LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi CaCl2

= 5.000 ton/tahun

1 tahun

= 330 hari kerja

1 hari

= 24 jam kerja

Kapasitas tiap jam

 5.000

ton 1 tahun hari 1.000 kg x x x tahun 330 hari 24 jam 1 ton

= 631,313 kg/jam Kemurnian dari CaCl2 adalah 97,08 %, maka : Jumlah CaCl2

= 97,08% x 631,313 kg/jam = 612,417 kg/jam

A.1 Penentuan Komposisi Bahan Baku Komposisi cangkang kerang (Awan-Hazmi et al, 2012) : 98,7 % CaCO3

: 550,410 kg/jam

0,4 % MgCO3

:

2,231 kg/jam

0,9 % NaCl

:

5,019 kg/jam

Total

: 557,660 kg/jam

A.2 Perhitungan Neraca Massa A.2.1 Tangki Pelarutan (TP-01) Fungsi : Untuk melarutkan Asam Klorida (HCl) dalam air. H2O(l) (2) HCl(aq) 37%

(1)

TP-01

H2O(l) 63%

(3)

HCl(aq) 30% H2O(l) 70%

Gambar LA.1 Aliran Proses pada Tangki Pelarutan (TP-01)

LA-1

LA-2

Neraca Massa Total : F1 + F2

= F3

1.090,177 + 254,375 = 1.344,551 1.344,551 kg/jam

= 1.344,551 kg/jam

Laju Alir Massa Komponen : HCl

:

F1HCl

= 1.090,177 kg/jam x 37% = 403,365 kg/jam

F1HCl H2O

= F3HCl = 403,365 kg/jam

F1H2O = 1.090,177– 403,365

:

= 686,811 kg/jam F3H2O = 403,365 kg/jam x 7/3 = 941,186 kg/jam F2H2O = F3H2O - F1H2O = 941,186 - 686,811 = 254,375 kg/jam

Tabel LA.1 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (TP-01) Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 1

Alur 2

Keluar (kg/jam) alur 3

HCl

403,365

403,365

H2 O

686,811 254,375

941,186

1.090,177 254,375

1.344,551

1.344,551

1.344,551

Subtotal Total

LA-3

A.2.2 Reaktor Asam (R-01) Fungsi : Untuk mencampur CaCO3 dan MgCO3 dengan HCl. HCl 30% H2O 70% CaCO3 MgCO3

(3)

(4)

(5)

CO2 (6)

R-01

CaCO3 MgCO3

CaCl2 H2O

HCl NaCl

NaCl Gambar LA.2 Aliran Proses pada Reaktor Asam

MgCl2

Reaksi yang terjadi di dalam Pencampur : I. CaCO3(s) + 2 HCl(aq)

CaCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)

II. MgCO3(s) + 2 HCl(aq)

MgCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)

Untuk reaksi I : XCaCO3 N CaCO3

= 0,99 (William, dkk, 2002) = Massa CaCO3 yang masuk  550,410  5,499 kmol BM CaCO3 100,09

r

= 0,99 . 5,599 = 5,444 kmol

Mis : F1HCl mula-mula = y1 * Mr HCl = B1HCl / XCaCO3* Mr HCl CaCO3(s) + 2 HCl(aq)

CaCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)

M:

5,499

y1

-

-

-

B:

5,444

10,888

5,444

5,444

5,444

S:

0,055

y1 - 10,888

5,444

5,444

5,444

Untuk reaksi II : XMgCO3

= 0,90 (Medjell, 1994)

N MgCO

=

2,231  0,026 kmol 84,32

r = 0,90 . 0,026 = 0,024 kmol Mis : F2HCl mula-mula = y2 * Mr HCl = B2HCl / XMgCO3 * Mr HCl MgCO3(s) + 2 HCl(aq) M:

0,026

y2

MgCl2(s) + H2O(l) + CO2(g) -

-

-

LA-4

B:

0,024

S:

