam 30 hari 24 jam/hari 0,04 1039,76 kg/m3
= 12,417 m3
Faktor kelonggaran : 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 × 82,597 m3
= 14,900 m3
2. Diameter dan tinggi tangki
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2
πD 2 H s Volume silinder tangki (Vs) = Vs = (Brownell & Young, 1959) 4 Vs =
3D 3 8
Volume alas tangki kerucut (Vc)
πD 2 H c Vs = ............................................................................................ (Perry, 1999) 12 Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2 Vc =
πD 3 24
..............................................................................................(Perry, 1999)
Volume tangki (V)
V = Vs + Vc
=
14,900 m3
3D 3 πD 3 + 24 8
=
5D3 12
= 1,308997 D3
D
= 2,249 m
= 7,380 ft
Hs
= (3/2) × D = 3,374 m = 11,070 ft
3. Diameter dan tinggi kerucut Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter tangki (Hh : D) = 1: 2 Diameter tutup
= diameter tangki
Tinggi tutup
=
= 1,125 m = 44,281 inch
Tinggi total tangki
= 3,374 m + ,125 m
= 4,499 m
2,249 m 2
= 2,249 m = 88,562 inch
= 177,125 inch
Universitas Sumatera Utara
4. Tebal shell tangki Tinggi cairan dalam tangki, h =
12,417 m 3 × 4,499 m = 3,749 m 14,900 m 3
Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 1039,76 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,749 × 0,001 = 0,0635 kN/m2 = 0,02635 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 101,325 kPa Ptotal = 101,325 kPa + 0,02635 kPa = 101,351 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (101,351 kPa) = 121,622 kPa Joint efficiency
: E = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress
: S = 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
Faktor korosi
: C = 1/80 in
Umur alat
: n = 10 tahun
(Peters, 2004)
Tebal shell tangki :
PD nC 2SE 1,2P (121,622 kPa) (166,559 in) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(121,622 kPa) 0,181 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1/5 in
(Brownell, 1959)
Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (Geankoplis, 1997), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 2,249 m = 0,75 m
E/Da = 1
; E = 0,75 m
L/Da = 1/4
; L = 1/4 × 2,249m = 0,187 m
Universitas Sumatera Utara
W/Da = 1/5
; W = 1/5 × 2,249m
= 0,15 m
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 × 0,75 m
= 0,187 m
dimana :
Dt = D = diameter tangki (m) Da = Diameter impeller (m) E = tinggi turbin dari dasar tangki (m) L = panjang blade pada turbin (m) W = lebar blade pada turbin (m) J = lebar baffle (m)
W
L
Da
Gambar LD.10B Sketsa pengaduk tangki pelarutan NaOH
Kecepatan pengadukan, N = 0,2 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe =
ρ N ( Da ) 2 1039,76(0,5)(0,75) 2 = 182713,421 0,0006399
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan daya pengaduk menggunakan rumus: P
= Np × N3 × Da5 × ρ
(Geankoplis, 2003
Np
= 5 untuk NRe = 182713,421
(Geankoplis, 2003)
P
= 5 × (0,2)3 × (0,75)5 × 1039,76 = 9,858 watt = 0,013 hp
Efisiensi motor = 80 % Daya motor = 0,017 hp Digunakan daya motor standar 1/4 hp
LD.21 Pompa NaOH
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Memompa larutan NaOH dari Tangki Pelarutan NaOH menuju Anion Exchanger
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 0,7173 kg/jam = 0,0004 lbm/sec
Densitas
ρ = 1039,76 kg/m3 = 64,9104 lbm/ft3
Viskositas
= 0,6399 cP = 0,0004 lbm/ft s
(Perry, 1999) (Othmer, 1968)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,0004 lbm /sec 6,77 E-06 ft3/s ρ 64,9104 lbm / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran laminar Di,opt
= 3 (Q)0,36 ()0,18
(Walas,1988)
= 3 (6,77 E-06)0,36 (64,9104)0,18 = 0,0876 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,2690 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,4050 in
= 0,0338 ft
Inside sectional area
2
: 0,0041 ft
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,000020 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1/20 hp
Universitas Sumatera Utara
LD.22 Tangki Pelarutan Kaporit Fungsi
: Membuat larutan kaporit Ca(ClO)2
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Gambar LD.11A Sketsa tangki pelarutan Kaporit Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1 atm
Ca(ClO)2 yang digunakan
= 2 ppm
Laju massa Ca(ClO)2 (F)
= 0,003 kg/jam
Densitas Ca(ClO)2 70 (ρ)
= 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3
Viskositas Ca(ClO)2 70 (μ) = 0,00067 lbm/ft s = 1 cP Kebutuhan perancangan
(Perry, 1997) (Othmer, 1968)
= 90 hari
Perhitungan ukuran tangki : 5. Volume tangki Vlarutan =
0,003kg/jam 90 hari 24 jam/hari = 0,008 m3 3 0,7 1272 kg/m
Universitas Sumatera Utara
Faktor kelonggaran : 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,008 m3
= 0,009 m3
6. Diameter dan tinggi tangki
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2
Volume silinder tangki (Vs) = Vs = Vs =
πD 2 H s (Brownell & Young, 1959) 4
3D 3 8
Volume alas tangki kerucut (Vc)
Vs =
πD 2 H c ............................................................................................ (Perry, 1999) 12 Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2
Vc =
πD 3 24
..............................................................................................(Perry, 1999)
Volume tangki (V)
3D 3 πD 3 + = 24 8
V = Vs + Vc 0,009 m3
5D3 = 12
= 1,308997 D3
D
= 0,192 m
= 0,630 ft
Hs
= (3/2) × D = 0,288 m = 0,945 ft
7. Diameter dan tinggi kerucut Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter tangki (Hh : D) = 1: 2 Diameter tutup
= diameter tangki
= 0,192 m = 7,564 inch
Universitas Sumatera Utara
0,192 m 2
Tinggi tutup
=
= 0,096 m = 3,782 inch
Tinggi total tangki
= 0,288 m + 0,096 m
= 0,384 m
8. Tebal shell tangki Tinggi cairan dalam tangki, h =
0,008 m3 × 0,384 m = 0,320 m 0,009 m3
Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 1272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,320 × 0,001 = 3,99144 kN/m2 = 3,99144 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 101,325 kPa Ptotal = 101,325 kPa + 3,99144 kPa = 105,316 kPa Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (105,316 kPa) = 126,380 kPa Joint efficiency
: E = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress
: S = 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
Faktor korosi
: C = 1/80 in
Umur alat
: n = 10 tahun
(Peters, 2004)
Tebal shell tangki :
PD nC 2SE 1,2P (126,380 kPa) (42,301 in) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(126,380 kPa) 0,130 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell, 1959)
Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Universitas Sumatera Utara
Untuk turbin standar (Geankoplis, 1997), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 0,192 m = 0,064 m
E/Da = 1
; E = 0,064 m
L/Da = 1/4
; L = 1/4 × 0,192 m = 0,016 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 × 0,192 m = 0,013 m
