JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 1

Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbomat dan CO2 Kapasitas 100.000 ton/tahun

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK SODIUM BICARBONAT DARI SODIUM CARBONAT DAN CO2 KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN

Oleh: Hari Asriyanto

I1505011

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS


digilib.uns.ac.id 2


KATA PENGANTAR Segala puji hanya bagi Tuhan Yang Maha Esa, hanya karena rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO2 Kapasitas 100.000 ton / tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Sunu H. Pranolo, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 2. Ir. Muljadi., M.Si dan Ir. Arif Jumari., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing atas bimbing dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Wusana Agung W, S.T., M.T dan Dr. Sunu H. Pranolo, selaku penguji. 4. Endang Kwartiningsih, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademis. 5. Segenap Civitas Akademika, atas segala bantuannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Juli 2012 Penyusun

commit to user



digilib.uns.ac.id 3


DAFTAR ISI

Halaman Judul…………………………………………………………………

i

Lembar Pengesahan……………………………………………………………

ii

Kata Pengantar…………………………………………………………………

iii

Daftar Isi……………………………………………………………………….

iv

Daftar Tabel……………………………………………………………………

ix

Daftar Gambar………………………………………………………………….

xi

Intisari…………………………………………………………………………. xii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik……………………………….

1

1.2. Kapasitas Perancangan…………………………………………

2

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik……………………………………….

4

1.3.1

Faktor Primer………………………………………….

4

1.3.2

Faktor Sekunder………………………………………

6

1.4. Tinjauan Pustaka……………………………………………….

9

1.4.1. Macam – macam Proses Pembuatan Sodium Bicarbonat……………………………………………...

9

1.4.2

Kegunaan Produk…………………………………...... 11

1.4.3

Sifat – sifat Fisis dan Kimia………………………….. 11 1.4.3.1

Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku…… 11

1.4.3.2

Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu 12

1.4.3.4

Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk………… 14

commit to user



digilib.uns.ac.id 4


1.4.4

Tinjauan Proses……………………………………..

15

BAB II DISKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan dan Produk…………………………………. 16 2.1.1.

Spesifikasi Bahan Baku………………………………. 16

2.1.2.

Spesifikasi Bahan Pembantu…………………………. 16

2.1.3.

Spesifikasi Produk……………………………………. 17

2.2. Konsep Proses…………………………………………………. 17 2.2.1.

Dasar Reaksi………………………………………….

17

2.2.2.

Mekanisme Reaksi…………………………………… 18

2.2.3.

Kondisi Operasi………………………………………. 19

2.2.4.

Tinjauan Termodinamika…………………………….. 19

2.2.5.

Tinjuan Kinetika……………………………………… 21

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses…............................... 22 2.3.1.

Diagram Alir Kualitatif……….................................... 22

2.3.2.

Diagram Alir Kuantitatif............................................... 22

2.3.3.

Diagram Alir Proses.......……………………………..

22

2.3.4.

Langkah Proses................……………………………

26

2.3.4.1

Tahap Penyiapan Bahan Baku…….............

26

2.3.4.2.

Tahap Reaksi.......................................……

26

2.3.4.3.

Tahap Pemurnian Produk....................……

27

2.4. Neraca Massa Dan Panas...........................................................

28

2.4.1.

Neraca Massa………...................................................

commit to user


28


digilib.uns.ac.id 5


2.4.2. 2.5

Neraca Panas................................................................

33

Lay Out Pabrik Dan Peralatan....................................................

39

2.5.1. Lay Out Pabrik.................................................................

39

2.5.2. Lay Out Peralatan.............................................................

42

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses………………………………………... 4.1.1.

62

Unit Pengadaan Air…………………………………... 63 4.1.1.1

Air Pendingin……………………………… 63

4.1.1.2

Air Umpan Boiler…………………………. 64

4.1.1.3

Air Konsumsi Umum dan Sanitasi………... 65

4.1.1.4

Pengolahan Air……………………………

65

4.1.1.6

Kebutuhan Air…………………………….

68

4.1.2.

Unit Pengadaan Steam………………………………..

70

4.1.3.

Unit Pengadaan Udara Tekan………………………… 70

4.1.4.

Unit Pengadaan Listrik……………………………….. 71

4.1.5.

Unit Pengadaan Bahan Bakar………………………… 75

4.1.6.

Unit Pengolahan Limbah……………………………... 76

4.2. Laboratorium…………………………………………………..

77

4.2.1. Laboratorium Fisik…………………………………….

79

4.2.2. Laboratorium Analitik……………………………….. .

79

4.2.3. Laboratorium Penelitian danPengembangan…………..

79

4.2.4. Prosedur Analisa Bahan Baku…………………………. 80

commit to user



digilib.uns.ac.id 6


4.2.4.1

Densitas……………………………………. 80

4.2.5. Prosedur Analisa Produk………………………………. 80 4.2.5.1

Infra red Spectrofotometer...........................

80

4.2.6. Analisa Air…………………………………………….. 80 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan…………………………………………….. 82 5.2. Struktur Organisasi………………………………………….....

84

5.3. Tugas dan Wewenang…………………………………………. 86 5.3.1. Pemegang Saham……………………………………… 86 5.3.2. Dewan Komisaris……………………………………… 87 5.3.3. Dewan Direksi…………………………………………. 88 5.3.4. Staf Ahli……………………………………………….. 89 5.3.5. Kepala Bagian…………………………………………. 90 5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan……………………………… 98 5.4.1. Karyawan non shift / harian…………………………… 98 5.4.2. Karyawan Shift / Ploog………………………………... 98 5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah……………………………. 101 5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji………….. 101 5.6.1. Penggolongan Jabatan…………………………………. 101 5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji……………………………. 102 5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan……………………………….. 104 5.8. Manajemen Perusahaan………………………………………... 106 5.8.1. Perencanaan Produksi…………………………………. 107

commit to user



digilib.uns.ac.id 7


5.8.2. Pengendalian Produksi………………………………… 108 BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1. Penaksiran HargaPeralatan……………………………………. 110 6.2. Dasar Perhitungan……………………………………………... 112 6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI)…………………… 112 6.4. Hasil Perhitungan……………………………………………… 114 6.4.1. Fixed Capital Invesment(FCI)………………………… 114 6.4.2. Working Capital Investment (WCI)…………………… 115 6.4.3. Total Capital Investment (TCI)………………………... 115 6.4.4. Direct Manufacturing Cost (DMC)…………………… 115 6.4.5. Indirect Manufacturing Cost (IMC)…………………... 116 6.4.6. Fixed Manufacturing Cost (FMC)…………………….. 116 6.4.7. Total Manufacturing Cost (TMC)……………………... 116 6.4.8. General Expense (GE)………………………………… 117 6.4.9. Total Production Cost (TPC)………………………….. 117 6.4.10. Analisa Kelayakan…………………………………….. 117 Daftar Pustaka………………………………………………………………… xiv Lampiran

commit to user



digilib.uns.ac.id 8


DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonat Dunia.......................

2

Tabel 1.2 Data Import Sodium Bicarbonat Di Indonesia................................

3

Tabel 2.1 Neraca Massa di Mixer 1 (M-01).................................................... 28 Tabel 2.2 Neraca Massa di Reaktor (R).........................................................

28

Tabel 2.3 Neraca Massa di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF).................

29

Tabel 2.4 Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01).......................................... 29 Tabel 2.5 Neraca Massa di Cyclone (C01).....................................................

30

Tabel 2.6 Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-02)....................................

30

Tabel 2.7 Neraca Massa di Total...........................................................

31

Tabel 2.8 Neraca Panas di Mixer (M-01)........................................................ 33 Tabel 2.9 Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01).................................

33

Tabel 2.10 Neraca Panas di HE-01.........................................................

34

Tabel 2.11 Neraca Panas di Reaktor (R-01)............................................

34

Tabel 2.12 Neraca Panas di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF).................

35

Tabel 2.13 Neraca Panas di HE-02....................................................

35

Tabel 2.14 Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)........................................... 35 Tabel 2.15 Neraca Panas di Cyclone (C-01)...............................................

36

Tabel 2.16 Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-02)...................................... 36 Tabel 2.17 Neraca Panas Total...............................................................

37

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air Pemadam.................................. 68 Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam............................................................ 69

commit to user



digilib.uns.ac.id 9


Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum danSanitasi................................

69

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses danutilitas.....................

72

Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan...................................... 73 Tabel 4.6 Total KebutuhanListrik...................................................................

74

Tabel 5.1 Perincian Jumlah Karyawan Proses................................................. 91 Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas............................................... 92 Tabel 5.3 Jadwal Pembagian Kelompok Shift................................................. 99 Tabel 5.4 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan................................................ 102 Tabel 5.5 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan......................................... 104 Tabel 6.1 Indeks Harga Alat............................................................................ 111 Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment.................................................................. 114 Tabel 6.3 Working Capital Investment............................................................ 115 Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost.............................................................. 115 Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost........................................................... 116 Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost............................................................... 116 Tabel 6.7 General Expense.............................................................................. 117 Tabel 6.8 Analisa Kelayakan........................................................................... 117

commit to user



digilib.uns.ac.id 10


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Grafik Impor Sodium Bicarbonat di Indonesia…...............

Gambar 1.2

Peta Kota Cilegon……………………………………………..

8

Gambar 1.3

Peta Lahan Pendirian Sodium Bicarbonat…………………...

8

Gambar 2.1

Skema Mekanisme Reaksi.................................………….

19

Gambar 2.2

Diagram Alir Kualitatif……………………………………...

23

Gambar 2.3

Diagram Alir Kuantitatif..................................................

24

Gambar 2.4

Diagram Alir Proses………………………………………...... 25

Gambar 2.5

Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat........

32

Gambar 2.6

Diagram Arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat.......

38

Gambar 2.7

Tata LetakPabrik……………………………………………... 41

Gambar 2.8

Tata Letak Peralatan Proses…………………………………... 43

Gambar 4.1

Skema Pengolahan Air KTI………………………………… 68

Gambar 5.1

Struktur Organisasi Pabrik Sodium Bicarbonat......................

Gambar 6.1

Chemical Engineering Cost Index……………………………. 111

Gambar 6.2

Grafik Analisa Kelayakan Pabrik…………………………….. 118

commit to user


. 3

87

4




INTISARI Hari Asriyanto, 2012, Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO2 dengan Kapasitas 100.000 ton/tahun. Sodium Bicarbonat merupakan bahan bahan kimia berbentuk serbuk putih dan mempunyai peranan penting di berbagai industri khususnya industri makanan. Manfaat lain dari sodium bicarbonat digunakan dalam industri kosmetik, farmasi, produk pencuci, dan masih banyak manfaat lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam negeri, maka dirancang pabrik sodium bicarbonat dengan kapasitas 100.000 ton/tahun. Hal ini di dasarkan atas kebutuhan sodium bicarbonat yang terus meningkat setiap tahunnya. Kebutuhan bahan baku pabrik sodium bicarbonat pada kapasitas tersebut adalah sodium carbonate sebesar 63080,58 ton/tahun, H2O sebesar 15858,68 ton/tahun dan CO2 sebesar 30436,97 ton/tahun. Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, pada tahun 2014. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 10.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari, dan 330 hari per tahun dengan waktu shut down satu bulan. Sodium bicarbonat dibuat dari sodium carbonat dan CO2 pada suhu 40ºC dan tekanan 3 atm dalam reaktor gelembung dengan kondisi isothermal non adiabatik. Bahan baku yang dibutuhkan adalah sodium carbonat 99,8 %. Bahan penunjang prosesnya antara lain CO2 100%, dan air sebagai pelarut. Konversi untuk reaksi ini 98% dengan yield 98%. Reaksi pembentukan sodium carbonat berlangsung secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin. Tahap proses meliputi tahap penyiapan bahan baku, tahap reaksi pembentukan sodium bicarbonat, dan tahap pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan dengan proses filterisasi, dan pengeringan. Produk yang dihasilkan adalah sodium bicarbonat dengan kemurnian 99,9% dan impuritas berupa air. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit recovery, unit pengadaan air pendingin sebanyak 93.991,038 ton/jam, unit pengadaan air sebanyak 121.675,835 kg/jam, steam sebanyak 2.027,110 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3/jam, tenaga listrik sebesar 228,2 kW, dan bahan bakar berupa batu bara sebanyak 204,682 kg/jam dan solar sebanyak 22,471 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk, air, serta pengolahan limbah. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 179 orang. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh ROI (Return of Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 41,42% dan 31,06%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,79 tahun dan 2,19 tahun, BEP (Break Even Point) 46,13%, dan SDP (Shut Down Point) 18,45%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 30,18 %. Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka pabrik sodium bicarbonat dari sodium carbonat dan CO2 dengan kapasitas 100.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.

commit to user





BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan sektor industri telah menuntut semua negara ke arah industrialisasi. Indonesia sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang. Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun ketergantungan impor luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri. Sebagai contoh, Sodium Bicarbonat yang menempati peranan penting dalam industri hulu maupun hilir. Ketergantungan impor telah menyebabkan devisa negara berkurang, sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upaya adalah mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan pendirian pabrik diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya pabrik lain yang menggunakan produk dari pabrik tersebut. Sodium Bicarbonat, juga dikenal sebagai Baking soda, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia NaHCO3. Sodium Bicarbonat merupakan bahan kimia yang berbentuk serbuk putih yang banyak digunakan dalam industri makanan,

commit to user





farmasi, pemadam kebakaran dan bermacam-macam industri yang lain seperti kosmetika, karet, plastik, produk pencuci maupun dalam proses texstil.

1.2 Kapasitas Perancangan Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik Sodium Bicarbonat diperlukan beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk dan ketersediaan bahan baku. 1.2.1

Kapasitas Pabrik Sodium Bicarbonat di Dunia Untuk memproduksi Sodium Bicarbonat harus diperhitungkan juga

kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara komersial yang telah ada terlihat pada tabel berikut: Tabel 1.1 Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonat di Luar Negeri

No.

Pabrik

Negara

Kapasitas (ton/tahun)

1

Solvay Chemical. Inc

Amerika Serikat

125.000

2

Natural Soda

Amerika Serikat

125.000

3

Penrice Soda Pruduct PT. Ltd

Australia

500.000

4

Sinochen Nanjing

Cina

200.000

5

Tianjin Soda

Cina

50.000

1.2.2

Kebutuhan Sodium Bicarbonat di Indonesia Berdasarkan data statistik, kebutuhan Sodium Bicarbonat di

Indonesia mengalami fluktuasi. Kebutuhan jumlah Sodium Bicarbonat yang diimpor Indonesia dari luar negeri setiap tahun dari tahun 2004 sampai tahun 2009 dapat dilihat pada Tabel 1.2 dan pada Gambar 1.1

commit to user





Tabel 1.2

Data Impor Sodium Bicarbonat di Indonesia Tahun

Jumlah Sodium Bicarbonat (kg)

2004

45.016.004

2005

40.446.591

2006

49.347.356

2007

51.029.512

2008

59.499.189

2009

79.721.344 (Sumber : BPS, 2011)

Dari data di atas akan diperoleh grafik sebagai berikut :

Gambar 1.1

Grafik impor Sodium Bicarbonat di Indonesia

Bila dilakukan pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan : y = 7.000.000 x + 30.000.000 dengan : y = jumlah impor Sodium Bicarbonat (kg/tahun) x = tahun ke Jadi untuk tahun 2014 diperkirakan Indonesia membutuhkan Sodium Bicarbonat ± sebesar 107.000.000 kg/tahun.

commit to user





1.2.3

Ketersedian Bahan Baku Untuk menjamin kelangsungan pabrik Sodium Bicarbonat, maka

penyediaan bahan baku harus benar – benar dipikirkan. Bahan baku pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu Sodium Carbonat yang dapat diperoleh dari PT. Sinochem Nanjing, Cina, yang mempunyai kapasitas produksi 300.000 ton/tahun dengan harga U$. 0,15 /kg. Dalam proses ini Sodium Carbonat yang dibutuhkan sekitar 63.207 ton/tahun. Sedangkan sumber CO2 diperoleh dari Samator Gas, Cilegon, Banten, dengan harga U$. 0,6 /kg. CO2 yang dibutuhkan dalam proses ini sekitar 31.436,972 ton/tahun. Dengan data kapasitas tersebut di atas maka ditetapkan kapasitas pabrik Sodium Bicarbonat sebesar 100.000 ton/tahun, dengan harapan : 1.

Dapat memenuhi kebutuhan Sodium Bicarbonat dalam negeri.

2.

Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang menggunakan Sodium Bicarbonat.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan hidup suatu pabrik. Pada dasarnya ada 2 faktor yang menentukan dalam pemilihan lokasi pabrik yaitu:

commit to user





1.3.1 Faktor Primer a. Letak pabrik terhadap bahan baku Sumber bahan baku merupakan faktor yang paling penting dalam pemilihan lokasi pabrik terutama pada pabrik yang membutuhkan bahan baku dalam jumlah besar. Hal ini dapat mengurangi biaya transportasi dan penyimpanan sehingga perlu diperhatikan harga bahan baku, jarak dari sumber bahan baku, biaya transportasi, ketersediaan bahan baku yang berkesinambungan dan penyimpanannya. Apabila bahan baku didapatkan dengan cara mengimpor maka yang harus diperhatikan adalah jarak pabrik ke pelabuhan. Bahan baku CO2 diperoleh dari Samator Gas Indonesia yang berlokasi di Cilegon, sedangkan Sodium Carbonat, didapatkan dengan cara mengimpornya dari Cina. Kawasan industri Cilegon cukup dekat dengan pelabuhan sehingga tidak memberatkan biaya operasional. b. Pemasaran Produk Dengan pesatnya pembangunan industri di tempat tersebut maka pasar untuk penjualan produk cukup baik. c. Sarana Transportasi Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Kawasan Industri Cilegon dekat dengan Pelabuhan Merak yang mempermudah pengiriman produk maupun penerimaan bahan baku. Selain itu kawasan ini juga dekat dengan sarana dan prasarana transportasi seperti bandara Soekarno-Hatta dan sarana

commit to user





pengangkutan dengan kereta api maupun jalan raya, sehingga memberi kemudahan dalam operaisional adsministrasi dan pengelolaan manajemen. d. Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik) Perlu diperhatikan sarana – sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik dan saran lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Kawasan industri cilegon merupakan kawasan industri yang terencana sehingga kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik, air dan bahan bakar dapat diatasi. Kebutuhan air dapat diperoleh dari PT.KTI yang memiliki kapasitas 57.024.000.000 m3/tahun (57.024 ton/tahun). (www.krakatautirta.co.id). Sedangkan unit pengadaan listrik diambil dari PLN setempat dan generator sebagai cadangan. e. Tenaga Kerja Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin – mesin produksi dan juga bagian pemasaran dan administrasi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jakarta, Jawa Barat, Jawa Tengah dan sekitarnya. 1.3.2 Faktor Sekunder a. Perluasan Area Pabrik Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk, akan menuntut adanya perluasan pabrik.

commit to user





b. Karakteristik Lokasi Menyangkut iklim di daerah tersebut serta kondisi sosial dan sikap masyarakatnya yang sangat mendukung bagi sebuah kawasan industri terpadu. Maka dari itu Cilegon bisa digunakan sebagai lokasi pendirian Pabrik Sodium Bicarbonat. c. Kebijaksanaan Pemerintah Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah telah menetapkan daerah Cilegon sebagai kawasan industri yang terbuka bagi investor asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan kemudahan-kemudahan dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik. d. Kemasyarakatan Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Cilegon dirasa tepat untuk didirikan Pabrik Sodium Bicarbonat.

commit to user





Gambar 1.1 Peta Kota Cilegon

Gambar 1.2 Peta lahan pendirian pabrik Sodium Bicarbonat Keterangan : Kawasan dalam lingkaran merah adalah lahan pendirian pabrik

commit to user





Dengan memperhatikan faktor-faktor tersebut di atas maka lokasi pabrik akan didirikan di wilayah KIEC (Krakatau Industri Estate Cilegon) lokasi di Cilegon, Banten dengan luas -/+ 2,5 Ha.

