(123doc - VN) Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Fenol Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan Proses Pirolisis Dengan Kapasitas 10 000 Ton Tahun [PDF]

Citation preview

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)/kW3600 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 (180C) = 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 =  0,999442981 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 30C ; 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 30C ; 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 30C ; 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 28C ; 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 28C ; 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 28C ; 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 30C ; 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 30C ; 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 28C ; 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 30C ; 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 30C ; 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 28C ; 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 90C ; 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 90C menjadi 28C



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 30C ; 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 30C ; 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 30C ; 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 28C ; 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 30C ; 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. 879900J / mol  1. 88479300  100. 242760J / 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. 1270962J / mol  1. 802998000  10000. 242760J / 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



rHr



= 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 + rHr = 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 rHr



= -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 + rHr = 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



=



1,10442,256  2  0,8  19300,75  0,242,256 



= 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 = 30C (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  20,07781,25  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



0,81882 / 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 



120,350129,498   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  20,06741,25  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



0,84782 / 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 9,80,6 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 = 30C (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  0,29847417,847 995,50



= 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 = 30C (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



3D 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



=



3D 3 πD 3 + 24 8



=



5D 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 = 30C (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 = 30C (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



=



3D 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 = 30C (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 = 30C (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 = 30C (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 = 30C (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 = 30C (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 =







3D 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



3D 3 πD 3 + 24 8



=



5D3 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 = 30C (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



3D 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)



3D 3 πD 3 + = 24 8



V = Vs + Vc 0,009 m3



5D3 = 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 = 30C (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



3D 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



=



3D 3 D 3 + 4 12 1



=



11D3 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 = 30C (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)



= 90C



= 194 F



Suhu air keluar menara (TL1)



= 28C



= 82,4F



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/ft2menit Densitas air (90C)



= 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  2,06.108  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 = 30C (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 = 30C (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



PL 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