J/Dt = 1/12
; J = 1/12 × 1,074 m = 0,016 m
dimana :
Dt = D = diameter tangki (m) Da = Diameter impeller (m) E = tinggi turbin dari dasar tangki (m) L = panjang blade pada turbin (m) W = lebar blade pada turbin (m) J = lebar baffle (m)
W
L
Da
Gambar LD.11B Sketsa pengaduk tangki pelarutan Kaporit
Kecepatan pengadukan, N = 0,2 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe =
ρ N ( Da ) 2 1272 (0,2)(0,064) 2 = 1046,369 0,0009971
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan daya pengaduk menggunakan rumus: P
= Np × N3 × Da5 × ρ
Np
= 0, 5
P
= 0, 5 × (0,2)3 × (0,064)5 × 1272 = 5,4 E-06 watt = 7,5 E-09 hp
untuk NRe = 1046,369
(Geankoplis, 2003) (Geankoplis, 2003)
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi motor = 80 % Daya motor = 9,19E-09 hp Digunakan daya motor standar 1/20 hp
LD.23 Tangki Utilitas 2 Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan untuk kebutuhan domestik
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Gambar LD.12 Sketsa tangki Domestik
Kondisi operasi : Temperatur
= 30 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air (F)
= 531,029 kg/jam
Densitas air (ρ)
= 995,5 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 24 jam
(Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan ukuran tangki : 1. Volume tangki Vlarutan
=
531,029kg/jam 24 jam = 12,802 m3 3 995,5 kg/m
Faktor kelonggaran : 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 × 12,802 m3
= 15,363 m3
2. Diameter dan tinggi tangki Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2 Volume silinder tangki (Vt) = Vt = 1
πD 2 H s 4
(Brownell & Young, 1959)
D
8Vt = 3π
D
= 2,3537 m
= 7,722 ft
H
= (3/2) × D
= 3,5306 m = 11,583 ft
3
= 92,6676 inch
3. Tebal shell tangki
12,802 m3 × 3,5306 m = 2,942 m Tinggi cairan dalam tangki, h = 15,363 m3 Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 995,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,942 × 0,001 = 28,7038 kN/m2 = 28,7038 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 101,325 kPa Ptotal = 101,325 kPa + 28,7038 kPa = 130,029 kPa
Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (130,029 kPa) = 156,035 kPa Joint efficiency
: E = 0,8
(Brownell, 1959)
Universitas Sumatera Utara
Allowable stress
: S = 17500 psia = 120658,248 kPa
Faktor korosi
: C = 1/80 in
Umur alat
: n = 10 tahun
(Brownell, 1959) (Peters, 2004)
Tebal shell tangki :
PD nC 2SE 1,2P (156,035 kPa) (107,531 in) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(156,035 kPa) 0,2 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell, 1959)
LD.24 Pompa Domestik Fungsi
: Memompa air dari Tangki Utilitas menuju
kebutuhan
domestik Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 531,0293 kg/jam = 0,3252 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 0,3252 lbm /sec 0,0052 ft3/s ρ 62,1474 lbm / ft 3
Universitas Sumatera Utara
Desain pompa : Asumsi aliran laminar Di,opt
= 3 (Q)0,36 ()0,18
(Walas,1988)
= 3 (0,0052)0,36 (62,1474)0,18 = 0,9521 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 1,0490 in
= 0,0874 ft
Diameter Luar (OD)
: 1,3150 in
= 0,1096 ft
Inside sectional area
: 0,0631ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 0,0148 hp. Maka dipilih daya pompa standar 1/20 hp
LD.25 Deaerator Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut di dalam air
Bentuk
: Vacuum Deaerator berbentuk vertical vessel dengan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-212, Grade B
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Gambar LD.13 Sketsa Deaerator Kondisi operasi : Temperatur
= 180 oC
Tekanan
= 0,8 atm
Laju massa air (F) Densitas air () Kebutuhan perancangan
= 149.512,559 kg/jam = 888,73 kg/m3
(Geankoplis, 2003)
= 1 jam
Perhitungan ukuran tangki : 1. Volume tangki Vlarutan =
149.512,559 kg/jam 1 jam 888,73 kg/m 3
= 168,232 m3
Faktor kelonggaran : 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 × 168,232 m3
= 185,505 m3
2. Diameter dan tinggi tangki
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:1
Volume silinder tangki (Vs) = Vs =
πD 2 H s (Brownell & Young, 1959) 4
3D 3 Vs = 4
Volume alas tangki kerucut (Vc)
Vs =
πD 2 H c ............................................................................................ (Perry, 1999) 12 Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:1
Vc =
D 3 12
..............................................................................................(Perry, 1999)
Volume tangki (V)
V = Vs + 2Vc
=
3D 3 D 3 + 4 12 1
=
11D3 12
D
12V = 11
D
= 4,005 m
= 13,141 ft
Hs
= (3/1) × D = 12,016 m
= 39,423 ft
3
3. Diameter dan tinggi kerucut Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter tangki (Hh : D) = 1: 2 Diameter tutup Tinggi tutup
= diameter tangki = Diameter tutup
= 4,005 m = 157,693 inch = 4,005 m = 157,693 inch
Universitas Sumatera Utara
Tinggi total tangki
= 12,016 + 2×4,005
= 20,027 m
= 788,463 inch
4. Tebal shell tangki
168,232 m3 Tinggi cairan dalam tangki, h = × 20,027 m = 18,206 m 185,055 m3 Tekanan hidrostatik : P = × g × h = 888,73 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 18,206 × 0,001 = 158,57 kN/m2 = 158,57 kPa Tekanan operasi : Poperasi = 101,3 kPa Ptotal
= 101,3 kPa + 158,57 kPa = 259,894 kPa
Faktor keamanan : 20 % Pdesign = (1,2) (259,894 kPa) = 311,873 kPa Joint efficiency
: E = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress
: S = 17500 psia = 120658,248 kPa
(Brownell, 1959)
1
Faktor korosi
: C = /80 in
Umur alat
: n = 10 tahun
(Peters, 2004)
Tebal shell tangki :
PD nC 2SE 1,2P (311,873 kPa) (106,940 in) 10 ( 180 in) 2(120658,248 kPa)(0,8) 1,2(311,873 kPa) 0,380 in
t
Tebal shell standar yang digunakan = ½ in
(Brownell, 1959)
LD.26 Pompa Deaerator Fungsi
: Memompa air dari Deaerator menuju ketel uap
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 149512,5586 kg/jam = 96,5612 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 96,5612 lbm /sec 1,473 ft3/s ρ 62,1474 lbm / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3 (1,473)0,36 (62,1474)0,13 = 7,9422 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 1,9810 in
= 0,6651 ft
Diameter Luar (OD)
: 8,625 in
= 0,7188 ft
Inside sectional area
: 3,6514 ft2
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 4,1624 hp. Maka dipilih daya pompa standar 4 1/4 hp
LD.27 Ketel Uap Fungsi
: Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: Water tube boiler
Bahan konstruksi
: Carbon steel
Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 1800C dan tekanan 1002,7 kPa. Dari Smith, 1987 diperoleh Hvl (1800C) = 2013,1 kJ/kg = 865,48 Btu/lbm. Kebutuhan uap = 29060,1731 kg/jam = 64067,0497 lbm/jam Menghitung Daya Ketel Uap W
34 ,5 P 970 ,3 H
dimana:
Maka, P
(Caplan, 1980)
P
= Daya boiler, hp
W
= Kebutuhan uap, lbm/jam