1.4 Tinjauan Pustaka 1.4.1 Macam-macam Proses Dalam pembuatan Sodium Bicarbonat didasarkan beberapa proses penting, antara lain 1.4.1.1

Proses Amonium-Soda Proses Amonium-Soda sering juga disebut proses Solvey. Merupakan salah satu metode dalam pembuatan industri alkali Sodium Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini Sodium Carbonat ataupun Sodium Bicarbonat akan dihasilkan dari mereaksikan amonia, karbon dioksida dengan air. Proses Solvey merupakan proses yang paling tua dan bahkan masih digunakan dalam pembuatan Sodium Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini, air laut atau air garam disemprotkan dari atas menara, sedangkan amonia dan karbon dioksida dialirkan melalui bawah menara. Menara yang biasa dipake adalah menara perforated plates dan rotaring blades. Selama reaksi berlangsung, produk yang dihasilkan yaitu Sodium Bicarbonat akan mengalir ke arah samping menara, rotaring scrubber atau blades bergerak kearah samping menara dan membawanya dengan screw conveyor. Reaksinya : NH3(g) + H2O + CO2(g) NaCl(aq) + NH4HCO3(aq)

NH4HCO3(aq) NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)

commit to user





Dalam proses ini dihasilkan hasil samping berupa amonium chlorida. Dan amonium chlorida ini dimurnikan dengan cara sublimasi. Sodium Bicarbonat ini apabila diberi perlakuan pemanasan 2000C maka akan terbentuk menjadi Sodium Carbonat, air, dan karbon dioksida. 2NaHCO3(s)

Na2CO3(s) + H2O + CO2

(http://farisarizki.blogspot.com/2010/11) 1.4.1.2

Proses Sodium Bicarbonat Murni Proses ini merupakan proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas carbon dioksida secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor pada suhu 400C. Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari dasar menara. Disaring suatu filter daun putar. Ampas saringan akan dikeringkan di rotary dryer. Sodium Bicarbonat yang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%. Reaksi : Na2CO3(s) + H2O + CO2(g)

2 NaHCO3 (Shreve, hal 230,

1956) Proses ini tidak menghasilkan hasil samping, dan hampir tidak ada limbah yang dihasilkan. Sedangkan proses ini dikenal sebagai teknologi ramah lingkungan. Dengan membandingkan kedua proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang telah diuraikan diatas, maka dalam perancangan ini dipilih proses Sodium Bicarbonat murni. Pemilihan ini didasarkan atas beberapa kelebihan yang dimiliki proses ini dibandingkan dengan proses yang lain yaitu : 1. Produk yang dihasilkan mempunyai konversi yang tinggi. 2. Tidak menghasilkan hasil samping dan sedikit menghasilkan limbah.

commit to user





1.4.2. Kegunaan Produk Sodium Bicarbonat atau baking soda sangat banyak dipakai dalam industri makanan, pada pembuatan karet, dalam produk farmasi sebagai anti asam dalam natrium api, untuk pengurasan asap cerobang dan berbagai pemakaian kecil yang sangat beragam.

1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia 1.4.3.1. Bahan Baku 1.

Sodium Carbonat Sifat Fisis (Kirk and othmer. 1979) : 

Rumus Molekul

: Na2CO3



Wujud

: Serbuk



Berat Molekul

: 106 g/gmol



Titik Didih (1 atm)

: 851 º C



Kelarutan

: 32,3 g/100g air pada 400C



Densitas

: 2,533 g/cm3 pada 300C

Sifat Kimia (Perry. RH, 1999) : 

Bereaksi dengan SiO2 menghasilkan Na2O Na2CO3 + SiO2



Na2O + SiO2 + CO2

Bereaksi dengan Ca(OH)2 menghasilkan NaOH Na2CO3 + Ca(OH)2



2 NaOH + CaCO3

Bereaksi dengan CaCl2 menjadi CaCO3 Na2CO3 + CaCl2

CaCO3 + 2 NaCl

commit to user





2. CO2 Sifat Fisis (www.wikipedia.com/2010) : 

Rumus Kimia

: CO2



Berat Molekul

: 44 g/gmol



Titik Lebur

: -570C



Titik Didih

: -780C



Kemurnian

: 100%

Sifat Kimia (www.wikipedia.com/2010) : 

Carbon Dioksida sangat stabil pada suhu biasa. Jika dipanaskan sampai diatas 17000C reaksi berjalan ke kanan (1,5% pada 22270C). CO + O2

2 CO2 

Carbon Dioksida dapat direduksi dengan H2. CO2 + H2



CO + H2O

Carbon Dioksida dapat bereaksi dengan amonium membentuk amonium carbonat. CO2 + 2 NH3

NH2COONH4

1.4.3.2. Bahan Pembantu 3. Air Sifat Fisis (Perry, RH, 2008) : 

Rumus molekul

: H2O



Berat molekul

: 18 g/gmol



Titik didih (1 atm)

: 100 °C



Titik lebur

: 0 °C


commit to user






Tekanan kritis

: 218 atm



Temperatur kritis

: 374,2 °C



Panas difusi

: 1,43 kkal/gmol



Panas penguapan

: 9,71 kkal/gmol



Panas pembentukan

: -68,31 kkal/gmol



Indeks bias

: 1,333



Densitas

: 0,9982 g/cm3



Viskositas (cp)

: 0,6985

Sifat Kimia (Pudjaatmaka, 1984) : 

Merupakan senyawa kovalen polar.



Merupakan elektrolit lemah dan mampu menghantarkan listrik karena terionisasi. H2O

H+ + OH-



Bersifat netral.



Dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa.



Pelarut yang baik.



Bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida yang bersifat basa dan apabila bereaksi dengan oksida non logam membentuk asam.

commit to user





1.4.3.3. 1.

Produk

Sodium Bicarbonat Sifat Fisis (www.wikipedia.com/2010) : 

Rumus Molekul

: NaHCO3



Berat Molekul

: 84,007 g/gmol



Titik Lebur

: 2700C



Densitas

: 2,173 g/cm3 pada 300C



Kelarutan

: 12,7 g/100 g air pada suhu 400C



Penampakkan

: serbuk putih



Kemurnian

: 99,9%

Sifat-sifat Kimia (www.wikipedia.com/2010) : 

Bereaksi dengan asam akan menghasilkan Natrium dan Gas NaHCO3 + H+

Na+ + H2O + CO2

commit to user





1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum Menurut Sherve 1956, proses pembuatan Sodium Bicarbonat terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas Carbon Dioksida secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor gelembung pada suhu 400C dan tekanan 3 atm. Konversi yang dicapai dalam proses ini adalah 98%. Reaksi yang terjadi : Na2CO3(s) + H2O + CO2(g)

NaHCO3(s)

Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari dasar menara, disaring di dalam suatu filter daun putar. Ampas saringan akan akan dikeringkan di dalam rotary dryer. Sodium Bicarbonat yang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%.

commit to user





BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku 1.

2.

Sodium Carbonat (Na2CO3) Sumber

: PT. Sinochem Nanjing

Fase

: Serbuk (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul

: 106 g/gmol

Kemurnian

: 99,8%

Impuritas (air)

: 0,2%

CO2 Sumber

: PT. Samator Gas

Fase

: Gas (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul

: 44 g/gmol

Kemurnian

: 100%

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu 1.

Air (H2O) Sumber

: PT. KTI

Fase

: Cair (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul

: 18 g/gmol

Spesific Gravity

:1

Titik Didih

: 100 ºC

Titik Beku

: 0 ºC

commit to user





2.1.3. Spesifikasi Produk 1.

2.2.

Sodium Bicarbonat (www.wikipedia.com/2010) : Fase

: Serbuk (30 ºC, 1 atm)

Warna

: Putih

Berat Molekul

: 84,01 g/gmol

Densitas

: 2,173 g/cm3

Melting point

: 270 ºC

Kemurnian

: min 99,9 %

Impuritas

: max 0,1 %

Konsep Proses

2.2.1 Dasar Reaksi Reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu reaksi antara larutan Sodium Carbonat dengan Carbon Dioksida sehingga menghasilkan Sodium Bicarbonat. Reaksi : Na2CO3 + H2O + CO2 Sodium Carbonat

Air

Carbon Dioksida

2NaHCO3 Sodium Bicarbonat

Reaksi yang terjadi adalah eksotermis dan merupakan reaksi irreversible, dan dijalankan secara isotermis pada suhu 400C dan tekanan 3 atm.

2.2.2. Mekanisme Reaksi Menurut Levenspiel, 1999, reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat merupakan reaksi heterogen pada fase gas–cair. Untuk mengetahui mekanisme reaksi dalam reaksi fase gas-cair terlebih dahulu harus

commit to user





mengetahui faktor yang paling berpengaruh dalam proses yaitu: reaksi kimia, transfer massa maupun keduanya. Faktor yang paling berpengaruh dalam proses bisa diketahui dengan menghitung nilai Hatta Number (MH). 2

MH 

konversi maksimum di film transfer difusi melewati film

2

MH 

k .C B . A k AL2

Bila : MH > 2

=

reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan dengan transfer massa, sehingga transfer massa yang paling berpengaruh.

0,02 < MH < 2

=

transfer massa dan reaksi kimia sama – sama berpengaruh.

MH < 0,02

=

reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan transfer massa, sehingga reaksi kimia yang paling berpengaruh.

Dalam perhitungan diperoleh MH sebesar 0,09411, sehingga dapat dketahui bahwa transfer massa dan reaksi kimia sama-sama berpengaruh. Jadi reaksi terjadi di antara film dan badan cairan. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :

commit to user





CB

PA

Keterangan gambar : PA = tekanan larutan Na2CO3 CA = konsentrasi larutan Na2CO3 CB = konsentrasi CO2

CA

Gas

Gambar 2.1

Liquid

Skema Mekanisme Reaksi

2.2.3. Kondisi Operasi Menurut Shreve 1956, pembuatan Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO2 dilakukan dalam reaktor gelembung (bubble reactor) pada suhu 40 °C dan pada tekanan 3 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Pembuatan Sodium Bicarbonat ini memiliki konversi 98 % dan diperoleh kemurnian produk sebesar 99,9%.

2.2.4. Tinjauan Termodinamika Menurut Perry 1999, untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan secara eksotermis atau endotermis, maka perlu pembuktian dengan menggunakan panas reaksi (ΔH) pada reaksi 3 atm. Panas reaksi (ΔH) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: ΔH° = Σ ΔH°f produk - Σ ΔH°f reaktan Persamaan reaksi : Na2CO3 + H2O + CO2

2NaHCO3

commit to user





Data-data harga ΔH°f untuk masing-masing komponen pada 298°K adalah: ΔH°f Na2CO3

= -275.230 kcal/kmol

ΔH°f H2O

= -57.796 kcal/kmol

ΔH°f CO2

= -94.052 kcal/kmol

ΔH°f NaHCO3


Jika ΔH = (-) maka reaksi bersifat eksotermis Jika ΔH = (+) maka reaksi bersifat endotermis = Σ ΔH°f produk - Σ ΔH°f reaktan

ΔH° reaksi

= 2(-222.100 ) – ((-275.230)+(-57.796)+(94.052)) = -17.220 kcal/kmol

Menurut Yaws, 1999, dari harga ΔH sebesar -17.220 kcal/kmol dapat disimpulkan bahwa reaksi ini adalah eksotermis. Untuk mengetahui reaksi pembuatan

Sodium

Bicarbonat

termasuk

reaksi

reversible

irreversible, maka harus dihitung harga tetapan kesetimbangan (K) Diketahui data-data sebagai berikut : ΔG°f Na2CO3


ΔG°f H2O

= -54.635 kcal/kmol

ΔG°f CO2

= -94.260 kcal/kmol

ΔG°f NaHCO3


commit to user


atau




Perubahan energi Gibbs reaksi dapat dihitung dengan persamaan : ΔG°reaksi

= Σ ΔG°f produk - Σ ΔG°f reaktan =2 (-202.870) – ((-251.360)+(-54.635)+(-94.260)) = -22.949 kcal/kmol

ΔG°reaksi 1 ln K 

= -RT ln K - 22.949 kcal/kmol ΔG  - RT  1,987kca/mol.K  298,15K

= 38,737 = 6,66 x 1016

K

Untuk harga tetapan kesetimbangan pada T = 313,15 K

 K  ΔHo ln     K1  - R Kreaksi

1 1      T T1 

= 1,654 x 1016

Dari perhitungan diatas tampak bahwa harga K sangat besar, sehingga reaksi yang terjadi merupakan reaksi irreversible. 2.2.5. Tinjauan Kinetika Proses pembuatan Sodium Bicarbonat merupakan reaksi eksotermis. Reaksi yang terjadi : Reaksi Na2CO3 + H2O + A

+

CO2 B

Reaksi di atas merupakan reaksi tunggal : Dapat dituliskan : -rA = k x CA x CB


commit to user

2NaHCO3 C




Dari perhitungan yang terlampir diperoleh nilai k sebesar : = 3,021 m3/kmol.menit = 0,05035 m3/kmol.s = 181,3 m3/kmol.jam 2.3.

Diagram Alir Proses dan Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.2 2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.3 2.3.3. Diagram Alir Proses Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.4

commit to user





commit to user





commit to user





commit to user





2.3.4. Langkah Proses Secara garis besar, langkah proses pembuatan Sodium Bicarbonat dapat dibagi menjadi 3 tahap utama : 1.Tahap penyiapan bahan baku 2.Tahap reaksi 3.Tahap pemurnian produk 2.3.4.1

Tahap Penyiapan Bahan Baku Sodium Carbonat yang disimpan fase padat pada suhu 30°C dan tekanan 1 atm diumpankan ke Mixer-01 dicampur dengan air dari Tangki01 pada suhu 30 °C di tambah arus recycle 7, diaduk hingga menjadi larutan jenuh Na2CO3.

2.3.4.2

Tahap Reaksi Pembentukan Sodium Bicarbonat Umpan reaktor dari Mixer-01 dipompakan

ke dalam

reaktor

menggunakan bantuan pompa (P-02). Gas CO2 diumpankan pada tekanan 3,42 atm dan suhu 40°C melalui bagian bawah reaktor, dimana gas CO2 sebelumnya dilewatkan ekspander (E-01) dan dipanaskan dengan heat exchanger (HE-01). Didalam reaktor gelembung terjadi reaksi

antara

larutan Na2CO3 dan gas CO2 membentuk NaHCO3. Reaksi berlangsung secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor tetap pada 40°C. Pendingin reaktor menggunakan air yang masuk pada suhu 30°C dan keluar pada suhu 35°C. Untuk menjaga tekanan didalam reaktor tetap 3 atm, reaktor dilengkapi dengan exhaust valve yang akan membuang gas CO2 sisa ke atmosfer. Produk yang diperoleh dari reaktor

commit to user





adalah Sodium Bicarbonat, produk samping berupa air, serta sisa reaktan berupa Sodium Carbonat. Dimana hasil samping ini digunakan kembali sebagai umpan Mixer-01 (recycle). Produk reaktor kemudian diumpankan ke unit pemurnian. 2.3.4.3

Tahap Pemurnian Produk Produk reaktor, diumpankan ke Rotary filter (RDVF-01) untuk dipisahkan dari filtratnya, NaHCO3 yang terbawa filtrat ikut dimasukkan ke mixer (M-01) dengan menggunakan pompa (P-03) sehingga tidak ada yang terbuang. Cake yang terbentuk mengandung air dengan kadar 5% berat cake. Cake keluar filter diangkut dengan menggunakan screw conveyor (SC) kemudian dikeringkan di dalam Rotary dryer (RD-01) dengan menggunakan udara panas pada suhu 1750C dan tekanan 1 atm. Udara diperoleh dari lingkungan dengan blower (B-01) dan dipanaskan dalam heat exchanger (HE-02) sampai suhu 1750C dan dialirkan ke Rotary dryer (RD-01). Debu NaHCO3 yang terbawa keluar udara ditangkap kembali dengan Cyclone (C-01) sekitar 90% berat dan bersama hasil keluaran Rotary dryer (RD-01) diangkut dengan belt conveyor (BC-02) dan Bucket elevator (BE-01) ke Silo produk (S-02) yang kemudian langsung dikemas di unit pengemasan produk.

2.4.