0,002

0,048 y1 - 0,048

0,024

0,024

0,024

0,024

0,024

0,024

Dari kedua reaksi di atas diperlukan total jumlah HCl mula- mula sebanyak : F1HCl = F3HCl = F1HCl mula-mula + F2HCl mula-mula = (B1HCl / XCaCO3 * Mr HCl) + (B2HCl / XMgCO3 * Mr HCl) = (10,888/ 0,99 * 36,46) + (0,048/ 0,9 * 36,46) = 401,434 + 1,931 = 403,365 kg/jam

Neraca Massa Total: F4

+

F3

= F5

+

F6

557,660 + 1.344,551 = 240,648 + 1.661,562 1.902,211 kg/jam = 1.902,211 kg/jam

Laju Alir Massa Komponen: MgCO3

:

F6MgCO3

= F4MgCO3 – r2 Mr MgCO3 = 2,231 – 0,024. 84,32 = 0,223 kg/jam

NaCl

:

F6NaCl

= F4NaCl = 5,019 kg/jam

CaCO3

:

F6CaCO3

= F4CaCO3 – r1 Mr CaCO3 = 550,410 – 5,444 . 100,09 = 5,504 kg/jam

HCl

:

F6HCl

= F3HCl – r1 Mr HCl – 2.r2 Mr HCl = 403,365–5,444 . 36,5 – 2.0,024 . 36,5 = 4,634 kg/jam

CO2

:

F5CO2

= r1 Mr CO2 + r2 Mr CO2 = 5,444 . 44 + 0,024 . 44 = 240,648 kg/jam

CaCl2

:

F6CaCl2

= r1 Mr CaCl2 = 5,444 . 110,99 = 604,220 kg/jam

LA-5

MgCl2

F6MgCl2

:

= r2 Mr MgCl2 = 0,024 . 95,21 = 2,267 kg/jam

H2O

F6H2O

:

= F3H2O + r1 Mr H2O + r2 Mr H2O = 941,186 + 5,444 . 18,016 + 0,024 . 18,016 = 1.039,696 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca Massa pada Reaktor Asam (R-01) Komponen


Alur 3

Keluar (kg/jam) alur 5

alur 6

CaCO3

550,410

5,504

MgCO3

2,231

0,223

NaCl

5,019

5,019

HCl

403,365

4,634

MgCl2

2,267

CaCl2

604,220

H2O

941,186

CO2 Subtotal Total

1.039,696 240,648

557,660 1.344,551 240,648 1.661,562 1.902,211

1.902,211

LA-6

A.2.3 Tangki Pelarutan (TP-02) Fungsi : Untuk melarutkan Ca(OH)2 dalam air. H2O Ca(OH)2(s)

(8)

(7)

TP-02

20%

(9)

30oC

Ca(OH)2(aq) H2O(l)80%

Gambar LA.3 Aliran Proses pada Tangki Pelarutan


+

F8

= F9

11,181 + 44,725

= 55,907

55,907 kg/jam

= 55,907 kg/jam

Laju Alir Massa Komponen: Ca(OH)2

:

F7Ca(OH)2

= F9Ca(OH)2

= 11,181 kg/jam

H2O

:

F7H2O

= F9H2O

= 44,725 kg/jam

Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (TP-02) Komponen Ca(OH)2

Masuk (kg/jam) Alur 7 11,181

H2O Subtotal Total

Alur 8

11,181

Keluar (kg/jam) Alur 9 11,181

44,725

44,725

44,725

55,907

55,907

55,907

LA-7

A.2.4 Reaktor Penetral (R-02) Fungsi : Untuk menetralkan MgCl2 dan HCl Ca(OH)2 20% H2O 80% CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O

(6)

(9)

(10)

R-02

CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2O Mg(OH)2 Ca(OH)2

Gambar LA.4 Aliran Proses pada Reaktor Penetral

Reaksi yang terjadi di dalam Reaktor Penetral : I. MgCl2(s) + 2 Ca(OH)2(aq)

CaCl2(s) + Mg(OH)2(s)

II. 2 HCl(aq) + Ca(OH)2(aq)

CaCl2(s) + 2 H2O(l)

Untuk reaksi I: XMgCl2

= 0,70 (Elsner, 1998)