H
= Panas laten steam, Btu/lbm
64067,0497 483,5780 = 925,4994 hp 34,5 970,3
Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft2/hp = 925,4994 hp 10 ft2/hp = 9254,994 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : -
Panjang tube
= 30 ft
-
Diameter tube
= 5 in
-
Luas permukaan pipa, a’ = 0,917 ft2 / ft
(Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube: Nt
(9254,994 t 2 ) A = = 30 ft 0,917 ft 2 / ft L a'
Nt
= 336,422
Nt
= 336 unit
LD.28 Water Cooling Tower
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Mendinginkan air dari temperatur 90oC menjadi 28oC
Jenis
: Mechanical draft cooling tower
Bahan konstruksi
: Carbon steel
Jumlah
: 1 unit
Gambar LD.14A Sketsa Water Cooling Tower
Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)
= 90C
= 194 F
Suhu air keluar menara (TL1)
= 28C
= 82,4F
Suhu udara (TG1)
= 28 C
= 82,4 F
Dari Gambar 12-4 Perry, 1999, diperoleh suhu wet bulb, Tw = 75 F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,0125 kg uap air/kg udara kering Dari Gambar 12-4 Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,75 gal/ft2menit Densitas air (90C)
= 965,34 kg/m3
Laju massa air pendingin
= 664217 kg/jam
Laju volumetrik air pendingin = 664217 / 965,34
= 688,065 m3/jam
Kapasitas air, Q = 688,065 m3/jam 264,17 gal/m3 / (60 menit/jam) = 3029,44 gal/menit Faktor keamanan : 20 % Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air) = 1,2 × (3029,44 gal/menit) / (1,75 gal/ft2 menit) = 2077,33 ft2 Laju alir air tiap satuan luas (L) =
(664217 kg/jam).(1 jam).(3,28 08 ft) 2 (2077,33 ft 2 ).(3600 s).(1m 2 )
Universitas Sumatera Utara
= 0,956 kg/s m2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Laju alir gas tiap satuan luas (G) = 1,1472 kg/s m2
Tinggi menara : Dari Persamaan 9.3-8 Geankoplis, 2003 : Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,0125).103 (28 – 0) + 2,501 106 (0,0125) Hy1 = 60060,5 J/kg Dari Persamaan 10.5-2, Geankoplis, 1997 : 0,956 (Hy2 – 60060,5) = 0,701 (4,187.103).(90 – 28) Hy2 = 276388,8 J/kg 600
Entalpi Hy, (J/kg).10-3
500
Garis Kesetimbangan Garis Operasi
400 300 200 100 0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
T cair (oC)
Gambar LD.14B Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)
Ketinggian menara, z =
G M kG a
Hy 2
dHy Hy * Hy Hy1
(Geankoplis, 2003)
Tabel L.D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin hy*
hy
1/(hy*-hy)
Universitas Sumatera Utara
1/(hy*-hy)
122,3000 199,1500 348,9676 464,9933 480,01467 513,9
62,1175 102,8244 131,9008 185,6705 220,5622 276,3888
0,0166 0,0104 0,0046 0,0036 0,00385 0,00421
0.0180 0.0160 0.0140 0.0120 0.0100 0.0080 0.0060 0.0040 0.0020 0.0000 0.0000
100.0000 200.0000 300.0000 hy
Gambar LD.14C Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy)
Luas daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3 ;
Hy 2
Hy1
dHy Hy * Hy
= 0,62561
Estimasi kG,a = 2,06 10-8 kg,mol /s,m3 (Geankoplis, 2003), Tinggi menara , Z =
1,1472 1,5865 = 30,076m 29 2,06.108 1,013.105
Diambil performance menara 90 %, maka dari Gambar 12-15 Perry, 1999, diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft2, Daya menara = 0,03 Hp/ft2 2077,33 ft2 = 62,3199 hp Digunakan daya standar 62,4 hp
LD.29 Pompa Water Cooling Tower Fungsi
: Memompa air pendingin dari unit Water Cooling Tower untuk keperluan air pendingin proses
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 664217,0945 kg/jam = 406,7655 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 406,7655 lb m /sec 6,55 ft3/s 3 ρ 62,1474 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (6,55)0,45 (62,1474)0,13 = 15,5373 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 13 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 13,124 in
= 10,937ft
Diameter Luar (OD)
: 14 in
= 1,1667 ft 2
Inside sectional area
: 9,8736 ft
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 18,4950 hp. Maka dipilih daya pompa standar 20 hp
LD.30 Pompa Air Proses Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas 1 unit menuju unit proses
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : PSuction
= 1 atm (1,01325 bar)
Temperatur
T = 30C (303,15 K)
Laju alir
F = 96224,46 kg/jam = 58,9277 lbm/sec
Densitas
ρ = 995,5 kg/m3 = 62,1474 lbm/ft3
(Geankoplis, 2003)
Viskositas
= 0,72 cP = 0,0005 lbm/ft s
(Geankoplis, 2003)
Laju alir volumetrik : Laju alir volumetrik, Q
F 58,9277 lbm /sec 0,95 ft3/s ρ 62,1474 lbm / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,95)0,45 (62,1474)0,13 = 6,5135 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in
Inside sectional area
= 0,5054ft = 0,5521 ft 2
: 2,1087 ft
Berdasarkan cara perhitungan pompa sebelumnya, diperoleh tenaga pompa 2,6791 hp. Maka dipilih daya pompa standar 3 hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan Fenol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Proses Pirolisis digunakan asumsi sebagai berikut : Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun Kapasitas maksimum adalah 10.000 ton/tahun Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment delivered (Peters, 2004) Harga alat disesuaikan dengan basis 12 Mei 2012, dimana nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah US$ 1 = Rp 9.259,- (Bank Mandiri, 2012)
E.1
Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)
E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah untuk kebutuhan pabrik dan industri di daerah Provinsi Riau adalah Rp. 600.000,- /m2 (Properti, 2012). Luas tanah seluruhnya
= 39.023 m2
Harga tanah seluruhnya
= 39.023 m2 Rp 600.000,- /m2 = Rp 23.413.800.000,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya. (Peters, et al, 2004) Biaya perataan tanah = 0,05 Rp 23.413.800.000 = Rp 1.170.690.000,-
Total biaya tanah (A) = Rp 23.413.800.000,- + Rp 1.170.690.000,= Rp 24.584.490.000,-
Universitas Sumatera Utara
B. Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Nama Bangunan Pos Keamanan Parkir Taman Ruang Kontrol Areal Proses + Produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Musholla Gudang Peralatan Bengkel Gudang Bahan Areal Utilitas Pembangkit Listrik Area Perluasan Jalan Perumahan Karyawan Total
Luas (m2) 75 300 2500 700 19350 834 290 202 182 280 180 180 180 4070 200 3500 4000 2000 39023 m2
Harga (per m2) Rp1.000.000 Rp700.000 Rp500.000 Rp2.000.000 Rp2.500.000 Rp3.500.000 Rp2.000.000 Rp1.700.000 Rp1.500.000 Rp500.000 Rp1.000.000 Rp800.000 Rp1.000.000 Rp2.000.000 Rp2.000.000 Rp1.000.000 Rp700.000 Rp1.000.000
Jumlah Rp75.000.000 Rp210.000.000 Rp1.250.000.000 Rp1.400.000.000 Rp48.375.000.000 Rp2.919.000.000 Rp580.000.000 Rp343.400.000 Rp273.000.000 Rp140.000.000 Rp180.000.000 Rp144.000.000 Rp180.000.000 Rp8.140.000.000 Rp400.000.000 Rp3.500.000.000 Rp2.800.000.000 Rp2.000.000.000 Rp72.909.400.000
Total biaya bangunan (B) = Rp72.909.400.000,-
C.
Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :
X I Cx Cy 2 x X1 I y m
dimana: Cx
(Peter, et al, 2004)
= harga alat pada tahun 2012
Cy
= harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia
X1
= kapasitas alat yang tersedia
X2
= kapasitas alat yang diinginkan
Universitas Sumatera Utara
Ix
= indeks harga pada tahun 2012
Iy
= indeks harga pada tahun yang tersedia
m
= faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2012 digunakan metode regresi koefisien korelasi :
r
n ΣXi Yi ΣXi ΣYi n ΣXi 2 ΣXi 2 n ΣYi 2 ΣYi 2
(Montgomery, 1992)
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No 1 2 3 4 5 6 Total
Tahun (Xi) 2003 2004 2005 2006 2007 2008 12033
Indeks (Yi) 1123,6 1178,5 1244,5 1302,3 1373,3 1449,3 7671,5
Xi.Yi 2250571 2361714 2495223 2612414 2756213 2910194 15386329
Xi ² 4012009 4016016 4020025 4024036 4028049 4032064 24132199
Yi ² 1262477 1388862 1548780 1695985 1885953 2100470 9882528
(Sumber : CEPCI, 2008) Data :
n
=6
∑ XiYi = 15386329
∑ Xi
= 12033
∑ Xi ² = 24132199
∑ Yi = 1449,3 ∑ Yi² = 9882528
Universitas Sumatera Utara
Chemical Engineering Plant Cost Index 1800,0 1600,0 1400,0
Index
1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0
Calculated index Actual index
200,0 0,0 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Year
Gambar LE.1 Indeks Marshall dan Swift (CPCI, 2008) Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE.2, maka diperoleh harga koefisien korelasi :
Index
Chemical Engineering Plant Cost Index
1600 1400 R2 = 0,9971 1200 1000 800 600 Calculated Index 400 Linear (Calculated Index) 200 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Year
Gambar LE.2 Linearisasi cost index dari tahun 2003 – 2008
Universitas Sumatera Utara
R2 = 0,9971 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b X dengan:
Y
= indeks harga pada tahun yang dicari (2012)
X
= variabel tahun ke n
a, b = tetapan persamaan regresi
Tetapan regresi ditentukan oleh :
b
n ΣXi Yi ΣXi ΣYi n ΣXi 2 ΣXi 2
a
Yi.Xi 2 Xi. Xi.Yi n.Xi 2 (Xi)2
(Montgomery, 1992)
Maka :
6 15386329 12033 7671,5 6812,1 64,8771429 105 6 24132199 12033 2 7671,5 24132199 12033 15386329 103604228 a 105 6 24132199 12033 2 b
128832,526 7
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah : Y=a+bX Y = –128832,53 + 64,87714 X Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2012 adalah : Y = –128832,53 + 64,87714 (2012) Y = 1700,28476
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall dan Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya diasumsikan sebesar 0,6 (Peters, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Contoh perhitungan harga peralatan : a. Tangki Penyimpanan Fenol (TK-302) Kapasitas tangki, X2 = 44,4946 m3. Dari Gambar LE.3, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 10 m³ pada tahun 2002 adalah (Cy) US$ 6.700. Dari tabel 6-4, Peters et. al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1104.
Gambar LE.3 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan (Peters et. al.., 2004) Indeks harga tahun 2009 (Ix) adalah 1700,3. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 44,4946 m3 adalah:
44,4946 Cx = US$ 6.700 10
0, 49
×
1700,3 1104
Cx = US$ 21.440 × (Rp9.259,-)/(US$ 1) Cx = Rp 198.510.465,-/unit
b. Kolom Distilasi (T-301) Kolom distilasi yang dipergunakan berukuran diameter 1,1570 m, dengan tinggi kolom 4 m dengan banyaknya tray dalam kolom sebanyak 10 buah. Dari Gambar LE.4, didapat bahwa untuk spesifikasi tersebut didapat harga peralatan pada tahun 2003 (Iy=
Universitas Sumatera Utara
1104) adalah US$ 40.000,- untuk tinggi kolom 10 m dan faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,6. Maka harga sekarang (2012) adalah :
4 Cx,kolom = US$ 40.000 10
0, 6
×
1700,3 × (Rp 9.259,-)/(US$ 1) 1104
Cx,kolom = Rp 570.292.940,-/unit
Gambar LE.4 Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi. Harga Tidak Termasuk Trays, Packing, atau Sambungan (Peters et. al., 2004)
Sedangkan dari Gambar LE.5 didapat harga tiap sieve tray adalah US$ 800 untuk diameter kolom 2 m, untuk kolom berdiameter 1,1570 m dan faktor eksponen untuk tray adalah (m) 0,86. Maka
1,1570 Cx,tray = 10 × US$ 800 2
0,86
×
1700,3 × (Rp 9.259,-)/(US$ 1) 1104
Cx,tray = Rp 6.696.701,Jadi total harga keseluruhan unit distilasi tray (T-320) adalah: = Rp 570.292.940,- + Rp 6.696.701,= Rp 639.989.952,-
Universitas Sumatera Utara
Gambar LE.5 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga Termasuk Tanggul, Permukaan Saluran Limpah, Saluran Uap, dan Bagian Struktur Lainnya (Peters et. al., 2004)
Tabel LE.3 E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor No 1
Kode Alat C-101 101
Unit Harga / Unit 2 Rp296.630.178
Harga Total Rp593.260.356
2 3
C-102 102 CR-101 101
2 2
Rp46.550.418 Rp43.521.458
Rp93.042.916 Rp87.100.836
4
CY-101 101
1
Rp643.711.249
Rp643.711.249
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
E-101 101 E-102 102 E-201 201 E-202 202 E-203 203 E-301 301 E-302 302 E-303 303 E-304 304 E-305 305 E-306 306
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Rp513.634.242 Rp807.026.399 Rp283.678.077 Rp672.898.406 Rp3.416.979.224 Rp1.226.252.898 Rp594.001.959 Rp908.399.178 Rp571.922.906 Rp768.470.770 Rp1.916.361.190
Rp513.634.242 Rp807.026.399 Rp283.678.077 Rp283 Rp672.898.406 Rp672 Rp3.416.979.224 Rp1.226.252.898 Rp594.001.959 Rp908.399.178 Rp571.922.906 Rp768.470.770 Rp1.916.361.190
Universitas Sumatera Utara
16 17
E-307 FP-101
1 1
Rp1.658.741.923 Rp92.478.294
Rp1.658.741.923 Rp92.478.294