Neraca Massa dan Neraca Panas Produk

: Sodium Bicarbonat 99,9% berat

Kapasitas perancangan

: 100.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

commit to user





2.4.1. Neraca Massa a. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01) Tabel 2.1. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01) Komponen Arus 1 Na2CO3 H2 O

OUTPUT

INPUT (kg/jam) Arus 2

(kg/jam) Arus 7

7.964,720 15,961

2.002,359

Arus 3

162,545

8.127,266

23.143,493

25.161,813

127,538

127,538

23.433,577

33.416,617

NaHCO3 CO2 Udara Jumlah

7.980,682

2.002,359 33.416,617

33.416,617

b. Neraca Massa di Reaktor (R) Tabel 2.2. Neraca Massa di Reaktor (R) Komponen


Arus 4

OUTPUT (kg/jam) Arus 5

Arus 6

Na2CO3

8.127,266

162,545

H2 O

25.161,813

23.808,033

127,538

12.753,801

NaHCO3 CO2 Udara

3.969,315

661,552

3.969,315

661,552

3,363 Jumlah

33.416,617

37.385,932

commit to user


36.724,379

37.385,932




c. Neraca Massa di Rotary Filter (RDVF-01) Tabel 2.3. Neraca Massa di Rotary Filter 1 (MD-01) INPUT Komponen

OUTPUT (kg/jam)

(kg/jam) Arus 6

Na2CO3

Arus 7

Arus 8

162,545

162,545

H2 O

23.808,033

23.143,493

664,540

NaHCO3

12.753,801

127,538

12.626,263

23.433,577

13.290,803

CO2 Udara Jumlah

36.724,379

36.724,379

d. Neraca Massa Rotary Dryer (RD-01) Tabel 2.4. Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01) Komponen


Arus 9


Arus 11

Na2CO3 H2 O NaHCO3

664,540

12,513

652,028

12.626,263

12.500,000

126,263

CO2 Udara

Jumlah

28.866,091 13.290,803 28.866,091 42.156,894

commit to user


28.866,091 12.512,513

29.644,381

42.156,894




e. Neraca Massa Cyclone (C-01) Tabel 2.5. Neraca Massa di Cyclone (C-01) INPUT Komponen

(kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Arus 11

Arus 12

Arus 13

652,028

651,914

0,114

126,263

12,626

113,636

Na2CO3 H2 O NaHCO3 CO2 Udara

28.866,091

Jumlah

29.644,381

28.866,091 29.530,631 113,750 29.644,381

f. Neraca Massa Bucket Elevator (BE-01) Tabel 2.6. Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-01) Komponen

Arus 10

Arus 13


12,513

0,114

12,626

12.500,000

113,636

12.613,636

12.512,513

113,750

INPUT (kg/jam)

Na2CO3 H2 O NaHCO3 CO2 Udara Jumlah

12.626,263

commit to user


12.626,263




NERACA MASSA TOTAL Tabel 2.7. Neraca Massa Total INPUT (kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Komponen Arus 1 Na2CO3

Arus 4

Arus 9

Arus 5

Arus 12

Arus 14

7.964,720 15,961

H2O

Arus 2

2.002,359

651,914

NaHCO3

12,626

CO2

3.969,315

Udara 2.002,359

3.969,315

28.866,091

28.866,091 661,552

29.530,631

Jumlah 42.818,446

commit to user


12.613,636

661,552 28.866,091

7.980,682

12,626

42.818,446

12.626,263

Na2CO3 H2O

1

Jurusan Teknik Kimia UNS 1 atm 40 C

MIXER

2

3

Na2CO3 H2O NaHCO3

Gambar 2.5

H2O umpan

4

commit to user 7

1 atm 40 C

FILTER

8

NaHCO3 H2O

11

NaHCO3 H2O udara

udara

9

1 atm 70 C

DRYER

LOOP 2

Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat

6

Na2CO3 H2O NaHCO3

Na2CO3 NaHCO3 H2O

3 atm 40 C

REAKTOR

5

CO2

LOOP 1

10

NaHCO3 H2O

NaHCO3 H2O

14

BIN PRODUK

13

NaHCO3 H2O

1 atm 40 C

CYCLONE

12

NaHCO3 H2O udara

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id


43




2.4.2. Neraca Panas Basis perhitungan : 1 jam a. Neraca Panas di Mixer 01 (M-01) Tabel 2.8. Neraca Panas di Mixer 1 (M-01) Komponen

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

Arus 1

66.065,192

Arus 2

41.957,434

Arus 7

1.460.195,616

Arus 3 Jumlah

1.568.218,242 1.568.218,242

1.568.218,242

b. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01) Tabel 2.9. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01) Komponen Arus 4a

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

17.357,945

Arus 4b

4.434,950

Panas karena Ekspansi Jumlah

12.922,995 17.357,945

commit to user


17.357,945




c. Neraca Panas di HE 01 Tabel 2.10. Neraca Panas di HE-01 Komponen

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

Arus 4b

4.434,950

Arus 12

6.083.549,148

Arus 4

45.917,504

Beban Arus 12 a Jumlah

6.042.066,594 6.087.549,098

6.087.549,098

d. Neraca Panas di Reaktor (R-01) Tabel 2.11. Neraca Panas di reaktor (R-01) Komponen Umpan arus 3

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

1.568.218,242

Udara arus 4

45.917,504

Panas Reaksi

2.106.905,864

Arus 5

8.714,451

Arus 6

1.819.587,621

Panas yang diserap

1.892.739,538

Jumlah

3.721.041,610

commit to user


3.721.041,610




e. Neraca Panas di Rotary Filter-01 Tabel 2.12. Neraca Panas di Rotary Filter (RDVF-01) Komponen Arus 6

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

1.819.587,621

Arus 7

1.460.195,616 359.392,006

Arus 8 Jumlah

1.819.587,621

1.819.587,621

f. Neraca Panas di HE- 02 Tabel 2.13. Neraca Panas di HE-02 Komponen

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

Arus 9a

2.735.447,955

Arus 9

4.245.269,517

Panas yang ditambahkan Jumlah

6.980.717,472 6.980.717,472

6.980.717,472

g. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01) Tabel 2.14. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01) Komponen

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

Arus 8

359.392,006

Arus 9

6.980.717,472

Arus 10

1.108.484,581

Arus 11

6.093.611,581

Panas yang hilang

138.012,946

commit to user





Jumlah

7.340.109,478

7.340.109,478

h. Neraca Panas di Cyclone (C-01) Tabel 2.15. Neraca Panas di Cyclone (C-01) Komponen Arus 11

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

6.093.611,950

Arus 12

6.083.549,148

Arus 13

10.062,803

Jumlah

6.093.611,950

6.093.611,950

i.Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01) Tabel 2.16. Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01) Komponen

Panas Masuk

Panas Keluar

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)

Arus 10

1.108.484,581

Arus 13

10.062,803

Arus 14 Jumlah

1.118.547,384 1.118.547,384

commit to user


1.118.547,384




NERACA PANAS TOTAL Tabel 2.17. Neraca Panas Total PANAS MASUK

PANAS KELUAR

(KJ/Jam)

(KJ/Jam)

Komponen Arus

Arus

Sodium Carbonat

1

Air

2

66.065,192 41.957,434

Carbon Dioksida

4a

17.357,945

Udara

9a

2.735.447,955

HE-02

4.245.269,517

Panas Reaksi R-01

2.106.905,864

Carbon Dioksida

5

Sodium Bicarbonat

14

1.118.547,384

HE-01

12

6.042.066,594

Panas Exp-01

8.714,451

12.922,995

Panas hilang di RD-01

138.012,946

Panas di buang di R-01

1.892.739,538

TOTAL

9.213.003,908

commit to user


9.213.003,908


commit to user

CO2

H2O

Na2CO3

4a

EV-01

2

1

4b

12a

12

HE-01

3

2

Gambar 2.6

M-01

7

UDARA

6

9a

HE-02

Condensat

7

RDVF01

9

8

11

9

RD-01

Diagram arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat

4

P. Reaksi

4

R-01

5

Pendingin

10

S-02

14

13

C-01

12

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id


49




2.5.

Lay Out Pabrik dan Peralatan

2.5.1. Lay Out Pabrik Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah : 1.

Pabrik Sodium Bicarbonat ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2.

Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

3.

Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.

4.

Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door.

5.

Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :

commit to user





a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual b. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. e. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.

commit to user


(Vilbrant, 1959)




N W

E S

TRUK TRUK

commit to user





2.5.2 Lay Out Peralatan Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik Sodium Bicarbonat, antara lain : 1.

Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.

2.

Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3.

Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

4.

Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan.

commit to user





commit to user





BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Reaktor Kode

:R

Fungsi

: Sebagai tempat berlangsungnya reaksi antara reaktan utama Sodium Carbonat dengan CO2, membentuk Sodium Bicarbonat sebagai produk utama, dan air sebagai hasil samping.

Tipe

: Bubble reactor (reaktor gelembung)

Jumlah

:1

Volume

: 25,171 m3

Kondisi Operasi

: T = 40 ºC P = 3 atm

Waktu Tinggal

: 1 jam

Material

: Low-alloy steel SA-204 grade C

Diameter

: 3,167 m

Tinggi

: 2,848 m

Tebal shell

: 0,75 in

Jenis head

: elliptical dished head

Tebal head

: 0,75 in

Tinggi head

: 0,903 m

Tinggi Total

: 5,080 m


commit to user




Luas lubang masuk (orifice)  Diameter

: 0,003 m

 Jumlah

: 102.573,776 buah

Pendingin  Tipe

: Coil

 Bahan

: Stainless stell 308

 Susunan

: Helix (single)

 Tinggi Coil

: 2,944 m

 Volume Coil

: 0,314 m3

Pipa pemasukan dan pengeluaran  Pipa pemasukan reaktan cair IPS

: 4 in

OD

: 4,5 in

ID

: 3,826 in

SN

: 80

 Pipa pemasukan reaktan gas IPS

: 8 in

OD

: 8,625 in

ID

: 7,625 in

SN

: 80

 Pipa pengeluaran produk cair IPS

: 6 in

OD

: 6,625 in

commit to user





ID

: 5,761 in

SN

: 80

 Pipa pengeluaran produk gas IPS

: 4 in

OD

: 4,5 in

ID

: 4,026 in

SN

: 40

3.2. Mixer 01 Kode

: M-01

Fungsi

: Mencampur Sodium Carbonat dan Air

Tipe

: Tangki berpengaduk, silinder tegak dengan torispherical head

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T out = 38,18 oC P

= 1 atm

Material

: SA-283 grade C

Volume

: 8,8 m3

Diameter

: 2,2283 m

Tinggi

: 2,2283 m

Tebal shell

: 0,25 in

Tebal head

: 0,313 in

Tinggi head

: 0,1527 m

commit to user





Tinggi total

: 3,1185 m

Pengaduk  Jenis pengaduk : Flat Blade Turbine dengan baffle  Jumlah Pengaduk: 1 buah  Diameter

: 0,7428 m

 Kecepatan

: 30 rpm

 Daya

: 0,05 Hp

Pipa pemasukan dan pengeluaran  Pipa pemasukan Sodium Carbonat fresh feed



IPS

: 1,5 in

OD

: 1,9 in

ID

: 1,61 in

SN

: 40

Pipa pemasukan Air fresh feed IPS

: 1,25 in

OD

: 1,66 in

ID

: 1,278 in

SN

: 40

 Pipa pemasukan Filtrat hasil hasil filter / recycle (Arus 7) IPS

: 4 in

OD

: 4,5 in

ID

: 3,826 in

SN

: 80

commit to user





 Pipa pengeluran produk mixer M-01 IPS

: 12 in

OD

: 12,75 in

ID

: 12,09 in

SN

: 80

3.3. Filter Kode

: RDVF 01

Fungsi

: Memisahkan padatan produk keluaran reaktor dari cairan

Tipe

: Rotary Drum Vacum Filter

Jumlah

:1

Material

: Stainless steel 283 grade C

P

: 1 atm

Dimensi  Luas filter

: 32,365 m2

 Diameter Drum : 1,595 m 

Lebar Drum

: 2,393 m



Putaran filter

: 0,637 rpm



Power motor

: 35 hp

commit to user





3.4. Dryer Kode

: RD-01

Fungsi

: Mengurangi kadar cairan (air) hingga didapatkan NaHCO3 99,9%

Tipe

: Direct contact counter current Rotary dryer

Jumlah

:1

Material

: Carbon Steel SA-283 grade C

P

: 1 atm

Dimensi 

Diameter

: 2,66 m



Panjang

: 19,61 m



L/D

: 7,3837



Kecepatan putar : 2,7410 rpm



Power motor

: 20 hp

3.5. Cyclone 01 Kode

: C-01

Fungsi

: memisahkan produk NaHCO3 yang terbawa oleh aliran gas keluar rotary dryer.

Tipe

: Centrifugal cyclone

Dimensi 

Diameter

: 1,85 m

commit to user







Tinggi



Diameter pengeluaran gas



Diameter pengeluaran padatan : 0,685 m

: 7,316 m : 1,37 m

3.6. Tangki Air (T-01) Kode

: T-01

Fungsi

: Menyimpan Air selama 1 bulan

Tipe

: Tangki silinder vertikal, flat bottomed dan atap Torispherical

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 oC P = 1 atm

Material

: Carbon steel SA-283 grade C

Kapasitas

: 1734,79m3

Diameter

: 13,716 m

Tinggi

: 12,802 m

Tebal shell

: Course 1

= 1,125 in

Course 2

= 1 in

Course 3

=1 in

Course 4

= 0,875 in

Course 5

= 0,875 in

Course 6

= 0,75 in

Course 7

= 0,625 in

commit to user





Tebal head

: 0,438 in

Tinggi head

: 2,496 m

Tinggi total

: 15,298 m

3.7. Silo 01 Kode

: S-01

Fungsi

: Menyimpan bahan baku Na2CO3

Tipe

: Silinder tegak dengan bagian bawah cone 600

Material

: Carbon steel SA 283 grade C

Jumlah

:2

Kondisi operasi

: T = 30 °C P = 1 atm

Kapasitas

: 1.361,796 m3

Diameter

: 9,899 m

Tinggi

: 14,848 m

Tebal shell

: 0,4375 in

Tebal cone

: 0,5 in

Tinggi total

: 23,496 m

3.8. Silo 02 Kode

: S-02

Fungsi

: Menyimpan produk NaHCO3

commit to user





Tipe

: Silinder tegak dengan bagian bawah cone 600

Material


Jumlah

:1

Kondisi operasi

: T = 30 °C P = 1 atm

Kapasitas

: 1.172,875 m3

Diameter

: 9,418 m

Tinggi

: 14,172 m

Tebal shell

: 0,4375 in

Tebal cone

: 0,5 in

Tinggi total

: 22,334 m

3.9. Exspander 01 Kode

: EX-01

Fungsi

: Menurunkan tekanan CO2 yang akan masuk ke reaktor.

Jumlah

:1

3.10. Heat Exchanger 01 Kode

: HE-01

Fungsi

: Memanaskan CO2 masuk reaktor

Jenis

: Double pipe heat exchanger

Beban panas

: 45.349,299 Btu/jam

commit to user





Luas transfer panas

: 41,76 ft2

Tube 

Fluida

: Fluida panas hasil keluaran cyclone



Kapasitas

: 65.103,229 lb/jam



Material




Suhu

: T in

= 84,80 oC

Tout

= 77,82 oC



OD tube

: 1,66 in



Delta P

: 0,0000223 Psi

Anulus 

Fluida

: Fluida dingin CO2 umpan reaktor



Kapasitas

: 8.750,751 lb/jam



Material

: Carbon Steel SA 283 grade C



Suhu

: T in

= 26,28 oC

T out = 40 oC 

ID Anulus

: 2,067 in



Jumlah Hairpin

:4



Delta P

: 0,0496 Psi



Panjang Anulus

: 12 ft

Uc

: 26,80388 Btu/j.F.ft2

Ud

: 12,54585 Btu/j.F.ft2

Rd required

: 0,002 j.F.ft2/Btu


commit to user




: 0,00269 j.F.ft2/Btu

Rd 3.11. Heat Exchanger 02 Kode

: HE-02

Fungsi

: Memanaskan udara sebagai umpan rotary dryer

Tipe

: Shell and tube heat exchanger

Beban panas

: 4.023.723,311 Btu/jam

Luas transfer panas

: 1576,19 ft2

Tube 

Fluida

: Udara



Kapasitas

: 63.638,184 lb/jam



Material




Suhu

: T in Tout

= 30 oC = 175 oC



OD tube

: 1 in



Susunan

: Triangular pitch



BWG

: 18



Pitch

: 1,25 in



Panjang tube

: 16 ft



Delta P

: 0,008 Psi

Shell 

Fluida

: Fluida panas Steam



Kapasitas

: 4.680,731 lb/jam



Material


: Carbon Steel SA 283 grade C

commit to user






Suhu

: T in

= 185 oC

T out = 185 oC 

ID shell

: 29 in



Passes

:1



Delta P

: 0,004 Psi

Uc

: 28,042 Btu/j.F.ft2

Ud

: 26,3 Btu/j.F.ft2

Rd required

: 0,002 j.F.ft2/Btu

Rd

: 0,00240 j.F.ft2/Btu

3.12. Belt Conveyor 01 Kode

: BC-01

Fungsi

: Mengangkut Na2CO3 dari silo untuk diumpankan ke Mixer

Tipe

: closed belt conveyor

Bahan

: Kanvas

Kapaitas

: 3,146 m3jam

Lebar belt

: 14 in

Panjang belt

: 16,487 m

Power motor

: 0,25 Hp

commit to user






: BC-02

Fungsi

: Mengangkut NaHCO3 keluaran RD untuk di umpankan ke silo

Tipe


Bahan

: Kanvas

Kapaitas

: 5,761 m3jam

Lebar belt

: 14 in

Panjang belt

: 5,88 m

Power motor

: 0,5 Hp


: BC-03

Fungsi

: Mengangkut NaHCO3 keluaran Cyclone untuk di umpankan ke silo

Tipe


Bahan

: Kanvas

Kapaitas

: 0,052 m3/jam

Lebar belt

: 14 in

Panjang belt

: 5,88 m

Power motor

: 0,05 Hp

commit to user





3.15. Screw Conveyor 01 Kode

: SC-01

Fungsi

: Memindahkan hasil filter/cake menuju ke Rotary dryer

Kapsitas

: 13,112 m3/Jam

Panjang Screw Conveyor

: 15 ft

Kecepatan putar

: 45 rpm

Power motor

: 1 Hp

3.16. Hopper 01 Kode

: H-01

Fungsi

: Tempat menampung Na2CO3 dari silo sebelum diumpankan ke Mixer

Tipe

: tangki silinder dengan conical bottom

Kapsitas

: 3,15 m3/Jam

Diameter

: 1,639 m

Tinggi total

: 1,932 m

3.17. Hopper 02 Kode

: H-02

Fungsi

: Tempat menampung NaHCO3 dari RD dan Cyclone sebelum diumpankan ke Silo-02

Tipe

: tangki silinder dengan conical bottom

commit to user





Kapsitas

: 5,81 m3/Jam

Diameter

: 2,012 m

Tinggi total

: 2,372 m

3.18. Bucket Elevator 01 Kode

: BE-01

Fungsi

: Memindahkan Na2CO3 ke Silo Bahan baku

Tipe

: Continuous bucket elevator

Kapsitas

: 1338,007 ton/Jam

Ukuran bucket

: 11x18x11,75 in

Kecepatan bucket

: 225 ft/menit

Power motor

: 5 Hp

3.19. Bucket Elevator 02 Kode

: BE-02

Fungsi

: Memindahkan NaHCO3 dari Belt Conveyor ke Hopper-02

Tipe

: Continuous bucket elevator

Kapsitas

: 12,63 ton/Jam

Ukuran bucket

: 8x5,5x7,75 in

Kecepatan bucket

: 150 ft/menit

Power motor

: 1,5 Hp

commit to user





3.20. Pompa 1 Kode

: P-01

Fungsi

: Mengalirkan H2O fresh feed dari T-01 ke Mixer

Tipe

: Sentrifugal

Jumlah

:1

Kapasitas (gpm)

: 10,304

Tenaga pompa

: 0,25 Hp

Tenaga motor

: 0,5 Hp

NPSH required

: 1,3474 ft

NPSH available

: 35,3181 ft

Pipa  IPS

: 11/4 in

 OD

: 1,66 in

 ID

: 1,278 in

 SN

: 80

3.21. Pompa 2 Kode

: P-02

Fungsi

: Mengalirkan output mixer-01 ke reaktor-01

Tipe

: Sentrifugal

Jumlah

:1

Kapasitas (gpm)

: 161,307

commit to user





Tenaga pompa

: 5 Hp

Tenaga motor

: 5 Hp

NPSH required

: 8,411 ft

NPSH available

: 35,781 ft

Pipa  IPS

: 4 in

 OD

: 4,5 in

 ID

: 3,826 in

 SN

: 80

3.22. Pompa 3 Kode

: P-03

Fungsi

: Mengalirkan hasil bawah RDVF-01 menuju ke Mixer-01

Tipe

: Sentrifugal

Jumlah

:1

Kapasitas (gpm)

: 120,6188

Tenaga pompa

: 1 Hp

Tenaga motor

: 1 Hp

NPSH required

: 6,9296 ft

NPSH available

: 43,4174 ft

Pipa  IPS

: 4 in

commit to user





 OD

: 4,5 in

 ID

: 3,826 in

 SN

: 80

commit to user





BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1.

Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di pabrik Sodium Bicarbonat yang dirancang antara lain : 1. Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut: a.

Air pendingin dan air proses

b.

Air umpan boiler

c.

Air konsumsi umum dan sanitasi

d.

Air pemadam kebakaran

2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas pada ( HE-02) 3. Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan untuk kebutuhan umum yang lain. 4. Unit pengadaan listrik

commit to user





Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik di-supplay dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk boiler dan generator cadangan. 6. Unit pengolahan limbah

4.1.1.

Unit Pengadaan Air Air umpan boiler, air proses, air pendingin, air pemadam kebakaran, air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI) yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

4.1.1.1. Air pendingin dan Air pemadam kebakaran Air pendingin yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT. KTI yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

commit to user





4.1.1.2. Air Umpan Boiler Untuk kebutuhan umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah air dari PT. KTI. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut: a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-larutan asam dan garam-garam terlarut b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale reforming) Pembentukan kerak disebsbkan karena kesadahan dan suhu yang tinggi, yang biasanya berupa garam-garam silikat dan karbonat c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming) Air

yang

biasanya

diambil

dari

proses pemanasan

bisa

menyebabkan foaming pada boiler, karena adanya zat-zat organik, anorganik, dan zat-zat tidak larut dalam jumlah yang besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi. Pengolahan Air Umpan Boiler Air yang berasal dari PT. KTI belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai air umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah-masalah, seperti: 

Pembentukan kerak pada boiler



Terjadinya korosi pada boiler



Pembentukan busa di atas perrmukaan dalam drum boiler

commit to user





Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi:

4.1.1.3.

a.

Filtrasi

b.

Demineralisasi

c.

Deaerasi

Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik : 

Suhu air sama dengan suhu lingkungan



Warna jernih



Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau

Syarat kimia: 

Tidak mengandung zat organik maupun zat anorganik



Tidak beracun

Syarat bakteriologis: 

Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen

4.1.1.4. Pengolahan Air Pengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan secara fisik dan kimia, penambahan desinfektan maupun penggunaan ion exchanger. Pengolahan air melalui beberapa tahapan:

commit to user





a. Unit demineralisasi Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca2+, Mg

, K+, Fe2+, Al3+, HCO3-,

2+

SO42-, Cl- dan lain-lain dengan bantuan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan boiler dan lainnya sebagai air proses. Demineralisasi diperlukan karena air umpan ketel dan air proses membutuhkan syarat-syarat sebagai berikut: 

Tidak menimbulkan kerak pada boiler maupun pada tube alat



Penukar panas jika steam digunakan sebagai pemanas. Kerak akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi.



Babas dari semua gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi, terutama gas O2 dan gas CO2

Air diumpankan ke cation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg

2+

, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air

umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis hydrogen-zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+ yang ada pada resin. Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka air keluaran cation exchanger mempunyai pH rendah (3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm. FMA merupakan salah satu parameter untuk mengukur tingkat kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm,

commit to user





apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H2SO4 dengan konsentrasi 4 %. Air kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion

(HCO3-, SO42-, Cl-,

NO3+, dan CO3-) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anion-anion dalam air umpan ditukar dengan ion OH- dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan. Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5 ppm. Kandungan silica pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air proses dan sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator b. Unit deaerator Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gas-gas terlarut terutama O2. Gas-tersebut dihilangkan dari unit deaerator karean menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm. Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah,

commit to user





mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi yang terjadi adalah: N2H4 (aq) + O2

N2 + 2 H2O

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air KTI 4.1.1.5. Kebutuhan air a. Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam kebakaran Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam kebakaran dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air pemadam Nama Alat lb/jam kg/jam Air proses 4.004,718 2.002,359 R-01 Pemadam Total

220.151,598

110.075,799

44.030,32

22.015,160

260.090,858

118.008,556

commit to user





Jumlah air yang dibutuhkan sebagai air proses, media pendingin untuk coil pendingin, maupun air pemadam kebakaran adalah sebesar = 118.008,556 kg/jam b. Kebutuhan Air untuk Steam Kebutuhan Air untuk steam dapat dilihat pada table berikut: Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam Alat Kebutuhan (kg/jam) HE-02 1.842,827 Jumlah air

1.842,827

Kebutuhan air untuk steam = 1.842,827 kg/jam Diperkirakan air yang hilang sebesar 20% sehingga kebutuhan make up air untuk steam = 442,278 kg/jam c. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Kebutuhan (m3/jam) Perkantoran 0,5 Laboratorium

0,1042

Hidran/Taman

0,4167

Perumahan

1.6667

Jumlah air

2,688

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi = 2,688 m3/jam = 2.687,500 Kg/jam Total air yang disuplay dari PT. KTI = make up air umpan boiler + air konsumsi = 121.760,596 Kg/jam

commit to user





4.1.2. Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik Sodium Bicarbonat ini digunakan sebagai pemanas HE. Steam yang dihasilkan dari boiler ini merupakan saturated steam dengan suhu 185 °C dan tekanan 11,224 atm. Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10%. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 2.027,110 Kg/jam. Spesifikasi boiler: Kode

: BO-01

Jenis

: Boiler pipa api

Jumlah

: 1 buah

Heating surface

: 1.173,9664 ft2

Rate of steam

: 4.469,007 lb/jam

Tekanan steam

: 11,224 atm

Suhu steam

: 185 °C

Efisiensi

: 80%

Bahan bakar

: Batubara

Kebutuhan bahan bakar

: 204,682 kg/jam

4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk perancangan pabrik Sodium Bicarbonat ini diperkirakan sebesar 100 m3/jam, tekanan 6,8 atm dan suhu

commit to user





30 °C. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silika untuk menyerap air Spesifikasi kompressor yang dibutuhkan: Kode

: KU-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis

: Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 100 m3/jam

Tekanan suction

: 1 atm

Tekanan discharge

: 6,8 atm

Efisiensi

: 80%

Daya kompressor

: 15 Hp

4.1.4. Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik Sodium Bicarbonat ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung secara kontinyu, meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan adalah generator bolak-balik karena tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar dan tegangannya dapat dinaikan atau diturunkan sesuai kebutuhan. Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 2. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

commit to user





3. Listrik untuk penerangan 4. Listrik untuk AC Besarnya kebutuhan listrik masing-masing keperluan di atas dapat diperkirakan sebagai berikut: 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas Kebutuhan listrik untuk keperluan proses and keperluan pengolahan air diperkirakan sebagai berikut: Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas Tabel 4.4 Nama Alat Jumlah HP Total HP PP-01 2 0,5 0,5 PP-02 2 5 5 PP-03 2 1 1 PU-01 2 10,00 10,00 PU-02 2 2,50 2,50 PU-03 2 1,00 1,00 PU-04 2 1,25 1,25 PU-05 2 0,75 0,75 PU-06 2 1,00 1,00 PU-07 2 0,50 0,50 PS-01 1 97,83 97,83 RD-01 1 18,0 18 Jumlah 16 139,33 Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 139,33 Hp = 114,29 kW

commit to user



digilib.uns.ac.id

84

Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO2 Kapasitas 100.000 ton/tahun

2. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi Diperlukan menggunakan tenaga listrik sebesar 10 kW 3. Listrik untuk penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan;

L

a .F U. D

Dengan: L

: Lumen per outlet

a

: Luas area, ft2

F

: Foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 3th ed)

U

: Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 3th ed)

D

: Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 3th ed)

Perhitungan jumlah lumen dapat dilihat pada tabel 4.6 Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan : Bangunan Luas, m2 Luas, ft2 F U D Pos keamanan 26 279,85 20 0,42 0,75 Parkir 640 6888,74 10 0,49 0,75 Musholla 64 688,87 20 0,55 0,75 Kantin 80 861,09 20 0,51 0,75 Kantor 800 8610,92 35 0,6 0,75 Ruang kontrol 200 2152,73 40 0,56 0,75 Laboratorium 200 2152,73 40 0,56 0,75 Proses 1500 16145,47 30 0,59 0,75 Utilitas 1000 10763,65 10 0,59 0,75 Ruang generator 192 2066,62 10 0,51 0,75 Bengkel 144 1549,97 40 0,51 0,75 Garasi 220 2368,00 10 0,51 0,75 Gudang 100 1076,36 5 0,51 0,75 Pemadam 144 1549,97 20 0,51 0,75 Tangki bahan baku 500 5381,82 10 0,51 0,75 Tangki produk 500 5381,82 10 0,51 0,75 Jalan dan taman 2544 27382,72 5 0,55 0,75 Area perluasan 1000 10763,65 5 0,57 0,75 Jumlah 9854 106064,99

F/U.D Lumen 63,49 17768,56 27,21 187448,57 48,48 33399,93 52,29 45024,41 77,78 669738,14 95,24 205021,88 95,24 205021,88 67,80 1094608,34 22,60 243246,30 26,14 104,58 26,14 13,07 52,29

54029,30 162087,89 61908,57 14070,13 81043,94

26,14 26,14

140701,29 140701,29

12,12 11,70

331911,78 125890,63 3813622,82

commit to user

PENDAHULUAN

I 84


digilib.uns.ac.id

85


Untuk penerangan luar ruangan

= 457.802,4 lumen

Untuk penerangan dalam bangunan

= 3.335.820,4 lumen

Untuk semua area luar bangunan direncanakan menggunakan lampu merkuri 100 Watt, dimana lumen output tiap lampunya 3000 lumen/buah. Jadi jumlah lampu luar ruangan = 457.802,4/3000 = 153 buah Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu flourescent 40 Watt, dimana satu lampu instant Starting Daylight 40 W mempunyai lumen output = 1920 lumen/buah Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 3.335.820,4/1920 = 1748 buah Total daya penerangan adalah

= (40 W x 1748 + 100 W x 153) = 85,17 kW

No 1.

Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik Kebutuhan Listrik Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

2.

Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

3.

Listrik untuk penerangan

Tenaga Listrik, kW 114,29 10 85,17

Total

224,46

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapakan harus mempunyai output sebesar 180 kW Dipilih menggunakan generator dengan daya 190 kW

commit to user PENDAHULUAN

I 85


digilib.uns.ac.id

86


Spesifikasi generator yang diperlukan: Kode

: GU-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan listrik

Jenis

: AC Generator

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 190 kW

Tegangan

: 220/360 V

Efisiensi

: 80%

Bahan bakar

: Solar

Kebutuhan bakan bakar

: 22,471 L/Jam

4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah batubara untuk boiler dan solar untuk generator. Pemilihan Batubara sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan: 1. Mudah didapat 2. Lebih ekonomis 3. Mudah dalam penyimpanan Bahan bakar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut:  Batubara Heating Value

: 25000 Btu/kg

Efisiensi bahan bakar

: 80 %


I 86


digilib.uns.ac.id

87


Efisiensi boiler

: 80%

 Solar Heating Value

: 18800 Btu/lb

Efisiensi

: 80%

Sp. Gravity

: 0,6891

Densitas

: 54,319 lb/ft3

Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut: a.

Kebutuhan bahan bakar untuk boiler Kapasitas boiler

= 3.274.911,338 Btu/jam

Kapasitas alat

Bahan bakar =

Eff. .h Kebutuhan bahan bakar b.

= 204,682 kg/jam

Kebtuhan bahan bakar untuk generator Kapasitas generator

= 190 kW

Kapasitas alat

Bahan bakar =

Eff. ρ.h Kebutuhan bahan bakar

= 22,471 L/jam

4.1.6. Unit Pengolahan Limbah Limbah yang dihasilkan dari pabrik Sodium Bicarbonat ini adalah limbah hasil pembakaran batubara. Limbah yang dihasilkan dari


I 87


digilib.uns.ac.id

88


pembakaran ini adalah gas buang pembakaran dan abu terbang (fly ash). Limbah ini perlu penangan khusus agar tidak mencemari lingkungan. Maka dilakukan penangan sebagai berikut : 

Abu terbang (fly ash) Untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak lingkungan. Saat ini abu terbang umumnya abu terbang digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu campuran pembuat beton, selain itu abu terbang memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam : o Penyususn beton untuk jalan dan bangunan o Penimbun bekas lahan pertambangan o Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization) o Konversi menjadi zeolit dan absorben



Gas buang Untuk mengurangi kandunga NOx yang terlepas ke udara, dengan mengunakan teknologi baru. Teknologi ini bekerja seperti “scrubber” yang membersihkan NOx dari flue gas (asap) dari boiler batubara. Alat ini menggunakan bahan kimia khusus yang disebut katalis untuk mengurangi bagian NOx menjadi gas tidak terpolusi.

4.2.

Laboratorium Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut digunakan untuk evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian mutu.


I 88


digilib.uns.ac.id

89


Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk. Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi. Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang mempunyai tugas pokok antara lain : a.

Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk

b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan nonshift. 1. Kelompok shift Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya,


I 89


digilib.uns.ac.id

90


kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 3 shift dalam 4 regu kerja. Masing – masing shift bekerja selama 8 jam. 2. Kelompok nonshift Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara lain : a. Menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium b. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1.

Laboratorium fisik

2.

Laboratorium analitik

3.

Laboratorium penelitian dan pengembangan

4.2.1. Laboratorium Fisik Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat – sifat bahan baku, produk, dan air. Pengamatan yang dilakukan yaitu antara lain : 

specific gravity



kandungan air

4.2.2. Laboratorium Analitik


I 90


digilib.uns.ac.id

91


Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk mengenai sifat – sifat kimianya. Analisa yang dilakukan antara lain : 

kadar kandungan kimiawi dalam produk



kandungan logam

4.2.3. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya : 

diversifikasi produk



perlindungan terhadap lingkungan

4.2.4. Prosedur Analisa Bahan Baku 4.2.4.1.Densitas Alat : Piknometer Cara pengujian

:

 Menimbang piknometer kosong  Menuang sampel ke dalam piknometer, selanjutnya ditutup (usahakan tidak terbentuk gelembung).  Menimbang piknometer yang berisi sampel 4.2.5. Prosedur Analisa Produk 4.2.5.1.Infra red Spectrofotometer (IRS). Mengambil sampel Sodium Bicarbonat secukupnaya kemudian dianalisa langsung menggunakan Infra red Spectrofotometer (IRS). Dengan alat ini


I 91


digilib.uns.ac.id

92


dapat ditentukan kandungan gugus organik yang tersusun, apakah sudah memenuhi kriteria sebagai produk atau belum. 4.2.6. Analisa Air Air yang dianalisis antara lain: 1. Air baku 2. Air proses 3. Air demineralisasi 4. Air umpan boiler 5. Air limbah Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan klorin, tingkat kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan konduktivitas air. Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain: 1. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air 2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa teralrut dalam air 3. Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, sulfat, hidrazin, turbiditas, kadar fosfat, dan kadar sulfat 4. Peralatan titrasi, untuk mengetaui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan alkalinitas. 5. Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut dalam air


I 92


digilib.uns.ac.id

93


Air demineralisasi yang dihasilkan unit demineralisasi juga diuji oleh laboratorium ini. Parameter yang diuji antara lain pH, konduktivitas dan kandungan silikat (SiO2), kandungan Mg2+, Ca2+


I 93


digilib.uns.ac.id

94


BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1. Bentuk Perusahaan Bentuk perusahaan yang direncanakan pada prarancangan pabrik Sodium Bicarbonat ini adalah Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas merupakan bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan saham, dimana tiap sekutu turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan dari perusahaan atau perseroan terbatas tersebut dan orang yang memiliki saham berarti telah menyetorkan modal ke perusahaan, yang berarti pula ikut memiliki perusahaan. Dalam perseroan terbatas, pemegang saham hanya bertanggung jawab menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap saham. Pabrik Sodium Bicarbonat yang akan didirikan mempunyai : 

Bentuk perusahaan

: Perseroan Terbatas (PT)



Lapangan Usaha

: Industri Sodium Bicarbonat



Lokasi Perusahaan

: Cilegon, Banten, Jawa Barat

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor, antara lain (Widjaja, 2003) : 1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar modal atau perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang berkepentingan seperti badan usaha atau perseorangan.


I 94


digilib.uns.ac.id

95


2. Tanggung jawab

pemegang saham bersifat terbatas, artinya

kelancaran produksi hanya akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga gangguan dari luar dapat dibatasi. 3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi berserta stafnya, dan karyawan perusahaan. 4. Mudah mendapat kredit bank dengan jaminan perusahaan yang sudah ada. 5. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris. 6. Efisiensi dari manajemen Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman. 7. Lapangan usaha lebih luas Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya. 8. Merupakan bidang usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang terpisah dari kekayaan pribadi 9. Mudah bergerak di pasar modal


I 95


digilib.uns.ac.id

96


5.2. Struktur Organisasi Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dapat dijadikan pedoman, antara lain (Widjaja, 2003) : 

Pendelegasian wewenang



Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas



Pembagian tugas kerja yang jelas



Kesatuan perintah dan tanggung jawab



Sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan



Organisasi perusahaan yang fleksibel

Dengan berpedoman terhadap asas - asas tersebut, maka dipilih organisasi kerja berdasarkan Sistem Line and Staff. Pada sistem ini, garis wewenang lebih sederhana, praktis dan tegas. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orangorang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan. Menurut Djoko (2003), ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi kerja berdasarkan sistem garis dan staff ini, yaitu :


I 96


digilib.uns.ac.id

97


1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan. 2. Sebagai staff, yaitu orang - orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran saran kepada unit operasional. Dewan Komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan) dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Produksi membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan bagian umum. Kedua direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing - masing seksi (Widjaja, 2003). Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut : a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya


I 97


digilib.uns.ac.id

98


b. Penempatan tenaga kerja yang tepat c. Pengawasan,

evaluasi

dan

pengembangan

perusahaan

serta

manajemen perusahaan yang lebih efisien. d. Penyusunan program pengembangan manajemen e. Menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada f.

Mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila tebukti kurang lancar.

Struktur organisasi pabrik Sodium Bicarbonat dapat dilihat pada gambar 5.1

5.3. Tugas dan Wewenang 5.3.1. Pemegang Saham Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. Para pemilik saham adalah pemilik perusahaan. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk perseroan terbatas adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada RUPS tersebut para pemegang saham berwenang (Widjaja, 2003) : 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan Direksi 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta laba rugi tahunan perusahaan


I 98


digilib.uns.ac.id

99


Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik Sodium Bicarbonat

5.3.2. Dewan Komisaris Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik saham.


I 99


digilib.uns.ac.id

100


Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi (Widjaja, 2003) : 1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran 2. Mengawasi tugas - tugas direksi 3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting 5.3.3. Dewan Direksi Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama membawahi Direktur Teknik dan Produksi, serta Direktur Keuangan dan Administrasi. Tugas-tugas Direktur Utama meliputi : 1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggung jawabkan pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham. 2. Menjaga

kestabilan

organisasi

perusahaan

dan

membuat

kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan konsumen. 3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang saham.


I100


digilib.uns.ac.id

101


4. Mengkoordinir kerja sama dengan Direktur Teknik dan Produksi, dan Direktur Keuangan dan Administrasi. Tugas-tugas Direktur Teknik dan Produksi meliputi : 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik, dan rekayasa produksi. 2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya. 3. Memimpin pelaksanaan kegiatan pabrik yang berhubungan dengan bidang teknik, produksi pengembangan, pemeliharaan peralatan dan laboratorium. Tugas-tugas Direktur Keuangan dan Administrasi meliputi : 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran, keuangan, administrasi, dan pelayanan umum. 2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala- kepala bagian yang menjadi bawahannya. 5.3.4. Staf Ahli Staf ahli terdiri dari tenaga - tenaga ahli yang bertugas membantu direktur dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang keahlian masing - masing.

Tugas dan wewenang staf ahli meliputi : 1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.