18 19 20 21 21 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
FP-102 KOD-201 MT-201 MT-202 MT-203 R-101 R-102 R-201 RD-101 T-103 T-104 T-201 T-203 T-204 T-205 T-206 T-301 T-302 TK-301 TK-302 TK-303 V-201 V-202 V-203 V-301 V-302
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 2 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Rp74.389.495 Rp31.564.657 Rp181.384.323 Rp163.993.283 Rp157.396.846 Rp643.711.249 Rp85.542.575 Rp4.573.551.516 Rp53.558.750 Rp283.993.730 Rp990.725.077 Rp39.824.225 Rp1.052.356.655 Rp263.045.616 Rp614.904.755 Rp165.505.544 Rp639.989.952 Rp649.546.802 Rp752.240.759 Rp198.510.465 Rp578.681.960 Rp77.668.638 Rp73.923.360 Rp78.491.013 Rp37.861.179 Rp58.568.986
Rp74.389.495 Rp31.564.657 Rp181.384.323 Rp163.993.283 Rp157.396.846 Rp643.711.249 Rp85.542.575 Rp4.573.551.516 Rp53.558.750 Rp567.987.460 Rp2.972.175.231 Rp39.824.225 Rp1.052.356.655 Rp526.091.232 Rp1.229.809..509 Rp331.011.087 Rp639.989.952 Rp649.546.802 Rp2.972.175.231 Rp198.510.465 Rp578.681.960 Rp77.668.638 Rp73.923.360 Rp78.491.013 Rp37.861.179 Rp58.568.986
TOTAL
Rp30.798.907.576
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non Impor No 1 2 3 4
Kode Alat BL-201 BL-202 P-101 P-102
Unit 1 1 1 1
Harga / Unit Rp40.951.930 Rp133.614.689 Rp40.951.930 Rp51.477.124
Harga Total Rp40.951.930 Rp133.614.689 Rp40.951.930 Rp51.477.124
Universitas Sumatera Utara
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
P-103 P-104 P-105 P-106 P-201 P-202 P-203 P-204 P-205 P-206 P-207 P-208 P-209 P-210 P-211 P-212 P-213 P-214 P-301 P-302 P-303 P-304 P-305 P-306 P-307 P-308 T-101 T-102 T-202
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1
Rp51.477.124 Rp81.338.109 Rp64.707.434 Rp40.951.930 Rp51.477.124 Rp51.477.124 Rp69.652.142 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp40.951.930 Rp24.077.660 Rp43.068.451 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp26.574.693 Rp40.951.930 Rp40.951.930 Rp64.707.434 Rp40.951.930 Rp40.951.930 Rp69.652.142 Rp40.951.930 Rp64.707.434 Rp40.951.930 Rp68.524.575 Rp43.547.952 Rp13.201.625
TOTAL
Rp51.477.124 Rp81.338.109 Rp64.707.434 Rp40.951.930 Rp51.477.124 Rp51.477.124 Rp69.652.142 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp40.951.930 Rp24.077.660 Rp43.068.451 Rp24.077.660 Rp24.077.660 Rp26.574.693 Rp40.951.930 Rp40.951.930 Rp64.707.434 Rp40.951.930 Rp40.951.930 Rp69.652.142 Rp40.951.930 Rp64.707.434 Rp40.951.930 Rp68.524.575 Rp87.095.904 Rp13.201.625 Rp1.570.816.052
Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor No 1
Kode Alat AE
Unit 1
Harga / Unit Rp924.562.455
Harga Total Rp924.562.455
Universitas Sumatera Utara
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
CE CL DE KU SC SF TP-01 TP-02 TP-03 TP-04 TP-05 TS TU-01 TU-02 WCT Activated Sludge
1 1 3 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Rp924.562.455 Rp465.899.818 Rp720.320.976 Rp997.770.874 Rp578.542.000 Rp1.983.547.854 Rp186.452.560 Rp137.845.760 Rp186.452.560 Rp186.452.560 Rp10.547.658 Rp1.433.226.483 Rp520.757.325 Rp520.757.325 Rp2.248.052.104 Rp19.015.469.561
TOTAL
Rp924.562.455 Rp465.899.818 Rp720.320.976 Rp4.988.854.369 Rp578.542.000 Rp1.983.547.854 Rp186.452.560 Rp137.845.760 Rp186.452.560 Rp186.452.560 Rp10.547.658 Rp1.433.226.483 Rp520.757.325 Rp520.757.325 Rp2.248.052.104 Rp19.015.469.561 Rp36.472.945.776
Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Impor No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Kode Alat BN BP BPA BS-01 PU-01 PU-02 PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 PU-09 PU-10
Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Harga / Unit Rp20.000.000 Rp40.000.000 Rp15.000.000 Rp10.325.000 Rp8.758.000 Rp8.758.000 Rp1.550.000 Rp1.550.000 Rp8.758.000 Rp8.758.000 Rp1.550.000 Rp1.550.000 Rp8.758.000 Rp8.758.000
Harga Total Rp20.000.000 Rp40.000.000 Rp15.000.000 Rp10.325.000 Rp8.758.000 Rp8.758.000 Rp1.550.000 Rp1.550.000 Rp8.758.000 Rp8.758.000 Rp1.550.000 Rp1.550.000 Rp8.758.000 Rp8.758.000
15
PU-11
1
Rp10.545.650
Rp10.545.650
16
PU-12
1
Rp8.758.000
Rp8.758.000
Universitas Sumatera Utara
17 18 19 20 21 22 23 24
PU-13 PU-14 PU-15 PL-101 PL-102 PL-103 Tangki Aerasi Generator
1 1 1 1 1 1 4 TOTAL
Rp8.758.000 Rp1.550.000 Rp8.758.000 Rp7.927.471 Rp7.927.471 Rp7.927.471 Rp180.000.000 Rp800.000.000
Rp8.758.000 Rp1.550.000 Rp8.758.000 Rp7.927.471 Rp7.927.471 Rp7.927.471 Rp180.000.000 Rp3.200.000.000 Rp3.594.983.064
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -
Biaya transportasi
= 5
-
Biaya asuransi
= 1
-
Bea masuk
= 15
-
PPn
= 10
-
PPh
= 10
-
Biaya gudang di pelabuhan = 0,5
-
Biaya administrasi pelabuhan = 0,5
-
Transportasi lokal
= 0,5
-
Biaya tak terduga
= 0,5
Total
= 43
Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -
PPn
= 10
-
PPh
= 10
-
Transportasi lokal
= 0,5
-
Biaya tak terduga
= 0,5
Total
= 21
Maka, total harga peralatan adalah:
Universitas Sumatera Utara
= 1,43 × (Rp 30.798.907.576 + Rp 36.472.945.776) + 1,21 (Rp 1.570.816.052 + Rp 3.594.983.064) = Rp143.429.114.113 Biaya pemasangan diperkirakan 47 dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004). Biaya pemasangan = 0,47 Rp143.429.114.113 = Rp 67.411.683.633 Sehingga biaya peralatan + pemasangan (C): = Rp143.429.114.113 + Rp 67.411.683.633 = Rp 210.840.797.746 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D)
= 0,26 Rp143.429.114.113 = Rp 37.291.569.669
Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 60 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,6 Rp143.429.114.113 = Rp 86.057.468.467 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 15 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,15 Rp143.429.114.113 = Rp 21.514.367.116
Universitas Sumatera Utara
Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 55 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya insulasi (G) = 0,55 Rp143.429.114.113 = Rp 78.886.012.762 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,05 Rp143.429.114.113
Biaya inventaris kantor (H)
= Rp 7.171.455.705 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,05 Rp143.429.114.113 = Rp 7.171.455.705 Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi (J) seperti pada tabel berikut. Tabel LE.7 Biaya Sarana Transportasi No Jenis Kendaraan 1 Mobil Dewan Komisaris
Unit 3
2
Mobil Direktur
1
3
Mobil Manager
3
Tipe BMW 523i Tahun 2012, 2500 CC Toyota Alphard 2.4 AXL Tahun 2012, 2400 CC Honda 2.4 Vti-L New A/T Tahun 2012, 2400 CC
Harga/unit Rp790.500.000
Harga/total Rp2.371.500.000
Rp683.100.000
Rp683.100.000
Rp443.000.000
Rp1.330.000.000
Universitas Sumatera Utara
4
Mobil Kepala Seksi dan Bagian
16
Rp277.000.000
Rp4.432.000.000
1
Honda City facelift Tahun 2012, 1500 CC Minibus
5
Ambulance
Rp122.000.000
Rp122.000.000
6
Bus Karyawan
2
Bus
Rp350.000.000
Rp700.000.000
7
Truk
3
Truk
Rp350.000.000
Rp1.050.000.000
8
2
Truk
Rp250.000.000
Rp500.000.000
9
Mobil Pemadam Kebakaran Fork Lift
2
Truk
Rp187.200.000
Rp374.400.000
10
Traktor
2
Rp375.000.000
Rp750.000.000
Total Biaya Transportasi
Total MITL
Rp11.563.500.000
= A+B+C+D+E+F+G+H+I+J = Rp 557.990.517.174
E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) Pra Investasi Diperkirakan 40 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Pra Investasi (K)
= 0,4 × Rp143.429.114.113 = Rp 57.371.645.645
Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 32 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,32 × Rp143.429.114.113 = Rp 45.897.316.516
Biaya Legalitas Diperkirakan 8 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Legalitas (M)
= 0,08 Rp143.429.114.113 = Rp 11.474.329.129
Universitas Sumatera Utara
Biaya Kontraktor Diperkirakan 22 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Kontraktor (N)
= 0,22 Rp143.429.114.113 = Rp 31.554.405.104
Biaya Tak Terduga Diperkirakan 44 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) . Biaya Tak Terduga (O)
= 0,44 Rp143.429.114.113 = Rp 63.108.810.209
Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp 209.406.506.605
Total MIT
= MITL + MITTL = Rp 557.990.517.174 + Rp 209.406.506.605 = Rp 767.397.023.779
E.2 Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari). E.2.1 Persediaan Bahan Baku A. Bahan baku proses 1. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Kebutuhan
= 6.000 kg/jam
Harga
= Rp 500,- /kg
Harga total
= 90 hari 24 jam/hari 6.000 kg/jam Rp 500,- /kg
(Anonim,
2012a)
= Rp 64.800.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
2. Asam Sulfat (H2SO4) Kebutuhan
= 5903,796 kg
Harga
= Rp 11.500,- /kg
Harga total
= (90 hari 24 jam/hari 5903,796 kg/jam Rp 11.500,- /kg)
(PT. Bratachem, 2012)
= Rp146.650.294.007,-
3. Metanol (CH3OH) Kebutuhan
= 48.198,133 kg/jam
Harga
= Rp. 3.500,- /kg
Harga total
= 90 hari 24 jam/hari 48.198,133 kg/jam Rp 3.500,- /kg
(PT.KMI, 2012)
= Rp 364.377.881.882,-
4. Nitrogen (N2) Kebutuhan
= 0,01258 m3/jam
Harga
= Rp 26.200,- / m3
Harga total
= (90 hari 24 jam/hari 0,01258 m3/jam Rp 26.200,- / m3)
(PT. Aneka Gas Industri, 2012)
= Rp 711.927,-
B. Persediaan bahan baku utilitas 1. Alum [Al2(SO4)3] Kebutuhan
= 23,846 kg/jam
Harga
= Rp 8.000 ,-/kg
Harga total
= 90 hari 24 jam/hari 23,846 kg/jam Rp 8.000,- /kg
(CV. Rudang Jaya, 2012)
= Rp 412.051.932
2. Soda abu ( Na2CO3) Kebutuhan = 12,877 kg/jam Harga
= Rp 6500,-/kg
(CV. Rudang Jaya, 2012)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari × 12,877 kg/jam Rp 6500,-/kg = Rp 180.787.785,-
Universitas Sumatera Utara
3. Kaporit Kebutuhan = 0,003 kg/jam Harga
= Rp 7.000,-/kg
(CV. Rudang Jaya, 2012)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,003 kg/jam Rp 7.000,-/kg = Rp 48.210,4. Asam Sulfat (H2SO4) Kebutuhan = 0,6356 kg/jam Harga
= Rp 11.500,- /kg
(CV. Rudang Jaya, 2012)
Harga total = 90 hari 24 jam 0,6356 kg/jam Rp 11.500,- /kg = Rp 15.789.508,5. Natrium Hidroksida (NaOH) Kebutuhan = 0,71725 kg/jam Harga
= Rp 10.000,-/kg
(CV. Rudang Jaya 2012)
Harga total = 90 hari 24 jam 0,71725 kg/jam Rp 10.000,-/kg = Rp 15.492.638,-
6. Solar Kebutuhan
= 1.751.3856 L/jam
Harga solar untuk industri per 12 Februari 2012 = Rp 8.450,-/L (Pertamina, 2012) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 1.751.3856 L/jam Rp 8.450,-/L = Rp 31.966.290.356,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 608.419.348.248,-
Universitas Sumatera Utara
E.2.2 Kas A. Gaji Pegawai Tabel LE.8 Perincian gaji Jabatan Dewan Komisaris Direktur Sekretaris Manajer Teknik & Produksi Manajer R & D Manajer Umum dan Keuangan Kepala Bagian Keuangan & Administrasi Kepala Bagian Umum & Personalia Kepala Bagian Teknik Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian R & D Kepala Bagian QC/QA Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Utilitas Kepala Seksi Mesin Instrumentasi Kepala Seksi Listrik Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Pemasaran Kepala Seksi Humas Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Keamanan Karyawan Proses Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D Karyawan Utilitas Karyawan Unit Pembangkit Listrik Karyawan Instrumentasi Pabrik Karyawan Pemeliharaan Pabrik Karyawan Bagian Keuangan