I101


digilib.uns.ac.id

102


2. Memberi masukan - masukan dalam perencanaan dan pengembangan perusahaan. 3. Memberi saran - saran dalam bidang hukum. 5.3.5. Kepala Bagian Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staf direktur. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur Utama. Kepala Bagian membawahi Kepala Seksi. Kepala Seksi merupakan pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing, agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab terhadap kepala bagian masing-masing sesuai dengan seksinya. Kepala bagian terdiri dari:

1.

Kepala Bagian Produksi dan Utilitas Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik dan Produksi dalam bidang mutu, jalannya operasi pabrik sehari-hari, dan menjaga kelancaran proses produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya.


I102


digilib.uns.ac.id

103


Kepala Bagian produksi membawahi dua Kepala Seksi : a)

Kepala Seksi Proses Produksi Tugas

: Mengawasi jalannya proses produksi, menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang.

Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia / Teknik Mesin Jumlah

: 1 orang

Bawahan

: 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Kimia) 30 orang operator (STM / SLTA)

Tabel 5.1. Perincian Jumlah Karyawan Proses Nama Alat

Jumlah orang

Jumlah orang

tiap kelompok

x 4 kelompok

3

12

8

32

11

44

Unit persiapan bahan (tangki, kompresor, pompa, heat exhanger ) Unit Reaksi (mixer, reaktor, Rotary dryer) TOTAL


I103


digilib.uns.ac.id

104


b)

Kepala Seksi Utilitas Tugas

: Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, kebutuhan uap, dan air.

Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia / Teknik Mesin Jumlah

: 1 orang

Bawahan

: 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Kimia) 20 orang operator (STM / SLTA)

Tabel 5.2. Perincian Jumlah Karyawan Utilitas Nama Alat

Jumlah orang

Jumlah orang

tiap kelompok

x 4 kelompok

Unit Recovery

4

16

Unit pengolahan air dan

4

16

8

32

penyediaan steam TOTAL

2.

Kepala Bagian Teknik Tugas kepala bagian teknik, antara lain: a. Mengkoordinir kepala - kepala seksi yang menjadi bawahannya b. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan dan utilitas Kepala Bagian teknik membawahi dua Kepala Seksi :


I104


digilib.uns.ac.id

105


a)

Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi Tugas

: Bertanggung jawab terhadap penyediaan listrik serta alat-alat instrumentasi.

Pendidikan: Jumlah

Sarjana Teknik Elektro

: 1 orang

Bawahan : 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Elektro) 8 orang operator (STM Listrik)

b)

Kepala Seksi Peralatan dan Bengkel Tugas

: Bertanggung jawab terhadap kegiatan perawatan dan penggantian alat-alat serta fasilitas pendukungnya, dan melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik.

Pendidikan : Sarjana Teknik Mesin Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 3 orang kepala shift (S-1 / D3 Teknik Mesin) 8 orang operator (STM Mesin)

3. Kepala Bagian Pengembangan dan Penelitian (Litbang) Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik dan Produksi dan bertanggung jawab memimpin aktivitas laboratorium, pengendalian mutu, penelitian dan pengembangan.


I105


digilib.uns.ac.id

106


Kepala Bagian Litbang membawahi dua Kepala Seksi : a) Kepala Seksi Laboratorium dan Pengendalian Mutu Tugas

: Menyelenggarakan pemantauan hasil (mutu) dan pengolahan limbah.

Pendidikan: Sarjana Teknik Kimia Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 3 orang kepala shift (S-1 T. Kimia / MIPA Kimia) 8 orang operator (D3 MIPA / Analitik)

b) Kepala Seksi Penelitian dan Pengembangan Tugas

: Mengkoordinir kegiatan yang berhubungan dengan peningkatan produksi dan efisiensi proses secara keseluruhan.

Pendidikan : Sarjana Teknik Kimia Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 8 orang (S-1 Teknik Kimia / Mesin / Elektro)

4. Kepala Bagian Keuangan dan Pemasaran Bertanggung

jawab

kepada

Direktur

Keuangan

dan

Administrasi dalam bidang administrasi, keuangan, dan pemasaran termasuk pembelian bahan baku, bahan pembantu, dan penjualan produk.


I106


digilib.uns.ac.id

107


Kepala Bagian Keuangan membawahi tiga Kepala Seksi : a) Kepala Seksi Keuangan Tugas

: Bertanggung jawab terhadap pembukuan serta halhal yang berkaitan dengan keuangan perusahaan.

Pendidikan: Sarjana Ekonomi / Akuntansi Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Ekonomi / Akuntansi) 4 orang staff II (SMEA) b) Kepala Seksi Pemasaran Tugas

: Mengkoordinir kegiatan pemasaran produk dan mengatur distribusi barang dari gudang.

Pendidikan : Sarjana Ekonomi / Teknik Industri Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Ekonomi / Akuntansi) 2 orang staff II (SMEA) c) Kepala Seksi Pembelian Tugas

: Mengatur dan mengumpulkan semua informasi mengenai bahan baku dan bahan lain yang dibutuhkan perusahaan dan mengadakan tender pembelian.

Pendidikan : Sarjana Ekonomi / Teknik Industri Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Ekonomi / Akuntansi) 2 orang staff II (SMEA)

commit to user

PENDAHULUAN

I107


digilib.uns.ac.id

108


5. Kepala Bagian Administrasi Bertanggung

jawab

kepada

Direktur

Keuangan

dan

Administrasi dalam bidang administrasi pabrik, personalia, dan tata usaha. Kepala Bagian Administrasi membawahi dua Kepala Seksi : a)

Kepala Seksi Personalia Tugas

:

Mengkoordinasi kegiatan yang berhubungan dengan kepegawaian.

Pendidikan :

Sarjana Hukum / Psikologi

Jumlah

:

1 orang

Bawahan

:

2 orang staff I (S-1 / D3 Komunikasi / Psikologi) 2 orang staff II (SLTA)

b)

Kepala Seksi Tata Usaha Tugas

:

Bertanggung jawab terhadap kegiatan yang berhubungan dengan rumah tangga perusahaan serta tata usaha kantor.

Pendidikan :

Sarjana Ekonomi / Hukum

Jumlah

:

1 orang

Bawahan

:

2 orang staff I (S-1 / D3 Manajemen Perusahaan) 2 orang staff II (SLTA)


I108


digilib.uns.ac.id

109


6. Kepala Bagian Umum Bertanggung

jawab

kepada

Administrasi dalam mengelola

Direktur

Keuangan

dan

bidang hubungan masyarakat,

keamanan dan kesejahteraan karyawan. Kepala Bagian Umum membawahi dua Kepala Seksi : a) Kepala Seksi Hubungan Masyarakat Tugas

: Menyelenggarakan kegiatan yang berkaitan dengan relasi perusahaan, pemerintah dan masyarakat serta mengawasi

langsung

masalah

keamanan

perusahaan. Pendidikan: Sarjana Hukum / Psikologi / Komunikasi Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D3 Komunikasi) 4 orang kepala shift 20 orang satpam b) Kepala Seksi Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) Tugas

: Bertanggung jawab terhadap masalah kesehatan karyawan dan keluarga serta menangani masalah keselamatan kerja dalam perusahaan.

Pendidikan: Sarjana Kedokteran Umum Jumlah

: 1 orang

Bawahan : 2 orang staff I (S-1 / D4 Hiperkes) 4 orang staff II (D3 Hiperkes / Akper)


I109


digilib.uns.ac.id

110


5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik Sodium Bicarbonat ini direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan shutdown pabrik. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non shift 5.4.1. Karyawan non shift / harian Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor. Karyawan harian akan bekerja selama 5 hari dalam seminggu dan libur pada hari Sabtu, Minggu dan hari besar,dengan pembagian kerja sebagai berikut : Jam kerja : 

Hari Senin – Kamis

: Jam 08.00 – 17.00



Hari Jum’at

: Jam 08.00 – 17.00

Jam Istirahat : 

Hari Senin – Kamis

: Jam 12.00 – 13.00



Hari Jum’at

: Jam 11.00 – 13.00

5.4.2. Karyawan Shift / Ploog Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang


I110


digilib.uns.ac.id

111


mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari bagian

teknik,

bagian

gudang

dan

bagian

utilitas,

pengendalian,

laboratorium, dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan serta keamanan pabrik. Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam, dengan pengaturan sebagai berikut : o Shift Pagi

: Jam 07.00 – 15.00

o Shift Sore

: Jam 15.00 – 23.00

o Shift Malam

: Jam 23.00 – 07.00

Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 3 kelompok (A / B / C / D) dimana dalam satu hari kerja, hanya tiga kelompok masuk, sehingga ada satu kelompok yang libur. Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, kelompok yang bertugas tetap harus masuk. Jadwal pembagian kerja masing-masing kelompok ditampilkan dalam bentuk tabel sebagai berikut : Tabel 5.3. Jadwal pembagian kelompok shift Tgl

1

2

3

4

Pagi

A

A

D

D

C

C

B

B

A

A

Sore

B

B

A

A

D

D

C

C

B

B

Malam C

C

B

B

A

A

D

D

C

C

D

D

C

C

B

B

A

A

D

D

Off

5

6

7

8

9 10


I111


digilib.uns.ac.id

112


Tgl

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Pagi

D

D

C

C

B

B

A

A

D

D

Sore

A

A

D

D

C

C

B

B

A

A

Malam B

B

A

A

D

D

C

C

B

B

Off

C

C

B

B

A

A

D

D

C

C

Tgl

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Pagi

C

C

B

B

A

A

D

D

C

C

Sore

D

D

C

C

B

B

A

A

D

D

Malam A

A

D

D

C

C

B

B

A

A

B

B

A

A

D

D

C

C

B

B

Off

Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal. Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung mempengaruhi kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada seluruh karyawan perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah absensi digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar dalam mengembangkan karier para karyawan di dalam perusahaan (Djoko, 2003).


I112


digilib.uns.ac.id

113


5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah Pada pabrik Sodium Bicarbonat ini sistem upah karyawan berbeda beda tergantung pada status karyawan, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan sebagai berikut: 5.5.1

Karyawan Tetap

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian, dan masa kerjanya. 5.5.2

Karyawan Harian

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan. 5.5.3

Karyawan Borongan

Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan.

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji 5.6.1. Penggolongan Jabatan 1.

Direktur Utama

: Sarjana Ekonomi / Teknik / Hukum

2.

Direktur Teknik dan Produksi

: Sarjana Teknik Kimia

3.

Direktur Keuangan Dan Administrasi : Sarjana Ekonomi/Akuntansi

4.

Kepala Bagian Produksi dan Utilitas

: Sarjana Teknik Kimia


I113


digilib.uns.ac.id

114


5.

Kepala Bagian Teknik

: Sarjana Teknik Kimia / Mesin / Elektro

6.

Kepala Bagian Litbang

: Sarjana Teknik Kimia/ Mesin / Elektro

7.

Kepala Bagian Keuangan dan Pemasaran : Sarjana Ekonomi

8.

Kepala Bagian Administrasi

: Sarjana Ekonomi/Hukum

9.

Kepala Seksi

: Sarjana

10. Kepala Shift

: Sarjana atau D3

11. Pegawai Staff 1

: Sarjana atau D3

12. Pegawai Staff 2

: Sarjana atau D3

13. Operator

: D3 atau STM

14. Sopir, Keamanan, Pesuruh

: SLTA / Sederajat

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji Jumlah Karyawan harus ditentukan dengan tepat, sehingga semua pekerjaan dapat diselenggarakan dengan baik dan efektif. Tabel 5.4. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan No Jabatan

Jumlah

1

Direktur Utama

1

2

Direktur produksi dan teknik

1

3

Direktur keuangan dan umum

1

4

Staff ahli

2

5

Litbang

1

6

Sekretaris

2

7

Kepala Bag.Produksi

1


I114


digilib.uns.ac.id

115


8

Kepala Bag.Litbang

1

9

Kepala Bag.Teknik

1

10

Kepala Bag.Umum

1

11

Kepala Bag.Keuangan

1

12

Kepala Bag.Pemasaran

1

13

Kepala Seksi Proses

1

14

Kepala Seksi Pengendalian

1

15

Kepala Seksi Safety dan Lingkungan

1

16

Kepala Seksi Pemeliharaan

1

17

Kepala Seksi Utilitas

1

18

Kepala Seksi Administrasi

1

19

Kepala Seksi Keuangan

1

20

Kepala Seksi Pembelian

1

21

Kepala Seksi Personalia

1

22

Kepala Seksi Humas

1

23

Kepala Seksi Keamanan

1

24

Kepala Seksi Penjualan

1

25

Kepala Seksi Pemasaran

1

26

Karyawan Proses

44

27

Karyawan Pengendalian

18

28

Karyawan Laboratorium

18

29

Karyawan Penjualan

4

30

Karyawan Pembelian

4

31

Karyawan Pemeliharaan

4

32

Karyawan Utilitas

32

33

Karyawan Administrasi

2

34

Karyawan Kas

2

35

Karyawan Personalia

2

36

Karyawan Humas

2


I115


digilib.uns.ac.id

116


37

Karyawan Keamanan

20

38

Karyawan Pemasaran

2

39

Sopir

5

40

Pesuruh

10

Jumlah

179

Tabel 5.5. Perincian golongan dan gaji karyawan Gol.

Jabatan

Gaji/bulan (Rp.)

Kualifikasi

I

Direktur Utama

50.000.000,00

S-1/S-2/S-3

II

Direktur

30.000.000,00

S-1/S-2

III

Kepala Bagian

10.000.000,00

S-1

IV

Staff Ahli

10.000.000,00

S-1/S-2

V

Kepala Seksi

7.500.000,00

S-1

VI

Kepala Shift

4.000.000,00

S-1/D-3

VII

Pegawai Staff 1

2.500.000,00

S-1/D-3

VIII

Pegawai Staff 2

1.500.000,00

SLTA

IX

Operator

3.000.000,00

D-3

X

Security

1.000.000,00

SLTA

XI

Sopir

1.000.000,00

SLTA

XII

Cleaning Service

1.000.000,00

SLTA

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada para karyawan, antara lain (Masud, 1989) : 1.

Tunjangan


I116


digilib.uns.ac.id

117


o

Tunjangan yang berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan.

o

Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan.

o

Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja.

2.

Pakaian Kerja Diberikan kepada setiap karyawan setiap tahun sejumlah empat pasang.

3.

Cuti o

Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam satu tahun.

o

Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan dokter.

o

Cuti hamil diberikan kepada karyawati yang hendak melahirkan, masa cuti berlaku selama 2 bulan sebelum melahirkan sampai 1 bulan sesudah melahirkan.

4.

Pengobatan o

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kecelakaan kerja, ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-undang.

o

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan

oleh

kecelakaan

kerja,

diatur

berdasarkan

kebijaksanaan perusahaan.


I117


digilib.uns.ac.id

118


5.

Asuransi Tenaga Kerja Asuransi tenaga kerja diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per bulan.

5.8. Manajemen Perusahaan Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua kegiatan untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur penggunaan faktor - faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses produksi berjalan sesuai dengan yang direncanakan. Manajemen

produksi

meliputi

manajemen

perancangan

dan

pengendalian produksi. Tujuan perencanaan dan pengendalian produksi mengusahakan perolehan kualitas produk sesuai target dalam jangka waktu tertentu. Dengan meningkatnya kegiatan produksi maka selayaknya diikuti dengan kegiatan perencanaan dan pengendalian agar penyimpangan produksi dapat dihindari. Perencanaan sangat erat kaitannya dengan pengendalian dimana perencanaan merupakan tolak ukur bagi kegiatan operasional sehingga penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dan selanjutnya dikembalikan pada arah yang sesuai.


I118


digilib.uns.ac.id

119


5.8.1. Perencanaan Produksi Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada direktur keuangan dan umum. Hal yang perlu dipertimbangkan yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal adalah kemampuan pabrik sedangkan faktor eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap jumlah produk yang dihasilkan. Dipengaruhi oleh keandalan dan kemampuan mesin yaitu jam kerja efektif dan beban yang diterima. 1. Kemampuan Pasar Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu : 

Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik, maka rencana produksi disusun secara maksimal.



Kemampuan pasar lebih kecil dari kemampuan pabrik.

Ada tiga alternatif yang dapat diambil : 

Rencana prduksi sesuai kemampuan pasar atau produksi diturunkan sesuai dengan kemampuan pasar, dengan mempertimbangkan untung dan rugi.



Rencana produksi tetap dengan mempertimbangkan bahwa kelebihan produksi disimpan dan dipasarkan tahun berikutnya.



Mencari daerah pemasaran baru.

2. Kemampuan Pabrik Pada umumnya kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain


I119


digilib.uns.ac.id

120




Bahan Baku Dengan pemakaian yang memenuhi kualitas dan kuantitas, maka akan mencapai jumlah produk yang diinginkan.



Tenaga kerja Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian, sehingga

diperlukan

pelatihan

agar

kemampuan

kerja

keterampilannya meningkat dan sesuai dengan yang diinginkan. 

Peralatan (Mesin) Ada

dua hal yang mempengaruhi kehandalan dan kemampuan

mesin, yaitu jam kerja mesin efektif dan kemampuan mesin. Jam kerja mesin efektif adalah kemampuan suatu alat untuk beroperasi pada kapasitas yang diinginkan pada periode tertentu. Kemampuan mesin adalah kemampuan mesin dalam memproduksi. 5.8.2. Pengendalian Produksi Setelah perencanaan produksi disusun dan proses produksi dijalankan, perlu adanya pengawasan dan pengendalian produksi agar proses berjalan baik. Kegiatan proses produksi diharapkan menghasilkan produk dengan mutu sesuai dengan standard dan jumlah produk sesuai dengan rencana dalam jangka waktu sesuai jadwal. a.

Pengendalian Kualitas Penyimpangan kualitas terjadi karena mutu bahan baku tidak baik, kerusakan alat, dan penyimpangan operasi. Hal - hal tersebut dapat diketahui dari monitor atau hasil analisis laboratorium.


I120


digilib.uns.ac.id

121


b.

Pengendalian Kuantitas Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan operator, kerusakan mesin, keterlambatan bahan baku serta perbaikan alat yang terlalu lama. Penyimpangan perlu diketahui penyebabnya, baru dilakukan evaluasi. Kemudian dari evaluasi tersebut diambil tindakan seperlunya dan diadakan perencanaan kembali dengan keadaan yang ada.

c.

Pengendalian Waktu Untuk mencapai kuantitas tertentu perlu adanya waktu tertentu pula.

d.

Pengendalian Bahan Proses Bila ingin dicapai kapasitas produksi yang diinginkan maka bahan proses harus mencukupi sehingga diperlukan pengendalian bahan proses agar tidak terjadi kekurangan.


I121


digilib.uns.ac.id

122


BAB VI ANALISA EKONOMI

Pada perancangan pabrik sodium bicarbonat ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang menguntungkan atau tidak. Komponen terpenting dari perancangan ini adalah estimasi harga alat - alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk estimasi analisa ekonomi. Analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan/estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan produksi suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi,besarnya laba yang diperoleh,lamanya modal investasi dapat dikembalikan, dan terjadinya titik impas. Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan. 6.1.

Penaksiran Harga Peralatan Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi yang sedang terjadi. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap tahun sangat sulit sehingga diperlukan suatu metoda atau cara untuk memperkirakan harga suatu alat dari data peralatan serupa tahun-tahun sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga.


I122


digilib.uns.ac.id

123


Tabel 6.1 Indeks Harga Alat Cost Indeks tahun

Chemical Engineering Plant Index

1991

361,3

1992

358,2

1993

359,2

1994

368,1

1995

381,1

1996

381,7

1997

386,5

1998

389,5

1999

390,6

2000

394,1

2001

394,3

2002

390,4

Sumber : Tabel 6-2 Peters & Timmerhaus, ed.5, 2003

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan least square sehingga didapatkan persamaan berikut:


I123


digilib.uns.ac.id

124


Y = 3,6077 X - 6823,1744 Tahun 2014 adalah tahun ke 24, sehingga indeks tahun 2014 adalah 446,34. Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi (2014) dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan (Peters & Timmerhaus, 2003) : Ex

6.2.

= Ey .

Nx Ny

Ex

= Harga pembelian pada tahun 2014

Ey

= Harga pembelian pada tahun 2002

Nx

= Indeks harga pada tahun 2014

Ny

= Indeks harga pada tahun 2002

Dasar Perhitungan Kapasitas produksi

: 100.000 ton/tahun

Satu tahun operasi

: 330 hari

Pabrik didirikan

: 2014

Harga bahan baku Sodium Carbonat : US $ 0,15 / kg Harga bahan pembantu

6.3.



CO2

: US $ 0,6 / kg



Air

: Rp. 3000 / m3

Penentuan Total Capital Investment (TCI) Asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi :


I124


digilib.uns.ac.id

125


1.

Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2014 dan pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2015.

2.

Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu.

3.

Kapasitas produksi adalah 100.000 ton/tahun.

4.

Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun.

5.

Shut down pabrik dilaksanakan selama 30 hari dalam satu tahun untuk perbaikan alat-alat pabrik.

6.

Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.

7.

Umur alat-alat pabrik diperkirakan 10 tahun (kecuali alat-alat tertentu (umur pompa dan tangki adalah 5 tahun).

8.

Nilai rongsokan (Salvage Value) adalah nol.

9.

Situasi pasar, biaya dan lain-lain diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi.

10. Upah buruh asing U$ 8,5 per man hour. 11. Upah buruh local Rp.10.000,00 per man hour. 12. Satu man hour asing sama dengan dua man hour Indonesia. 13. Kurs rupiah yang dipakai Rp.8.500,00. 14. Semua produk Sodium Bicarbonat habis terjual. 15. Harga jual Sodium Bicarbonat U$ 0,8 /kg.


I125


digilib.uns.ac.id

126


6.4.

Hasil Perhitungan

6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI) Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment No Jenis 1

Purchase equipment cost

2

Instalasi

3

Pemipaan

4

Instrumentasi

5

US $

Rp.

Total Rp.

5.381.307

0

45.741.107.220

347.715

1.973.957.462

4.929.536.698

1.352.226

2.402.514.016

13.896.433.226

670.594

370.117.024

6.070.162.693

Isolasi

82.789

324.664.050

1.028.373.398

6

Listrik

275.964

324.664.056

2.670.361.862

7

Bangunan

827.893

8

Tanah dan perbaikan

275.964 10.000.000.000

9

Utilitas

Physical plant cost 10. Engineering & construction Direct plant cost

7.036.093.418

10.433.478

12.345.697.806 88.648.560.313

19.647.931 15.395.916.614 182.403.326.674 3.929.586

3.679.183.323

36.480.665.335

23.577.517 18.475.099.937 218.883.992.009

11. Contractor’s fee

1.178.876

923.754.997

10.944.199.600

12. Contingency

2.829.302

2.217.01.929

26.266.079.041

Fixed capital invesment (fci)

27.585.695 21.615.866.926 256.094.270.650


I126


digilib.uns.ac.id

127


6.4.2 Working Capital Investment (WCI) No. 1.

Tabel 6.3 Working Capital Investment Jenis US $ Raw material inventory 2.609.939

2.

Inprocess inventory

3.

0

Total Rp. 22.184.484.678

20.623

8.156.364

183.452.279

Product inventory

4.537.071

1.794.400.014

40.359.501.345

4.

Extended Credit

6.666.667

0

56.666.666.667

5.

Available Cash

4.537.071

1.794.400.014

40.359.501.345

18.371.371

3.596.956.391

159.753.606.313

Working Capital Investment (WCI)

Rp.

6.4.3 Total Capital Investment (TCI) TCI

= FCI + WCI = Rp 422.243.866.247

6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC) Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost

No.

Jenis

1.

Harga Bahan Baku

2.

US $

Rp.

Total Rp.

32.736.434

0

278.259.690.174

Gaji Pegawai

0

3.671.000.000

3.671.000.000

3.

Supervisi

0

2.970.000.000

2.970.000.000

4.

Maintenance

1.981.993

1.418.275.625

18.265.220.070

5.

Plant Supplies

297.299

212.741.344

2.739.783.011

6.

Royalty & Patent

1.200.000

0

10.200.000.000

7.

Utilitas

0

7.488.463.821

7.488.463.821


I127


digilib.uns.ac.id

128


36.215.727

Direct Manufacturing Cost

15.760.480.789

323.594.157.076

6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC) Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost No.

Jenis

US $

Rp.

Total Rp.

1.

Payroll Overhead

0

550.650.000

550.650.000

2.

Laboratory

0

440.520.000

440.520.000

3.

Plant Overhead

0

1.835.500.000

1.835.500.000

4.

Packaging & Shipping

12.000.000

0

102.000.000.000

Indirect Manufacturing Cost

12.000.000

2.826.670.000

104.826.670.000

6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC) Tabel 6.6

Fixed Manufacturing Cost

No. Jenis 1. Depresiasi 2. Property Tax 3. Asuransi Fixed Manufacturing Cost

US $ Rp. 4.247.129 2.181.962.500 566.284 327.294.375 1.415.710 436.392.500 6.229.122 2.945.649.374

Total Rp. 38.282.557.740 5.140.707.074 12.469.924.247 55.893.189.061

6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC) TMC = DMC + IMC + FMC

TMC

= Rp 484.314.016.137

6.4.8 General Expense (GE)


I128

= DMC


digilib.uns.ac.id

129


Tabel 6.7

General Expense

No. Jenis

US $

1.

Administrasi

2.

Rp

Total Rp

0

4.780.000.000

4.780.000.000

Sales

4.000.000

0

34.000.000.000

3.

Research

4.000.000

0

34.000.000.000

4.

Finance

2.085.708

815.262.354

18.534.776.972

10.085.708

5.595.263.354

91.323.776.972

General Expense (GE)

6.4.9 Total Production Cost (TPC) TPC

= TMC + GE = Rp. 575.637.793.108

6.4.10 Analisa Kelayakan Tabel 6.8 Analisa Kelayakan No. Keterangan

Perhitungan

Batasan

Percent Return On Investment (% ROI) 1.

ROI sebelum pajak

39,76 %

ROI setelah pajak

29,82 %

min.11 %

Pay Out Time (POT), tahun 2.

POT sebelum pajak

1,84 tahun

POT setelah pajak

2,25 tahun

3.

Break Even Point (BEP)

46,97 %

4.

Shut Down Point (SDP)

18,57 %

5.

Discounted Cash Flow (DCF)

30,62 %

max 5 tahun 40 - 60 %

Grafik analisa kelayakan dapat dilihat pada Gambar 6.2 :


I129


digilib.uns.ac.id

130


Gambar 6.2

Grafik analisa kelayakan pabrik


I130


digilib.uns.ac.id

131


DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw-Hill Book Company, New York Badger, W.L., and Banchero, J.T., 1950, Introduction to Chemical Engineering, Mc-Graw Hill, New York Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing Company, Houston Brown, G.G., 1950, Unit Operation, John Wiley & Sons Inc., New York Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design, Michigan Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1989, An Introduction to Chemical Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets Donald, E.G., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrond, New York Froment, G.F., and Bischoff, K.B., 1990, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons Inc., New York Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4nd ed., Prentice-Hall International, Tokyo Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book Company, Singapura Kirk, R.E., and Othmer, V.R., 1998, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed, John Wiley & Sons Inc., New York Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, volume 3, Gulf Publishing Company, Houston McCabe, W.L., Smith, J.C., and Harriot, P., 1985, Unit Operation of Chemical Engineering, McGraw Hill International Book Company, Singapura McKetta, J.J., 1977, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, volume 2, Marcel Dekker, Inc., New York Perry, R.H., and Green, D., 2008, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 8th ed., McGraw Hill Companies Inc., USA


I131


digilib.uns.ac.id

132


Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 5th ed., Mc-Graw Hill, New York. Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book Company, Inc., New York Pudjaatmaka, A.H., Setiono, L., 1984, Buku Teks AnalisisAnorganik Makro dan Semimikro, PT Kalman Media Pustaka, Jakarta Raymond, D.L., 1999, Water Quality and Treatment, 5th ed., Mc Graw Hill, USA Rase, H.F., and Barrow, M.H., 1957, Project Engineering of Process Plant, , John Wiley & Sons Inc., New York Rase, H.F., and Holmes, J.R., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant, vol 2 : Principles and Techniques, John Wiley & Sons Inc., Kanada Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M., 2001, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6th ed, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York Treybal, R.E., 1981, Mass Transfer Operation, 3rd ed, McGraw-Hill Book Company, Inc., Japan Ulmann’s, 1999, Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim Ullrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, John Wiley & Sons, New York Vilbrandt, F.C., Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th ed., McGraw-Hill Book Company, Japan Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in chemical engineering, USA Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc., USA US Patent 20090291038, Januari, 2011, Process For The Joint Production of Sodium Carbonate and Sodium Bicarbonate www.bappeda-cilegon.go.id www.bi.co.id


I132


digilib.uns.ac.id

133


www.bps.com

www.chemicalland21.com www.chemNet.com www.estates.com www.fiber-indonesia.com www.hansatc.com www.icischemicalbusiness.com www.jhjl.com www.kti.ac.id www.lycatalist.com www.parchem.com www.sciencelab.com www.the-innoation-group.com www.wikipedia.com


I133


digilib.uns.ac.id

134


LAMPIRAN


I134


digilib.uns.ac.id

135


LAMPIRAN A DATA-DATA SIFAT FISIS

Data-data untuk menghitung sifat-sifat fisis gas dan cairan diperoleh dari “Chemical Properties Handbook”, Carl L., Yaws, 1999 1. Data Fisis Dengan : BM

=Berat molekul, Kg/Kgmol

Tb

= Titik didih, K

Tc

= Suhu kritis, K

Pc

= Tekanan kritis, bar

Komponen Na2CO3

BM

Tb

Tc

Pc

106

CO2

44

194,700

304,190

73,820

Air

18

373,150

647,130

220,550

NaHCO3

84,1


I135


digilib.uns.ac.id

136


2. Kapasitas Panas Gas Cp = A + B.T + C.T2 + D.T3 + E.T4 Dengan : Cp

= Kapasitas panas gas, J/mol.K

T

= Suhu, K

A, B, C, D, E

= Konstanta

Komponen

A

B

C

D

E

27,437

4,231E-02

-1,9555E-05

3,9968E-09

-2,9827E-13

33,933

-8,4186E-03

2,9900E-05

-1,7825E-08

3,6934E-12

Na2CO3 CO2 Air NaHCO3

3. Kapasitas Panas Cair Cp = A + B.T + C.T2 + D.T3 Dengan : Cp

= Kapasitas panas cair, J/mol.K

T

= Suhu, K

A, B, C, D

= Konstanta

Komponen

A

B

C

D

-3981,02

5,2511E+01

-2,2708E-01

3,2866E-04

92,053

-3,995E-02

-2,1103E-04

5,3469E-07



I136


digilib.uns.ac.id

137


4. Kapasitas Panas Padatan Cp = A + B.T + C.T2 + D.T3 +E/T2 Dengan : Cp

= Kapasitas panas cair, J/mol.K

T

= Suhu, K

A, B, C, D, E

= Konstanta

Komponen Na2CO3

A

B

C

D

E

175,201

-3,4806E-04

7,4327E-06

-3,0555E-08

1,6342E-09

166,5342

-5,2459E-03

1,4575E-06

-8,4574E-07

-2,5544E-09

CO2 Air NaHCO3

5. Vapor Pressure Log Po = A 

B  C. log T  D.T  E.T 2 T

Dengan : P

= Tekanan uap murni, mmHg = Suhu, oK

T

A, B, C, D, E = Konstanta Komponen

A

B

C

D

E

35,0187

-1,5119E+03

-1,1335E+01

9,3383E-03

7,7626E-10

29,8605

-3,1522E+03

-7,3037E+00

2,4247E-09

1,8090E-06



I137


digilib.uns.ac.id

138


6. Viskositas gas Log μ = A + B.T + C.T2 Dengan : μ

= Viskositas gas, cP

T

= Suhu, K

A, B, C

= Konstanta

Komponen

A

B

C

11,336

4,9918E-01

-1,0876E-04

-36,826

4,2900E-01

-1,6200E-05


7. Viskositas cairan Log μ = A + B/T + C.T + D.T2 Dengan : μ

= Viskositas cairan, cP

T

= Suhu, K

A, B, C

= Konstanta

komponen

A

B

C

D

-17,9151

1,4605E+03

7,3127E-02

-1,1230E-04

-10,2158

1,7925E+03

1,7730E-02

-1,2631E-05



I138


digilib.uns.ac.id

139


8. Enthalpi Penguapan  T ΔHvap = A 1      Tc

    

n

Dengan : ΔHvap = Enthalpi penguapan, kJ/mol Tc

= Suhu kritis, K

T

= Suhu, K

A, n

= Konstanta

Komponen

A

Tc

n

18,26

304,19

0,24

52,053

647,13

0,5321


9. Densitas Cairan ρ

 = A.B  

- 1 

T Tc

  

n

Dengan : ρ

= Densitas cairan, grm/ml

T

= Suhu, K

Tc

= Suhu kritis, K

A, B, n

= Konstanta

Komponen

A

B

n

Tc

Na2CO3 CO2 Air

0,46382

0,2616

0,2903

304,19

0,3471

0,274

0,28571

647,13

NaHCO3


I139


digilib.uns.ac.id

140


10. Konduktivitas Panas Gas k = A + BT + CT2 Dengan : k

= Konduktivitas panas gas, W.m/K

T

= Suhu, K

A, B, C

= Konstanta

komponen

A

B

C

Na2CO3 CO2 Air

-0,01183

1,0174E-04

2,2242E-08

0,00053

4,7093E-05

4,9551E-08

NaHCO3

11. Konduktivitas Panas Cairan Log k = A + B (1- T/C )2/7 Dengan : k

= Konduktivitas panas cairan, W.m/K

T

= Suhu, K

A, B, C

= Konstanta

komponen

A

B

C

Na2CO3 CO2 Air

0,4320

-1,19E-03

-6,5352E-17

-0,2758

4,6120E-03

-5,5319E-06

NaHCO3


I140


digilib.uns.ac.id

141


12. Surface Tension σ = A (1- ( T/Tc ))n Dengan : σ

= Surface tension, dyne/cm

T

= Suhu, K

Tc

= Suhu kritis, K

A, n

= Konstanta

komponen

A

Tc

n

Na2CO3 CO2 Air

79,970

304,190

1,2617

132,674

647,130

0,955

NaHCO3


I141


digilib.uns.ac.id

142


LAMPIRAN B NERACA MASSA

Data-data yang diketahui : Kapasitas produksi = 100.000 ton/tahun 1 tahun produksi

= 330 hari

Basis

= 1 jam operasi

Jadi,kapasitas produksi per jam =

100.000 ton/tahun  1.000 kg/ton 330 hari/tahun  24 jam/hari

= 12.626,263 kg/jam Data Bahan Baku, Katalis dan Produk : Komponen

% berat

BM (kg/kmol)

Sodium Carbonat

Na2CO3

99,8

106

Carbon Dioksida

CO2

100

44

Air

H2O

100

18

Sodium Bicarbonat

NaHCO3

99,9

84,1


I142


digilib.uns.ac.id

143


1.

Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01)

Tujuan : Mereaksikan larutan Na2CO3 dengan CO2, membentuk NaHCO3 Input

: Arus 3 dan Arus 4

Output : Arus 5 dan Arus 6 Kondisi Operasi :

P

= 3,42 atm

T

= 40 oC

Basis perhitungan masuk reaktor Mol Na2CO3

= 76,672 kmol/jam

Mol Air

= 1397,877 kmol/jam

Mol CO2

= 90,21 kmol/jam

Konversi

= 98 % Na2CO3 Na2CO3

Mula

+ H 2O

+ CO2

2NaHCO3

: 76,672

1397,877

90,21

Reaksi : 75,138

75,138

75,138

150,276

1322,739

15,072

150,276

Sisa

: 1,534

-


I143


digilib.uns.ac.id

144


Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01) INPUT (kg/jam)

Komponen

Arus 3

Na2CO3 H2 O

Arus 4


Arus 6

8.127,266

162,545

25.161,813

23.808,033

NaHCO3

127,538

CO2

3.969,315

661,552

3.969,315

661,552

Udara 33.416,617

Jumlah

2.

37.385,932

36.724,379

37.385,932

Neraca Massa Sekitar Filter (RDVF-01)

Tujuan

: Menyaring hasil bawah keluaran reaktor

Input

: Arus 6

Output

: Arus 7 dan Arus 8

Kondisi Operasi : P

= 1 atm

T

= 40 oC


I144


digilib.uns.ac.id

145


Neraca Massa di sekitar Filter (RDVF-01) INPUT Komponen

OUTPUT (kg/jam)

(kg/jam) Arus 6

Na2CO3

Arus 7

Arus 8

162,545

162,545

H2O

23.808,033

23.143,493

664,540

NaHCO3

12.753,801

127,538

12.626,263

23.433,577

13.290,803

CO2 Udara Jumlah

3.

36.724,379

36.724,379

Neraca Massa Sekitar Rotary Dryer (RD-01) 11

8

DRYER

9

Tujuan

: Mengurangi kadar cairan (air) hingga didapatkan NaHCO3 99,9%

Input

: Arus 8 dan Arus 9

Output

: Arus 10 dan Arus 11

Kondisi Operasi : P T

= 1 atm = 175 oC


I145


digilib.uns.ac.id

146


Neraca Massa Sekitar Rotary Dryer (RD-01) INPUT (kg/jam)

Komponen

Arus 8

OUTPUT (kg/jam)

Arus 9

Arus 10

Arus 11

Na2CO3 H2O NaHCO3

664,540

12,513

652,028

12.626,263

12.500,000

126,263

CO2 28.866,091

Udara

13.290,803 28.866,091 42.156,894

Jumlah

4.

28.866,091 12.512,513 29.644,381 42.156,894

Neraca Massa sekitar Cyclone (C-01) 12

11

CYCLONE

13

Tujuan

: Memisahkan produk NaHCO3 yang terbawa oleh aliran gas keluaran Rotary dryer

Input

: Arus 11

Output

: Arus 12 dan Arus 13

Kondisi Operasi : P T

= 1 atm = 84,80 oC


I146


digilib.uns.ac.id

147


Neraca Massa sekitar Cyclone (C-01) INPUT Komponen

(kg/jam) Arus 11


Arus 13

Na2CO3 H2O NaHCO3

652,028

651,914

0,114

126,263

12,626

113,636

CO2 Udara

28.866,091

Jumlah

5.