1 1 32 10
Gaji/bulan Rp20.000.000 Rp22.000.000 Rp7.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000,000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000
Jumlah Gaji/bulan Rp60.000.000 Rp22.000.000 Rp7.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp12.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000,000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp7.000.000 Rp80.000.000 Rp25.000.000
10 7 7 10 3
Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000
Rp25.000.000 Rp17.500.000 Rp17.500.000 Rp25.000.000 Rp7.500.000
Jumlah 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Universitas Sumatera Utara
Karyawan Bagian Administrasi Karyawan Bagian Personalia Karyawan Bagian Humas Karyawan Penjualan/Pemasaran Petugas Keamanan Karyawan Gudang / Logistik Dokter Perawat Petugas Kebersihan Supir Total
3 4 4 5 10 10 2 4 10 5 160
Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp2.500.000 Rp5.000.000 Rp2.000.000 Rp1.000.000 Rp1.500.000
Total gaji pegawai selama 3 bulan
= 3 × Rp. 560.000.000,-
Rp7.500.000 Rp10.000.000 Rp10.000.000 Rp12.500.000 Rp25.000.000 Rp25.000.000 Rp10.000.000 Rp8.000.000 Rp10.000.000 Rp7.500.000 Rp560.000.000
= Rp1.680.000.000,00,-
B. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,15 Rp. 560.000.000,= Rp 84.000.000,C. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,2 Rp. 560.000.000,= Rp 112.000.000,-
D. Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada UndangUndang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:
Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).
Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).
Universitas Sumatera Utara
Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,(Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).
Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).
Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Fenol Nilai Perolehan Objek Pajak Tanah
Rp 24.584.490.000,00,-
Bangunan
Rp 72.909.400.000,00,-
Total NJOP
Rp
97.493.890.000,-
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak
Rp
30.000.000,-
Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak
Rp
97.463.890.000,-
Pajak yang Terutang (5% × NPOPKP)
Rp
4.873.194.500,-
–
Tabel LE.9 Perincian Biaya Kas No. 1 2 3 4
Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total
Jumlah (Rp) Rp1.680.000.000,00 Rp84.000.000,00 Rp112.000.000,00 Rp 4.873.194.500 Rp6.749.194.500,00
E. Biaya Start – Up Diperkirakan 8 dari Modal Investasi Tetap (Timmerhause et al, 2004) = 0,8 Rp 767.397.023.779 = Rp 61.391.761.902
E.2.3 Piutang Dagang
Universitas Sumatera Utara
PD
IP HPT 12
dimana:
PD
= piutang dagang
IP
= jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)
HPT
= hasil penjualan tahunan
Penjualan : 1) Produk utama
Harga jual Fenol = Rp 10.000/ kg Produksi Fenol
(ICIS Pricing, 2012)
= 1147,006 kg/jam
Hasil penjualan Fenol tahunan = 1147,006 kg/jam 24jam/hari 330 hari/thn Rp10.000/kg = Rp 90.842.856.868,-
2) Produk samping
Harga jual Xilosa = Rp 5500
(Song Yuan Ltd., 2012)
Produksi Xilosa = 1.2991,1 kg/jam Hasil penjualan Xilosa tahunan = 1.2991,1 kg/jam 24jam/hari 330 hari/thn Rp 5500/kg = Rp 566.021.115.000,
Harga jual Glukosa = Rp 5000 Produksi Glukosa
(Song Yuan Ltd., 2012)
= 1.2991,1 kg/jam
Hasil penjualan Glukosa tahunan = 1.2991,1 kg/jam 24jam/hari 330 hari/thn Rp 5000/kg = Rp 579.067.104.000,
Harga jual Metanol = Rp 3.500 Produksi Metanol
(PT.KMI, 2012)
= 3.7075,4 kg/jam
Hasil penjualan Metanol tahunan
Universitas Sumatera Utara
= 3.7075,4 kg/jam 24jam/hari 330 hari/thn Rp 3.500 /kg = Rp 1.027.731.459.628,
Harga jual Cresol = Rp 6000
(ICIS Pricing, 2012)
Produksi Cresol = 337.217 kg/jam Hasil penjualan Cresol tahunan = 337.217 kg/jam 24jam/hari 330 hari/thn Rp 6000/kg = Rp 16.024.528.456,
Harga jual Arang = Rp 300
(Anonim, 2012b)
Produksi Arang = 5.688,6 kg/jam Hasil penjualan Arang tahunan = 5.688,6 kg/jam 24jam/hari 330 hari/thn Rp 300/kg = Rp 13.516.113.000,-
Hasil penjualan total tahunan = Rp 2.293.203.177.552,-
Piutang Dagang =
1 Rp 2.293.203.177.552,12
= Rp 191.100.264.796,-
Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.10 Perincian Modal Kerja No. 1 2 3 4
Biaya Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang Total
Jumlah (Rp) Rp608.419.348.248 Rp6.749.194.500 Rp61.391.761.902 Rp191.100.264.796 Rp878.740.966.529
Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
Universitas Sumatera Utara
= Rp 767.397.023.779 + Rp 867.660.569.447 = Rp 1.635.057.593.226 Modal ini berasal dari: = 60 dari total modal investasi
- Modal sendiri
= 0,6 Rp 1.635.057.593.226 = Rp 981.034.555.936
- Pinjaman dari Bank
= 40 dari total modal investasi = 0,4 Rp 1.635.057.593.226 = Rp 654.023.037.290
E.3 Biaya Produksi Total E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P) Gaji total
= (12 + 2) Rp 560.000.000,= Rp 7.840.000.000,-
B. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2012). Bunga bank (Q)
= 0,15 Rp 713.857.181.534,= Rp 107.078.577.230,-
C. Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji, 2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar
Universitas Sumatera Utara
penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel E.11
Tabel LE.11 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta
Masa
Tarif
Berwujud
(tahun)
(%)
4
25
Beberapa Jenis Harta
I. Bukan Bangunan 1.Kelompok 1
Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.
2. Kelompok 2
8
12,5
Mobil, truk kerja
3. Kelompok 3
16
6,25
Mesin industri kimia, mesin industri mesin
20
5
II. Bangunan Permanen
Bangunan sarana dan penunjang
(Waluyo, 2000 dan Rusdji, 2004) Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D
PL n
dimana: D
= depresiasi per tahun
P
= harga awal peralatan
L
= harga akhir peralatan
n
= umur peralatan (tahun)
Tabel LE.12 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Komponen Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan
Umur Depresiasi (Rp) (tahun) Rp72.909.400.000 Rp2.916.376.000,00 25 Rp210.840.797.746 Rp13.177.549.859 16 Rp37.291.569.669 Rp7.458.313.933 5 Rp86.057.468.468 Rp17.211.493.693 5 Biaya
Universitas Sumatera Utara
Instalasi listrik Rp21.514.367.117 Insulasi Rp78.886.012.762 Inventaris kantor Rp7.171.455.706 Perlengkapan Rp7.171.455.706 keamanan dan kebakaran Sarana transportasi Rp11.563.500.000 TOTAL
5 5 5
5 8
Rp4.302.873.423 Rp15.777.202.552 Rp1.434.291.141 Rp1.434.291.141
Rp1.445.437.500 Rp65.157.829.244
Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi
= 0,25 Rp 209.406.506.605 = Rp 52.351.626.651
Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp 65.157.829.244 + Rp 52.351.626.651 = Rp 117.509.455.896
D. Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 8% dari harga peralatan terpasang pabrik (Timmerhaus et al, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Biaya perawatan mesin
= 1,5 Rp 255.198.596.523 = Rp 31.626.119.662
2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 Rp 72.909.400.000,-
Perawatan bangunan
= Rp 7.290.940.000,3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 Rp 11.563.500.000,-
Perawatan kenderaan
= Rp 1.156.350.0004. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 Rp 37.291.569.669
Perawatan instrumen
= Rp 372.915.696.694 5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 Rp 86.057.468.467
Perawatan perpipaan
= Rp 8.605.746.847 6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik
= 0,1 Rp 21.514.367.116 = Rp 2.151.436.712
7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan insulasi
= 0,1 Rp 78.886.012.762 = Rp 7.888.601.276
8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Perawatan inventaris kantor = 0,1 Rp 7.171.455.705 = Rp 717.145.571 9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 Rp 7.171.455.705 = Rp 717.145.571 Total biaya perawatan (S)
= Rp 433.069.182.332
E. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 15 dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Plant Overhead Cost (T)
= 0,15 × Rp 767.397.023.779 = Rp 115.109.553.567
F. Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp. 84.000.000,Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) =
4 Rp 84.000.000,=
Rp 336.000.000,-
G. Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 112.000.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun
= 4 Rp 112.000.000,-,= Rp 448.000.000,-
Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi
= 0,5 Rp 448.000.000,= Rp 224.000.000,-
Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 672.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
H. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004). Biaya laboratorium (W)
= 0,05 Rp 135.885.298.096,= Rp 5.755.477.678
I. Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 Rp 767.397.023.779 = Rp 7.673.970.238
J. Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2012). = 0,0031 Rp 652.439.435.658,= Rp 1.729.770.603 2. Biaya asuransi karyawan Premi asuransi
= Rp 385.000,-/tenaga kerja (Asuransi Jiwa Bersama
Bumiputera, 2012) Maka biaya asuransi karyawan = 160 orang Rp 385.000,-/orang = Rp 61.600.000,Total biaya asuransi (Y)
= Rp 1.791.370.603
K. Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 4.873.194.500 Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z = Rp 792.733.660.408
E.3.2 Biaya Variabel
Universitas Sumatera Utara
A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah = Rp 608.419.348.249,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 608.419.348.249 × 330
90
= Rp 2.230.870.943.579,-
B. Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10 dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan lingkungan
= 0,1 Rp 2.230.870.943.579 = Rp 223.087.094.358,-
2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku = 0,01 Rp 2.230.870.943.579
Biaya variabel pemasaran
= Rp 22.308.709.436,-
Total biaya variabel tambahan
= Rp 245.395.803.794,-
C. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan = 0,05 Rp 245.395.803.794 = Rp 12.269.790.190,Total biaya variabel
= Rp 257.665.593.983
Total biaya produksi
= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 792.733.660.408+ Rp 257.665.593.983
Universitas Sumatera Utara
= Rp 1.050.399.254.391
E.4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan E.4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan
= total penjualan – total biaya produksi = Rp 2.293.203.177.552 – Rp 1.050.399.254.391 = Rp 1.242.803.923.161
Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 × Rp 1.242.803.923.161 = Rp 6.214.019.616
Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 1.097.197.638.154 – Rp 5.485.988.191 = Rp 1.236.589.903.545
E.4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang
Perubahan
Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004): Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10. Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 . Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 . Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 Rp 50.000.000
= Rp 5.000.000,-
- 15 (Rp 100.000.000 – Rp 50.000.000)
= Rp 7.500.000,-
- 30 (Bruto – Rp 100.000.000))
= Rp 370.946.971.064
Universitas Sumatera Utara
Total PPh
= Rp 370.959.471.064
E.4.3 Laba setelah pajak Laba setelah pajak
= laba sebelum pajak – PPh = Rp 1.091.711.649.963 – Rp 327.495.994.989 = Rp 865.630.432.482
E.5 Analisa Aspek Ekonomi A. Profit Margin (PM) PM
=
Laba sebelum pajak 100 total penjualan
PM
=
Rp 1.236.589. 903.545 100% Rp 2.293.203. 177.552
= 53,924% B. Break Even Point (BEP) BEP
=
Biaya Tetap 100 Total Penjualan Biaya Variabel
BEP
=
Rp 792.733.66 0.408 100% Rp 2.293.203. 177.552 Rp 257.665.59 3.983
= 38,945 % Kapasitas produksi pada titik BEP
= 38,945 % 10000 ton/tahun = 3.894 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP
= 38,945 % Rp 2.293.203.177.552 = Rp 893.080.709.329
C. Return on Investment (ROI) ROI
=
Laba setelah pajak 100 Total modal investasi
ROI
=
Rp 865.630.43 2.482 100% = 52,942 % Rp 1.635.057. 593.226
Universitas Sumatera Utara
D. Pay Out Time (POT) 1 1 tahun ROI
POT
=
POT
= 1,889 tahun
E. Return on Network (RON) RON =
Laba setelah pajak 100 Modal sendiri
RON =
Rp 865.630.43 2.482 100% = 88,236 % Rp 981.034.55 5.936
F. Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel E.13, diperoleh nilai IRR = 68,292%
Universitas Sumatera Utara