29.644,381

28.866,091 29.530,631 29.644,381

113,750 113,750

Neraca Massa sekitar Bucket elevator (BE-01) 13

10

BE-01

14

Tujuan

: Menyimpan produk NaHCO3

Input

: Arus 10, Arus 13

Output

: Arus 14

Kondisi Operasi : P

= 1 atm

T

= 30 oC


I147


digilib.uns.ac.id

148


Neraca Massa sekitar Becket Elevator (BE-01)

Komponen


Arus 13


Na2CO3 H2O NaHCO3

12,513

0,114

8,401

12.500,000

113,636

12.613,636

113,750 12.512,513 12.626,263

12.626,263

CO2 Udara Jumlah

6.

Neraca Massa sekitar Mixer (M-01) 2

1

3

MIXER

7

Tujuan

: Mencampur Na2CO3 dan air

Input

: Arus 1, Arus 2, Arus 7

Output

: Arus 3

Kondisi Operasi : P

= 1 atm

T

= 30 oC


I148


digilib.uns.ac.id

149


Neraca Massa sekitar Mixer (M-01)

Komponen Arus 1 Na2CO3 H2O

OUTPUT


7.964,720 15,961

2.002,359

NaHCO3

(kg/jam) Arus 7

Arus 3

162,545

8.127,266

23.143,493

25.161,813

127,538

127,538

CO2 Udara Jumlah

7.980,682

2.002,359 33.416,617

23.433,577

33.416,617


I149


digilib.uns.ac.id

150


LAMPIRAN C NERACA PANAS Dalam Penyusunan neraca panas prarancangan pabrik Sodium Bicarbonat dengan kapasitas 100.000 ton/tahun ini, ada beberapa hal yang menjadi dasar perhitungan, yaitu : 1. Basis perhitungan adalah 1 jam operasi. 2. Suhu referensi adalah 298,15 K. 3. Satuan kapasitas panas yang digunakan adalah kJ/kmol dan satuan perubahan entalpi adalah kJ.

1.



Neraca Panas Mixer (M-01)

Panas masuk Umpan Na2CO3 fresh feed dari tangki S-01 T masuk

= 30 °C Komponen

Na2CO3 H2 O

Kmol/jam

∫ Cp dT (kj/kmol)

Q (kj/jam)

75,147

874,691

65.730,738

0,886

377,486

334,454

Jumlah

66.065,192


I150


digilib.uns.ac.id

151


Umpan H2O fresh feed dari tangki T-01 T masuk

= 30 °C Komponen

kmol/jam

H2 O

111,150

∫Cp dT,

Q , kj/jam

kj/kmol 377,486

41.957,434 41.957,434

Jumlah Recycle dari RDVF-01 (Arus 7) T masuk

= 40 °C Komponen

Na2CO3

kmol/jam 1,534

H2 O

1284,679

NaHCO3

1,518

∫Cp dT, 2.623,748

4.023,833

1.130,993 1.452.962,977 2.113,658

Jumlah 

Q , kj/jam

kj/kmol

3.208,806 1.460.195,616

Panas keluar T keluar

= 38,18 °C Komponen

Na2CO3 H2 O NaHCO3

kmol/jam 76,672 1.396,715 1,518

Jumlah

∫Cp dT,

Q , kj/jam

kj/kmol 2.305,896

176.818,424

994,173 1.388.575,363 1.860,484

2.824,455 1.568.218,242

Total Panas Keluar = 1.568.218,242 kJ/jam


I151


digilib.uns.ac.id

152


2.

Neraca Panas Expansion Valve (EV-01)

Kondisi operasi :



T1

= 300C

T2

= 26,280C

Panas Masuk Umpan CO2 fresh feed Komponen

kmol/jam

CO2

90,21

∫Cp dT, kj/kmol 192,488

Total



Q , kj/jam 17.357,945 17.357,945

Panas Keluar Komponen

kmol/jam

CO2

90,21

∫Cp dT, kj/kmol 49,181

Total

Q , kj/jam 4.434,950 4.434,950

Panas karena proses ekspansi = Hout - Hin = 12.922,995 kJ/jam


I152


digilib.uns.ac.id

153


3.

Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01)

Kondisi operasi :



Tin

= 26,280 C

Tout

= 400 C

Panas masuk Komponen CO2

kmol/jam 90,21

Udara

995,382

∫Cp dT, 49,181

4.434,950

6.043,333 6.015.425,840

Total



Q , kj/jam

kj/kmol

6.087.549,148

Panas keluar Komponen CO2 Udara

kmol/jam 90,21 995,382

Total

∫Cp dT,

Q , kj/jam

kj/kmol 509,006

45.917,504

6.070,098 6,042.066,594 6.087.549,148

Total panas keluar = 6. 087.549,148 KJ/jam


I153


digilib.uns.ac.id

154


4.

Neraca Panas Reaktor (R-01) Pendingin 5

3

R-01

6

4 P. Reaksi



Panas masuk Arus 3 (larutan Na2CO3) T masuk

= 38,18 °C

Komponen Na2CO3

kmol/jam 76,672

H2O

1.396,715

NaHCO3

1,518

∫ cp.dT (KJ/Kmol) 2.305,896

Q (KJ/jam) 176.818,424

994,173 1.388.575,363 1.860,484

Total

2.824,455 1.568.218,242

Arus 4 (gas CO2) T masuk

= 40 °C

Komponen CO2

kmol/J 90,21

∫ cp.dT (KJ/Kmol) 509,006

Q (KJ/jam) 45.917,504 45.917,504

Total Panas Reaktan = 1.614.135,746 KJ/jam


I154


digilib.uns.ac.id

155




Panas reaksi Hf 298.15 K

Hf 298.15 K

(KJ/mol)

(KJ/kmol)

-1.151,143920

-1.151.143,920

H2O

-285,838328

-285.838,328

NaHCO3

-929,266400

-929.266,400

CO2

-393,513568

-393.513,568

Komponen Na2CO3

Total

-2.106.905,864

Panas reaksi 

= 2.106.905,864 KJ/jam

Panas keluar Produk cairan T keluar

= 40 oC

Komponen

kmol/j

Na2CO3

1,534

H2 O

1.321,567

NaHCO3

151,813

∫ cp.dT (KJ/Kmol) 2.623,748

Q (KJ/jam) 4.023,833

1.130,993 1.494.683,223 2.113,658

Total

320.880,566 1.819.587,621

Panas keluar produk cairan

= 1.819.587,621 KJ/jam

Produk gas T keluar

= 40oC

komponen

kmol/j

CO2

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

15,029

579,824

Total

Q (KJ/jam) 8.714,451 8.714,451

Panas keluar produk gas

= 8.714,451 KJ/jam

Total panas produk

= 1.828.302,072 KJ/jam

Panas yang diserap pendingin

= 1.892.739,538 KJ/jam

commit to user

PENDAHULUAN

I155


digilib.uns.ac.id

156


5.



Neraca Panas Filter (RDVF-01)

Panas Masuk Arus 6 (slurry hasil keluaran reaktor) P

= 1 atm

T

= 400C Komponen

kmol/jam

Na2CO3

1,534

H2 O

1.321,567

NaHCO2

151,813

∫ cp.dT

Q (KJ/jam)

(KJ/Kmol) 2.623,748

4.023,833

1.130,993 1.494.683,223 2.113,658

320.880,566 1.819.587,621

Total



Panas Keluar Arus 7 (filtrat hasil RDVF-01) P

= 1 atm

T

= 400C Komponen

Na2CO3 H2 O NaHCO3

kmol/jam 1,534 1.284,679 1,518

Total

∫ cp.dT

Q (KJ/jam)

(KJ/Kmol) 2.623,748

4.023,833

1.130,993 1.452.962,977 2.113,658

3.208,806 1.460.195,616


I156


digilib.uns.ac.id

157


Arus 8 (cake hasil RDVF-01) P

= 1 atm

T

= 381,569 K (Tdew) Komponen

kmol/jam

H2 O NaHCO3

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q (KJ/jam)

36,88

1.130,993

41.720,245

150,295

2.113,658

317.671,760

Total

359.392,006

Total panas keluar = 1.819.587,621 KJ/jam

6.



Neraca Panas Rotary Dryer (RD-01)

Panas Masuk Arus 8 (Cake hasil keluaran RDVF-01) P

= 1 atm

T

= 400C Komponen

H2O NaHCO3 Total

kmol/jam

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q (KJ/jam)

36,888

1.130,993

41.720,245

150,295

2.113,658

317.671,760 359.302,006


I157


digilib.uns.ac.id

158


Arus 9 (udara panas masuk) P

= 1 atm

T

= 1750C Komponen

Udara

kmol/jam

∫ cp.dT

995,382

7.013,103 6.980.717,472

Total



Q (KJ/jam)

(KJ/Kmol)

6.980.717,472

Panas keluar Arus 10 (Produk NaHCO3 keluar rotary dryer) P

= 1 atm

T

= 79,80 0C Komponen

H2O

kmol/jam 0,695

NaHCO3

148,792

∫ cp.dT (KJ/Kmol) 4.121,095

Q (KJ/jam) 2.862,351

7.430,666 1.105.622,230

Total

1.108.484,581

Arus 11 (panas produk terbawa aliran gas) P

= 1 atm

T

= 79,800C Komponen

H2 O NaHCO3

kmol/jam

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q (KJ/jam)

36,194

1.851,659

67.018,209

1,503

7.430,660

11.167,901

Total

78.186,111


I158


digilib.uns.ac.id

159


Arus 11 (panas yang dibawa gas keluar RD-01) P

= 1 atm

T

= 84,800C Komponen

kmol/jam

Udara

995,382

∫ cp.dT

Q (KJ/jam)

(KJ/Kmol)

6.043,333 6.015.425,840

Total

6.015.425,840

Total panas keluar = 7.340.109,478 KJ/jam Panas yang hilang = 138.012,946 KJ/jam 7.

Neraca Panas Cyclone (C-01)

12

11



C-01

13

Panas Masuk Arus 11 (aliran gas masuk cyclone) P

= 1 atm

T

= 84.800C Komponen

H2 O NaHCO3 Udara

kmol/jam

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q , kj/jam

36,194

1.851,659

67.018.209

1,503

7.430,660

11.167,901

995,382

6.043,333 6.015.425,840

Total

6.093.611,950


I159


digilib.uns.ac.id

160


 Panas Keluar Arus 12 (aliran gas keluar cyclone) P

= 1 atm

T

= 84,800 C Komponen

kmol/jam

H2 O NaHCO3 Udara

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q , kj/jam

36,187

1851,659

67.005,518

0,150

7.430,666

1.116,790

995,382

6.043,333 6.015.425,840

Total

6.083.549,148

Arus 13 (produk NaHCO3) P

= 1 atm

T

= 79,800C Komponen

kmol/jam

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q , kj/jam

H2 O

0,006

1.851,659

67.005,518

NaHCO3

1,353

7.430,666

1.116,790

Total

10.062,803

Total panas keluar = 6.093.611,950 KJ/jam


I160


digilib.uns.ac.id

161


8.



Neraca Panas Heat Exchanger (HE-02)

Panas Masuk Arus 9 P

= 1 atm

T

= 400C Komponen

Udara

kmol/jam 995,382

∫ cp.dT

Q (KJ/jam)

(KJ/Kmol)

2.748,138 2.735.447,955 2.735.447,955

Total Panas Masuk (panas yang ditambahkan) = 4.245.269,517 

Panas Keluar Udara P

= 1 atm

T

= 1850C Komponen

Udara

kmol/jam 995,382

∫ cp.dT

Q (KJ/jam)

(KJ/Kmol)

7.013,103 6.980.717,472 6.980.717,472

Total Total panas keluar = 6.980.717,472


I161


digilib.uns.ac.id

162


9. Neraca Panas Bucket Elevator (BE-01)

 Panas Masuk Arus 10 P = 1 atm T = 30oC Komponen H2 O NaHCO3

kmol/jam

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q , kj/jam

0,694

76.928,829

1.108,581

148,791

7.442,493

1.107.376

Total

1.108.484,581

Arus 13 P = 1 atm T = 300C Komponen H2 O NaHCO3

kmol/jam

∫ cp.dT (KJ/Kmol)

Q , kj/jam

0,0063

1.596,825

10,06

1,325

7.594,568

10.052,74

Total

10.062,803

Total panas masuk = 1.118.547,384 kj/jam


I162


digilib.uns.ac.id

163


Arus 14 P = 1 atm T = 300C Komponen H2 O NaHCO3

kmol/jam 0,7008 150,1445

∫ cp.dT (KJ/Kmol) 1.596,1

Q , kj/jam 1.118,547

7.442,356 1.117.428,836

Total

1.118.547,384

Total panas keluar = 1.118.547,384 kj/jam


I163


digilib.uns.ac.id

164


LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR

Tugas

: Mereaksikan larutan Sodium carbonat dengan Carbon Dioksida.

Tipe

: Reaktor gelembung silinder tegak dengan pendingin coil.

Kondisi operasi

: T = 40 °C P = 3 atm

Reaksi yang terjadi adalah : *) Reaksi utama : Na2CO3 (s)

+

Sodium carbonat

CO2 (g)   2NaHCO3 (s)

H2O (l)

+

Air

Carbon dioksida

Sodium Bicarbonat

Untuk menentukan persamaan – persamaan yang digunakan untuk menghitung ukuran reaktor harus diketahui faktor yang paling berpengaruh dalam proses. Faktor tersebut adalah : 1. reaksi kimia 2. perpindahan massa gas ke dalam cairan Kriteria yang dipakai dalam menentukan faktor yang berpengaruh adalah kriteria parameter konversi M : 2

MH 

konversi maksimum di film transfer difusi melewati film

2

MH 

dengan :

k r .C A .BL k BL2

M

= Parameter konversi film

kr

= Konstanta kecepatan reaksi


I164


digilib.uns.ac.id

165


CA

= Konsentrasi reaktan (ethylbenzene) dalam fase cair, kmol/m3

DBL = Difusivitas gas ke dalam cairan, m2/s kBL = Koefisien transfer massa antara fase gas dan cairan, m/s Bila :

MH > 2

: reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan dengan transfer massa, sehingga transfer massa yang paling berpengaruh.

0,02<MH<2 : transfer massa dan reaksi kimia sama – sama berpengaruh. MH < 0,02

: reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan transfer massa, sehingga reaksi kimia yang paling berpengaruh.

1. Feed Cairan Komposisi cairan masuk reaktor : T

= 400 C

P

= 3 atm

komponen Na2CO3 H2O NaHCO3 Total

kg

wi

kmol

xi

8.127,266

0,243

76,681

0,052

25.161,813

0,753

1.396,715

0,947

127,538

0,004

1,518

0,001

33.416,617

1,000

1.474,914

1.000

PENDAHULUAN

I165

commit to user


digilib.uns.ac.id

166


Densitas cairan : ρ

= A.B

komponen

 T n   1   Tc 

wi

A

B

Tc(K)

n

ρ(kg/m3)

ρc=wi.ñi

2.540,00

617,754

1.013,63

763,242

Na2CO3

0,243

H2O

0,753

NaHCO3

0,004

2.173,00

8,293

1

5.726,63

1.389,29

Total

ρc

0,347 1

= 1.389,29 kg/m3

0,274

647,13 0,28571

= 86,7303 lb/ft3

Berat molekul cairan : komponen Na2CO3 H2O NaHCO3

BM

xi

BMc=BMi.xi

106

0,052

5,51

18

0,947

17,06

84,010

0,001

0,09

1,000

22,66

Total

BMc = 22,66 kg/kmol Kecepatan volumetris cairan :

Fc

Massa cairan ρc = = 24,,05 m3/jam


I166


digilib.uns.ac.id

167


Viskositas : log μ cair  A 

B  CT  DT 2 T

komponen

wi

Na2CO3

0,243

H2 O

0,753

NaHCO3

0,004

Total

1,000

ìc =

A

B

-10,216

1.792,5

C

D

0,018

0,000

ìi cair

ìci=wi/ ìi

0,663

1,135

1,135

1  ci

= 0,88111cp = 8,811E-04 kg/m.s

Surface Tension (óc) T   óc = A 1    Tc 

komponen

n

wi

Na2CO3

0,243

H2O

0,753

NaHCO3

0,004

Total

A

Tc

132,674

647,130

n

0,955

Ói

70,541

1

óc

53,116

53,116

óc = 53,116dyne/cm = 0,531 N/m = 0,00541 kg/m


I167


digilib.uns.ac.id

168


2. Penentuan Parameter Konversi (M) a. Diffusivitas carbon dioksida terlarut ke dalam cairan

BL

117,3.10 18.φ . BM  . T   L . v B 0,6 1/ 2

Dengan :

BL

= Difusivitas CO2 dalam pelarut, m2/s

Ö

= Faktor disosiasi pelarut (air),Ö = 2,26

BM = Berat molekul campuran cairan, kg/kmol T

= Suhu reaktor, K

ìL

= Viskositas cairan, kg/m.s

vB

= Volume molal CO2 pada titik didihnya, m3/kmol =

0,034 m3/kmol

117,3.1018.φ . BM  . T BL  0,6  L . vB 1/ 2

BL

= 1,46.10-9

m2/s

= 5,26.10-6 m2/jam

b. Koefisien transfer massa CO2 di fase cair Untuk rancangan perforated plate 1 3

 g . μc   BL . ρc      k BL  0.42    ρc   μc 

1 2

Dengan : KBL

= Koefisien transfer massa CO2 pada fase cair, m/s

g

= Percepatan gravitasi, m/s2


I168


digilib.uns.ac.id

169


ìc

= Viskositas cairan, kg/m.s

ñc

= Densitas cairan, kg/m3

BL

= Difusivitas oksigen ke dalam cairan pada fase cair, m2/s

kBL

= 2,924.10-4 m/s = 1,053 m/jam

c. Menghitung konstanta kecepatan reaksi Reaksi 1 Na2CO3 (s) + H2O (L) + CO2   2NaHCO3 A

+ B

C

dapat dituliskan :

 rA  k  C A  C B Untuk persamaan 1 : Karena CO 2 konstan, maka : CB0=CB

 rA  k. C A .C B  rA  k. C A0 (1 - x A ).C B0  dC A     k.C A0 (1 - x A ).C B0  dt   dX  C A0  A   k.C A0 (1 - x A ).C B0  dt  X

t

dx 0 (1 - xAA )  0 k C B0 dt

 ln(1  X A )  k.C B0 . t k

 ln(1  X A ) C B0 . t

 ln(1  0,98) k commit to user C B0 . t

PENDAHULUAN

I169


digilib.uns.ac.id

170


dimana : = konversi sodium carbonat

XA

Diketahui konversi

= 98 %

CB0

= 2,158E-8 kmol/cm3

t

= 60 menit

k

= 3,021E+00 m3/kmol.menit

(US.Patent; 725,584,1)

= 5,035E-02 m3/kmol.s = 1,813E+02 m3/kmol.jam

d. Menghitung parameter konversi (MH) MH2 

k r . C A .BL k BL2

MH = 0,09411 Nilai 0,02<Mh<2 sehingga transfer massa dan reaksi kimia sama – sam berpengaruh.. 3. Penentuan Kecepatan Reaksi k

= 1,813E+02 m3/kmol.jam

CAO

= 3,1880 kmol/m3

CBO

= 2,1583E-02 kmol/m3

xA

= 0,98

(-rA) = 2,4943E-01 kmol/m3.jam


I170


digilib.uns.ac.id

171


4. Perancangan Perforated Plate Digunakan perforated plate dengan susunan triangular pitch dengan pertimbangan : 

Jumlah lubang tiap satuan lebih besar daripada susunan square pitch



Ukuran reaktor menjadi lebih kecil dan turbulensi lebih terjamin

Susunan orifice :


I171


digilib.uns.ac.id

172




Mencari laju alir gas masuk reaktor / Qg

Qg = 0,159 m3/s = 159084,152 cm3/s 

Mencari dbo

Dengan, do

dbo

=

0,12 cm (perry 5ed, : 0,024-0,95 cm)

=

0,0012 m

=

0,0014 m 0,1423 cm



Mencari laju alir tiap orifice

Qgo = 0,1068 cm3/s 

Mencari luas tiap orifice

Lo = 0,01130 cm2 

Mencari jumlah orifice

No = 1.489.496


I172


digilib.uns.ac.id

173




Mencari nilai pitch

k = > 1, diambil = 3,5 c = 0,498 cm 

Mencari jumlah luas orifice

Lto = 16.873,260 cm2 

Mencari luas perforated plate Mencari presentase luas total orifice terhadap perforated plate

Dpc = 0,241 diplotkan pada grafik, diperoleh nilai a


I173


digilib.uns.ac.id

174


a

= 0,055

Lp = 306.131,991 cm2

5. Menentukan Diameter dan Tinggi Cairan 

Menentukan diameter reaktor

DR = 624,481 cm = 6,245 m 

Trial tinggi reaktor LRO = Hcair + Hgas + Hcoil = 10 m



Tekanan gas rata-rata dalam reaktor

Pgr = 3,007 atm 

Diameter gelembung gas rata-rata dalam reaktor

DBr = 0,00143 m


I174


digilib.uns.ac.id

175




Kecepatan terminal gelembung

Vt = 0,112 m/s 

Waktu tinggal gelembung dalam reaktor Dengan asumsi kecepatan naik gelembung di dalam reaktor konstan pada kecepatan terminalnya.

g = 89,572 s 

Volume tiap gelembung

Vgo = 1,543E-09 m3 = 0,00154 cm3 

Jumlah gelembung tiap orifice per satuan waktu

Ngo = 69 buah/s 

Jumlah gelembung total dalam reaktor

Ngt = 9.235.306.028 buah


I175


digilib.uns.ac.id

176




Volume gas gelembung total di dalam reaktor

Vgt = 14.249.525 cm3 = 14,250 m3 

Menentukan volume cairan Dari neraca massa sodium carbonat di cairan dalam reaktor, di dapat : Fc (CAin – CAout) = (-rA)*Vgc*(I-έ)  rA  k. C A .C B  rA  k. C A0 (1 - x A ).C B0 k

= 181,2584 m3/kmol.j

CAO = 3,1888 kmol/m3 CBO = 2,1583E-02 kmol/m3 Xa

= 0,98

(-rA) = 2,4943E-01 kmol/m3j Vcair = 301,2758 m3 Jadi : Vgas+cair = 315,5254 m3 

Menentukan tinggi cairan D

= 6,245 m

V

= 0,25**D2*H

H

= 10,307 m


I176


digilib.uns.ac.id

177




Menentukan hold up gas

εg = 0,045 

Luas permukaan interface

Ag = 188,970 m2/m3

6. Penurunan Tekanan (Pressure Drop) 1.

Dry Pressure Drop Dry pressue drop merupakan pressure drop aliran gas akibat friksi di dalam hole (orifice). Dimana hole dianggap sebagai tabung pendek dengan tebal plate sama dengan tinggi tabung. (Treybal, 1981, hal 171)

  A V  hD  o g Co 0.41.25  o An 2.g  L   

 4.L. f  A o    1  do   An

  

2

  

dimana : hD

= dry pressure drop

Vo

= kecepatan linier gas lewat hole, m/s = 0,094 m/s

do

= diameter hole = 0,0012 m

L

= tebal plate

Tebal plate dari Treybal, tabel 6,2, hal 169: Untuk bahan Stainless Steel dan do = 1,2 mm, maka L/do = 0,65


I177


digilib.uns.ac.id

178


L

= 0,00078m = 0,78 mm

Co

= koefisien orifice = 1,09*(do/L)^0,25 = 1,2139426 = luas orifice, m2

Ao

= 1,13. 10-6

m2

= luas perforate plate, m2

An

= 3,06. 101 ρL

m2

=densitas cairan = 1389,2899 kg/m3

Qgo

= 1,068 . 10-7 m3/s

Reh

= Bilangan Reynold gas lewat hole

R

eh



Vo. ρ g .d μ

o

g

Vo

= 0,094 m/s

ρg

= 6,9308 kg/m3

μg

= 1,970. 102 μpoise = 1,970. 10-4 cp = 1,970.10-7 kg/m.s

Reh

= 3990

f

= Faktor friksi Fanning = 0,079/(Re^0,25), untuk aliran turbulen 2000
2.

f

= 0,009940083

hD

= 4,45. 10-5 m

Hydraulic Head Pressure drop akibat gaya hidrostatis cairan dalam reaktor. (Treybal, 1981, hal 172)


I178


digilib.uns.ac.id

179


hL 3.

= tinggi cairan = 10,3068 m

Residual Gas Pressure Drop Pressure drop akibat pembentukan gelembung gas. (Treybal, 1981, hal 172)

6. σ L ρ L .d o .g

hR  σL

= 0,53 N/m

g

= 9,8 m/s

hR

= 0,195 m

*) Total Pressure Drop (Pt) ht = hD + hL + hR = 10,502 m Pt = ht * L * g = 1,4484 atm 7. Dimensi Reaktor a. Tipe Jenis reaktor

= Tangki tertutup, silinder tegak

Alasan pemilihan

= Process vessel, menjaga tekanan (P>1 atm) dan suhu tetap

Head

= Flanged & dished head (torisperical)

Alasan pemilihan

= Cocok untuk tekanan antara 15 - 200 Psig

b. Kondisi operasi 40 0C = 313,15 K

T operasi

=

P operasi

= 3 atm = 44,09 psia


I179


digilib.uns.ac.id

180


ΔP total

= 1,4484 atm = 21,29 psia

Over desain

= 10 %

P perancangan

=

4,893 atm = 71,91 psia

c. Pemilihan material konstruksi Material

= low-alloy stell SA-204 Grade C

Alasan pemilihan

= 1. Tahan korosi, tahan panas dan tahan asam 2. Tekanan operasi moderat 3. Suhu operasi < 900 F 4. Untuk dinding reaktor yang tebal (Hal. 253 Brownell, 1959)

Spesifikasi

= 75000 Psi

= Tensile strength

Allowable stress (f) = 18750 Psi Corrosion allowance = 0,125 (Tabel 13.1 Brownell, 1959) d. Tebal shell ts 

P d .ri f.E  0.6P

dengan

 c d

ts

= Tebal shell, in

Pd

= Tekanan desain, psia

ri

= Jari-jari dalam reaktor, in

f

= Allowable stress, psi

c

= Corrosion allowance, in

E

= 85 % (single welded butt joint)

commit to user

(Brownell, 1959) PENDAHULUAN

I180


digilib.uns.ac.id

181


ts 

Sehingga

37,98 x 122,929  0,125 (18750 x 0.85)  (0,6 x 71,91)

= 0,681 in dipakai tebal shell standar

= 0,750 in = 0,019 m

e. Tinggi shell Tinggi reaktor

= 10,307 m = 405,059 in

Diameter reaktor

= 6,245 m = 245,858 in

Volume reaktor

= 315,525 m3 = 11.142,612 ft3

Over desain

= 10 %

Volume perancangan = (1+0,1)  315,525 m3 = 347,078 m3 = 12.256,873ft3

= 2.183,054 bbl

Volume reaktor (Vt) = Volume shell + 2*Volume Head Vt

=

H 

1/4.Л.Di2.H + 2.0,000076.Di3

Vt - 2 * Vh 0.25 * 3.14 * Di^2

= 11,336 m

= 446,311 in

f. Dimensi head OD shell

= ID shell + 2*ts = 245,858 + (2. 0,681) = 247,358 in = 6,283 m = 6282,914

mm

Rumus tebal head untuk Flanged & dished head : P d .r c .v th   c 2.f.E  0.2P d commit to user PENDAHULUAN

I181


digilib.uns.ac.id

182


dengan, th = tebal head (in) Pd =Tekanan desain (Psia)

= 71,912

Psia

Di =Inside diameter of reactor (in)= 245,858

in

f = Allowable stress ( Psi)

= 18750

Psi

E = welded joint efficiency

= 0,850

c = corrosion allowance (in)

= 0,125

(single welded butt joint) in

V = 1/6(2+k2) k = a/b a = jari - jari dalam = Di/2 b = kedalaman dish Dipilih a = 2b, sehingga k = a/b = 2 V

= 1/6(2+k2) th

=

1

=

0,680 in

dipakai tebal standar = OD head

0,750 in = 0,019 m = 19,050 mm

= ID + 2.th = 247,358

in

= 6,283

m

= 6282,914

mm

e. Tinggi reaktor Dari tabel 5-11 Brownell untuk ts = 0,750 in diperoleh

sf =

2,438 - 4,5

in


I182


digilib.uns.ac.id

183


dipilih

sf =

4

in OD

OA

b sf ID t

a

OD = 247,358 in = 6,283 m ID = 245,858 in = 6,245 m a = ID/2 = 122,929 in = 3,122 m b =ID/4 = 61,465 in = 1,561 m tinggi head = OA = Th + Sf + b =( 0,750 + 4 + 61,465 ) in tinggi head = 66,215 in = 1,682 m Tinggi reaktor = Tinggi silinder + 2* tinggi head = 11,336 m + ( 1,682 ) m = 14,7 m = 578,740 in = 48,228 ft

8. Perancangan Coil Pendingin a. Kebutuhan air pendingin Kondisi operasi isotermal Jumlah panas yang diserap berdasarkan perhitungan Neraca Panas Q

= 1.892.739,538 kJoule/jam

T operasi

= 40 oC = 313,15 oK = 104 oF


I183


digilib.uns.ac.id

184


Pendingin

= air

Suhu masuk t1

= 30 oC = 303,15 oK =

86 oF

Suhu keluar t2

= 35 oC = 308,15 oK = 95 oF

Sifat fisis air pada suhu rata-rata (42,5 oC) Cp air

= 75,337 Btu/lbm.F = 4,181 kJ/kg. K

Jumlah air yang dibutuhkan M air

=

Q Cp .t 2  t 1 

=

1.892.739,538 kJ /jam 4,181 kJ/kmol. K.318,15  301,15K

= 110.075,799 kg/jam = 30,557

kg/s

Volume pendingin yang diperlukan = 107,857

m3/jam

= 0,030 m3/s b. Δt Log Mean Temperature Difference (LMTD) TLMTD 

=

(T  t1 )  (T  t 2 )  T  t1   Ln  T  t2 

12,984 F

c. Pipa koil pendingin Ukuran pipa koil

: 1,5 – 2,5 in

Dipilih IPS

= 2,5 in

Spesifikasi pipa koil : Diameter pipa luar (OD)

(Perry, 1999 , hal 11.20)

(Kern, 1983, hal 844) = 2,88 in = 0,073 m = 0,24 ft


I184


digilib.uns.ac.id

185


Schedule Number (SN)

= 40

Diameter dalam (ID)

= 2,469 in = 0,063 m = 0,2058 ft

Flow area per pipe (ao)

= 4,79 in2 = 0,003 m2

Surface area per linier ft (Ao) = 0,753 ft2/ft = 0,230 m2/m Susunan koil

: helix

Diameter helix (Dh)

= 0,7 – 0,8 IDReaktor

Dipilih Dh

= 0,75 IDr

IDr

= 6,245 m

Dh

= 4,684

(Rase, 1977, hal 361)

m = 15,366 ft

Jarak antar lilitan (l) = 1 – 1,5 OD Dipilih l,5

(Perry, 1999)

= 1,5 x OD

1,5

= 0,110 m

d. Koefisien transfer panas dalam koil Digunakan data air pendingin 1

hi.ID ID    0,027. Re 0,8 . Pr 3 .1  3,5 (Kern, 1983, hal 103) k Dh   Dengan : hi

Re

= koefisien transfer panas konveksi dalam koil, Btu/jam.ft2.F

ID

= diameter dalam koil, ft

k

= konduktifitas panas air, Btu/jam,ft.F

Dh

= diameter helix, ft

Re

= bilangan Reynold

Pr

= bilangan Prandtl

=

Gt . ID μ air


I185


digilib.uns.ac.id

186


Gt = m air  110 . 075 , 799 2kg/ s = 9.894,291 kg/m2.s ao

0,0 03 m

Re =

9.894,291 kg/m 2s . 0,063 m = 721.125,177 9.10 4 kg/m . s

Pr

1,003 Btu/lbm . F . 2,082 lbm/ft . jam  Cp . μ  = =   0,655 Btu/jam . ft . F  k  air

= 3,188 1

hi

k ID   . Re 0,8 . Pr 3 .1  3,5 = 0,027. ID DH   = 6.434,284 Btu/jam.ft2.oF = 8,732 kKal/s.m2.oC

e. Koefisien transfer panas dalam koil dilihat dari luar hio

= hi

ID OD

= 6.434,284

0,201 ft 0,240 ft

= 5.380,208 Btu/jam.ft2.oF = 7,301

kKal/s.m2.oC

f. Koefisien konveksi di luar koil Digunakan data fluida di dalam reaktor ho

 kc   ρc  .  = 0,06.  OD   ρg 

0,28

 OD . Gg   .  μc 

0,87

 Cpc . μc  .   kc 

0,4

(Rase, 1977, hal 664) Dengan :

ho

= koefisien konveksi di luar koil, kKal/m2.s.oC

kc

= konduktifitas panas cairan, kKal/m.s.oC

OD

= diameter luar pipa koil, m

ρc

= densitas cairan, kg/m3


I186


digilib.uns.ac.id

187


Gg

=

ρg

= densitas gas, kg/m3

Gg

= superficial mass velocity of gas, kg/m2.s

μc

= viskositas cairan, kg/m.s

Cpc

= panas spesifik cairan, kKal/kg.oC

M cairan 33.416,617 kg/jam = 2 1 . π . IDr (0,25.3,14.6,2452 )m 2 4

= 1.091,575 kg/m2.jam = 0,303 kg/m2.s ho

= 2,225

kKal/m2.s.oC

= 1.583,945 Btu/jam.ft2.oF g. Koefisien transfer panas keseluruhan (Uc) Uc

=

hio . ho hio  ho

=

5.380,208 Btu/jam .ft 2 . F . 1.583,945 Btu/jam . ft 2 . F (5.380,208  1.583,945) Btu/jam . ft 2 . F

= 1.223,688 Btu/jam.ft2.oF = 1,706

kKal/s.m2.oC

h. Koefisien transfer panas keseluruhan saat kotor (Ud)

Uc . hd Uc hd

Ud

=

(Kern, 1950, pers6.10)

hd

= 1/Rd

Rd

= dirt factor/ fouling factor

Rd

= 0,005

hd

= 200 Btu/jam.ft2.oF

Ud

=

(Kern, 1950, tabel 12)

1.223,688 Btu/jam . ft 2 . F x 200 Btu/jam . ft 2 . F 1.223,688  200 Btu/jam .ft 2 . F

= 171,904

Btu/jam.ft2.oF

Ud air – zat organik adalah 100-200 Btu/jam.ft2.oF, sehingga Ud memenuhi. i. Luas kontak perpindahan panas


I187


digilib.uns.ac.id

188


At

=

Q Ud . ΔTLMTD

=

2.300.997,021 Btu/jam 171,904 Btu/jam . ft 2 . F x 64,769 F

= 133,279

ft2

= 90,778

m2

j. Panjang koil 90,778 m 2 At = a" 0,230 m 2 /m

Lc

=

= 395,516 m

b=

0,500 AD (diameter helix = Idh)

x=

AB

a=

0,500 BD

jarak antara lilitan = l

BD2 =AD2 + AB2 a=

(b2 + x2/4 )1/2 2Л.((a2 +b2)/2)1/2

keliling coil (Klc) =

= 2Л((b2 + x2/4 + b2)/2)1/2 = 2Л(b2 + x2/8)1/2 b=

2,342 m

a=

0,055 m

(b2 + x2/8)1/2 = 2,342 x =l= 0,110 m

Keliling koil (Klc)

= 14,709 m

Jumlah koil (Nt)


I188


digilib.uns.ac.id

189


Nt

=

395,516 m Lc = Kell koil 14,709 m

= 26,89 Untuk perancangan dipilih jumlah koil (Nt) = 27 lilitan Koreksi = kell koil . Nt

Lckoreksi

= 14,709 m x 27

= 397,131 m

= Lc . a”

Atkoreksi

= 318,752 m x 0,230 m2/m = 91,148 m2 Udkoreksi

=

Q At. ΔTLMTD

=

1.483.939,78 Btu/j 981,089 ft 2 x 64,769 F

= 23,353Btu/jam.ft2.oF k. Tinggi koil (Hc) dan Volume koil (Vc) Hc

= (Nt-1) x jarak lilitan + (Nt + OD koil) = (27-1) x 0,11 m + (27 + 0,073 m) = 4,828 m

Vc

= ¼.π.(Odkoil)2 x Lc = ¼.π.(0,07315m)2 x 397,131 m = 1,668 m3

9. Perancangan Pipa Di, opt

= 3,9 . Q0,43 . ρ0,13

Dengan

Di

= diameter pipa optimum, in

Q

= debit, ft3/s

ρ

= densitas, lbm/ft3

(Wallas, 1988, pers. 6.32)


I189


digilib.uns.ac.id

190


a. Ukuran pipa pemasukan umpan dari Tangki Pencampur Debit cairan

= 24,053 m3/jam

= 0,236

ft3/s

ρcairan

= 1,389 gr/ml

= 86,730

lbm/ft3

Di, opt

= 3,637 in

Dari tabel 11 Kern, 1950 dipilih pipa dengan spesifikasi : ID

= 3,826

OD

= 4,5 in

IPS

= 4

in

in

ao = 11,5 in2 SN = 80 b. Ukuran pipa pemasukan umpan gas (CO2) Debit gas

= 572,703 m3/jam

= 5,618

ft3/s

ρgas

= 6,931 kg/m3

= 0,433

lbm/ft3

Di, opt

= 7,605 in


= 7,625

in

OD

= 8,625

in

IPS

= 8

in

ao

= 45,7

in2

SN

= 80

c. Ukuran pipa pengeluaran produk cair Debit cairan

= 36.724,379 m3/jam = 0,427

ft3/s

ρcairan

= 842,945 kg/m3

lbm/ft3

Di, opt

= 4,453 in

= 52,623


= 5,761

in

OD

= 6,625

in

IPS

= 6

in

ao

= 26,1

in2

SN

= 80


I190


digilib.uns.ac.id

191


d. Ukuran pipa pengeluaran produk gas (CO2) Debit gas

= 95,450 m3/jam

= 0,936

ft3/s

ρgas

= 6,931 kg/m3

= 0,433

lbm/ft3

Di, opt

= 3,396 in


= 4,026

in

OD

= 4,5

in

IPS

= 4

in

ao

= 12,7

in2

SN

= 40


I191


digilib.uns.ac.id

192



I192


digilib.uns.ac.id

193


:


I193


digilib.uns.ac.id

194



I194

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

Recommend Documents