NMgCl2



2,267 = 0,024 kmol 95,21

r1 = 0,70 . 0,024 = 0,017 kmol Mis : F1Ca(OH)2 mula-mula = y1 * Mr Ca(OH)2 = B1Ca(OH)2 / XMgCl2 * Mr Ca(OH)2 MgCl2(s) + Ca(OH)2(aq) M : 0,024

CaCl2(s) + 2H2O(l)

y1

-

-

B:

0,017

0,017

0,017

0,017

S:

0,001

y1 - 0,017

0,017

0,017

LA-8

Untuk reaksi II : XHCl

= 0,90 (Elsner, 1998)

NHCl



r2

= 0,90 . 0,127 = 0,114 kmol

4,634 = 0,127 kmol 36,46

Mis : F2Ca(OH)2 mula-mula = y2 * Mr Ca(OH)2 = B2Ca(OH)2 / XHCl * Mr Ca(OH)2 2HCl(aq) + Ca(OH)2(aq) M : 0,127

CaCl2(s) + 2H2O(l)

y2

-

-

B:

0,114

0,057

0,057

0,114

S:

0,018

y2 - 0,057

0,057

0,114

Dari kedua reaksi di atas diperlukan total jumlah Ca(OH)2 mula- mula sebanyak : F8Ca(OH)2 = F10Ca(OH)2= F1Ca(OH)2 mula-mula + F2Ca(OH)2 mula-mula = [(B1Ca(OH)2 / XMgCl2) + (B2Ca(OH)2 / XHCl)] * Mr Ca(OH)2) = [(0,017/0,7) +( 0,114/0,9)]* 74,01 = 11,181 kg/jam Neraca massa total : F6

F9

+

1.661,562 +

=

55,907 =

1.717,469 kg/jam =

F10 1.717,469 1.717,469 kg/jam

Laju Alir massa komponen : CaCO3

:

F10CaCO3

= F6CaCO3

= 5,504 kg/jam

MgCO3

:

F10MgCO3

= F6MgCO3

= 0,223 kg/jam

NaCl

:

F10NaCl

= F6NaCl

= 5,019 kg/jam

HCl

:

F10HCl

= F6HCl –r2.Mr HCl = 4,634 - 0,114 . 36,5 = 0,463 kg/jam

MgCl2

:

F10MgCl2= F6MgCl2 – r1 Mr MgCl2 = 2,267 - 0,017 . 95,21 = 0,680 kg/jam

CaCl2

:

F10CaCl2

= F6CaCl2 + r1 Mr CaCl2 + 1/2. r2. Mr CaCl2

LA-9

= 604,220 + 0,017.110,99 + 1/2.0,114. 110,99 = 612,417 kg/jam H2O

:

F10H2O

= F6H2O + F9H2O+ r2 Mr H2O = 1.039,696 + 44,758 + 0,114 . 18,016 = 1.086,482 kg/jam

Ca(OH)2

:

F10Ca(OH)2

= F9Ca(OH)2 - r1 Mr Ca(OH)2 - 1/2. r2. Mr

Ca(OH)2 = 11,181 - 0,017. 74,1 – 1/2. 0,114. 74,1 = 5,709 kg/jam Mg(OH)2

:

F11Mg(OH)2

= r1 Mr Mg(OH)2 = 0,017 . 58,32 = 0,972 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca Massa pada Reaktor Penetral (R-02) Komponen


Alur 9

Keluar (kg/jam) Alur 10

CaCO3

5,504

5,504

MgCO3

0,223

0,223

NaCl

5,019

5,019

HCl

4,634

0,463

MgCl2

2,267

0,680

CaCl2

604,220

612,417

H2O Ca(OH)2

1.039,696 44,725

1.086,482

11,181

5,709

Mg(OH)2

0,972

Subtotal

1.661,562 55,907

1.717,469

Total

1.717,469

1.717,469

LA-10

A.2.5 Evaporator (EV-01) Fungsi : Untuk memekatkan CaCl2 dan mengurangi kadar air H2O CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

(11) (10)

EV-01

(12)

Gambar LA.5 Aliran Proses pada Evaporator

Asumsi : efisiensi penguapan air evaporator = 80 % Neraca Massa Total: F10

= F11

1.717,469

+

F12

= 869,186 + 848,284

1.717,469 kg/jam = 1.717,469 kg/jam

Laju Alir Massa Komponen: CaCO3

:

F12CaCO3 12

= F10CaCO3 10

MgCO3

:

F

NaCl

:

F12NaCl

= F10NaCl

= 5,019 kg/jam

HCl

:

F12HCl

= F10HCl

= 0,463 kg/jam

MgCl2

:

F12MgCl2

= F10MgCl2

= 0,680 kg/jam

CaCl2

:

F12CaCl2

= F10CaCl2

= 612,417 kg/jam

Ca(OH)2

:

12

F

12

MgCO3

Ca(OH)2

Mg(OH)2

:

F

H2O

:

F11H2O

Mg(OH)2

=F

= 5,504 kg/jam

10

=F

10

=F

MgCO3

= 0,223 kg/jam

Ca(OH)2

= 5,709 kg/jam

Mg(OH)2

= 0,972 kg/jam

= 80 % . F10H2O = 80 % . 1.086,482 = 869,186 kg/jam

F12H2O

= F10H2O - F11H2O = 217,296 kg/jam


LA-11

Tabel LA.5 Neraca Massa pada Evaporator (EV-01) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 10

Alur 11

Alur 12

CaCO3

5,504

5,504

MgCO3

0,223

0,223

NaCl

5,019

5,019

HCl

0,463

0,463

MgCl2

0,680

0,680

CaCl2

612,417

612,417

H2O

1.086,482

869,186

217,296

Ca(OH)2

5,709

5,709

Mg(OH)2

0,972

0,972

Subtotal

1.717,469

Total

1.717,469

869,186

848,284

1.717,469

A.2.6 Crystallizer (CR-01) Fungsi : Untuk mengkristalkan CaCl2 H2O CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

(13) (12)

CR-01

(14)


Gambar LA.6 Aliran Proses pada Crystallizer Asumsi : Tahap kristalisasi memisahkan senyawa terlarut dan 70% air dari alur masuk Neraca Massa Total: F12

=

F13

848,284

=

152,107

848,284 kg/jam

=

848,284 kg/jam

+

F14

+ 696,176

LA-12


:

F14CaCO3

= F12CaCO3

= 5,504 kg/jam

MgCO3

:

F14MgCO3

= F12MgCO3

= 0,223 kg/jam

NaCl

:

F14NaCl

= F12NaCl

= 5,019 kg/jam

HCl

:

F14HCl

= F12HCl

= 0,463 kg/jam

MgCl2

:

F14MgCl2

= F12MgCl2

= 0,680 kg/jam

CaCl2

:

F14CaCl2

= F12CaCl2

= 612,417 kg/jam

14

12

Ca(OH)2

:

F

Mg(OH)2

:

F14Mg(OH)2

= F12Mg(OH)2 = 0,972 kg/jam

H2O

:

F14H2O

= 70 % . F12H2O

Ca(OH)2

=F

Ca(OH)2

= 5,709 kg/jam

= 70 %. 217,296 = 152,107 kg/jam 14

F

H2O

= F12H2O - F13H2O = 65,189 kg/jam

LA-13

Tabel LA.6 Neraca Massa pada Crystallizer (CR-01) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 12

Alur 13

Alur 14

CaCO3

5,504

5,504

MgCO3

0,223

0,223

NaCl

5,019

5,019

HCl

0,463

0,463

MgCl2

0,680

0,680

CaCl2

612,417

612,417

H2O

217,296

152,107

65,189

Ca(OH)2

5,709

5,709

Mg(OH)2

0,972

0,972

Subtotal

848,284

Total

848,284

152,107

696,176 848,284

A.2.7 Rotary Dryer (RD-01) Fungsi : Untuk mengeringkan produk CaCl2 H2O HCl CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

(15) (15)

(16)

RD-01


Gambar LA.7 Aliran Proses pada Rotary Dryer

Asumsi : efisiensi pengeringan = 99,5% dengan kadar air produk sebanyak 0,05%

LA-14


=

F15

696,176

=

64,863

696,176 kg/jam

=

F16

+

+ 631,313

696,176 kg/jam

Neraca Massa Komponen: CaCO3

:

F16CaCO3 16

= F14CaCO3 14

MgCO3

:

F

NaCl

:

F16NaCl

= F14NaCl

= 5,019 kg/jam

MgCl2

:

F16MgCl2

= F14MgCl2

= 0,463 kg/jam

CaCl2

:

F16CaCl2

= F14CaCl2

= 612,417 kg/jam

Ca(OH)2

:

F16Ca(OH)2

= F14Ca(OH)2

= 5,709 kg/jam

Mg(OH)2 H2O

: :

16

F

16

F

MgCO3

Mg(OH)2 H2O

=F

= 5,504 kg/jam

14

=F

= 0,223 kg/jam

MgCO3

= 0,972 kg/jam

Mg(OH)2 14

= 99,5 % . F

H2O

= 99,5 %. 65,189 = 64,863 kg/jam F15H2O

= F15H2O - F16H2O = 0,326 kg/jam

H2O

:

16

F

HCl

= 99,5 % . F15HCl = 99,5 %. 0,696 = 0,692 kg/jam

LA-15

Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01) Komponen



Alur 16

CaCO3

5,504

5,504

MgCO3

0,223

0,223

NaCl

5,019

5,019

HCl

0,463

0,463

MgCl2

0,680

0,680

CaCl2

612,417

612,417

H2O

65,189

Ca(OH)2

5,709

5,709

Mg(OH)2

0,972

0,972

Subtotal

696,176

Total

696,176

64,863

64,863

0,326

631,313 696,176

A.2.8 Rotary Cooler (RC-01) Fungsi : Untuk menurunkan panas dalam produk CaCl2 CaCO3 MgCO3 NaCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

(16)

RC

(17)

Gambar LA.7 Aliran Proses pada Rotary Cooler

Neraca Massa Total: F17 631,313 kg/jam

=

F18

= 631,313 kg/jam

CaCO3 MgCO3 NaCl MgCl2 CaCl2 H2O Mg(OH)2 Ca(OH)2

LA-16


:

F17CaCO3

= F16CaCO3

= 5,504 kg/jam

MgCO3

:

F17MgCO3

= F16MgCO3

= 0,223kg/jam

NaCl

:

F17NaCl

= F16NaCl

= 5,019 kg/jam

HCl

:

F17HCl

= F16HCl

= 0,463 kg/jam

MgCl2

:

F17MgCl2

= F16MgCl2

= 0,680 kg/jam

CaCl2

:

F17CaCl2

= F16CaCl2

= 612,417 kg/jam

17

Ca(OH)2

:

F

Mg(OH)2

:

H2O

:

16

Ca(OH)2

= 5,709 kg/jam

F17Mg(OH)2

= F16Mg(OH)2

= 0,972 kg/jam

F17H2O

= F16H2O

= 0,326 kg/jam

Ca(OH)2

=F

Tabel LA.8 Neraca Massa pada Rotary Cooler (RC-01) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 16

Alur 17

CaCO3

5,504

5,504

MgCO3

0,223

0,223

NaCl

5,019

5,019

HCl

0,463

0,463

MgCl2

0,680

0,680

CaCl2

612,417

612,417

H2O

0,326

0,326

Ca(OH)2

5,709

5,709

Mg(OH)2

0,972

0,972

Subtotal

631,313

631,313

Total

631,313

631,313

Komponen

A.2.9 Ball Mill (BM-01) Fungsi : Menghancurkan bahan agar ukuran partikel seragam.

LA-17

CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

(19) (17)

BM-01

(18)


Gambar LA.9 Aliran Proses pada Ball Mill Pada Alur 19 adalah 0,99% produk yang keluar pada alur 17 yang akan masuk ke Screening. Neraca Massa Total : F17 + F19

=

631,313 + 6,313

=

F18 637,626 kg/jam


MgCO3

NaCl

HCl

MgCl2

CaCl2

:

:

:

:

:

:

F17CaCO3

= 5,504 kg/jam

F19CaCO3

= 0,99 x 5,504

= 0,055 kg/jam

F18CaCO3

= 5,504 + 0,055

= 5,559 kg/jam

17

F

MgCO3

= 0,223 kg/jam

F19MgCO3

= 0,99 x 0,223

= 0,002 kg/jam

F18MgCO3

= 0,223 + 0,002

= 0,225 kg/jam

F17NaCl

= 5,019 kg/jam

F19NaCl

= 0,99 x 5,019

= 0,050 kg/jam

F18NaCl

= 5,019 + 0,050

= 5,069 kg/jam

17

F

HCl

= 0,463 kg/jam

F19HCl

= 0,99 x 0,463

= 0,005 kg/jam

F18HCl

= 0,463 + 0,005

= 0,468 kg/jam

F17MgCl2

= 0,680 kg/jam

F19MgCl2

= 0,99 x 0,680

= 0,007 kg/jam

F18MgCl2

= 0,680 + 0,007

= 0,687 kg/jam

17

F

CaCl2

F19CaCl2

= 612,417 kg/jam = 0,99 x 612,417

= 6,124 kg/jam

LA-18

F18CaCl2 Ca(OH)2

:

Mg(OH)2

:

H2O

:

17

F

Ca(OH)2

= 612,417 + 6,124

= 618,541 kg/jam

= 5,709 kg/jam

F19Ca(OH)2

= 0,99 x 5,079

= 0,057 kg/jam

F18Ca(OH)2

= 5,709 + 0,057

= 5,766 kg/jam

F17Mg(OH)2

= 0,972 kg/jam

F19Mg(OH)2

= 0,99 x 0,972

= 0,010 kg/jam

F18Mg(OH)2

= 0,972 + 0,010

= 0,982 kg/jam

17

F

H2O

= 0,326 kg/jam

F19H2O

= 0,99 x 0,326

= 0,003 kg/jam

F19H2O

= 0,326 + 0,003

= 0,329 kg/jam

Tabel LA.9 Neraca Massa pada Ball Mill (BM-01) Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 19 Alur 17


CaCO3

5,504

0,055

5,559

MgCO3

0,223

0,002

0,225

NaCl

5,019

0,050

5,069

HCl

0,463

0,005

0,468

MgCl2

0,680

0,007

0,687

CaCl2

612,417

6,124

618,541

H2O

0,326

0,003

0,329

Ca(OH)2

5,709

0,057

5,766

Mg(OH)2

0,972

0,010

0,982

Subtotal

631,313

6,313

637,626

Total

637,626

637,626

A.2.10 Screening (SC-01) Fungsi : Mengayak bahan yang keluar dari Ball Mill agar mempunyai diameter partikel yang seragam. CaCO3 MgCO3 NaCl HCl CaCl2

MgCl2 H2O Mg(OH)2 Ca(OH)2

LA-19

CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

(19) (18)

SC-01

(20)

Gambar LA.10 Aliran Proses pada Screening

Asumsi : Fraksi terayak = 99,01% Neraca Massa Total: F18

= F19

+

F20

637,626

= 6,313

+ 631,313

637,626 kg/jam

= 637,626 kg/jam

Laju Alir Massa Komponen : CaCO3 :

F20CaCO3

= =

F19CaCO3

= =

MgCO3 :

20

F

MgCO3

= =

F19MgCO3

= =

NaCl :

F20NaCl

= =

19

F

NaCl

= =

MgCl2 :

F20MgCl2

= =

F19MgCl2 CaCl2 :

F20CaCl2

99,01% . F18CaCO3 5,504 kg/jam 0,99% . F18CaCO3 0,055 kg/jam 99,01% . F18MgCO3 0,223 kg/jam 0,99% . F18MgCO3 0,002 kg/jam 99,01% . F18NaCl 5,019 kg/jam 0,99% . F18NaCl 0,050 kg/jam 99,01% . F18MgCl2 0,680 kg/jam

=

0,99% . F18MgCl2 0,007 kg/jam

=

99,01% . F18CaCl2

=


LA-20

F19CaCl2

=

612,417

=

0,99% . F18CaCl2 6,124 kg/jam

= Ca(OH)2 :

F20Ca(OH)2

= =

F19Ca(OH)2

= =

Mg(OH)2:

F20Mg(OH)

= =

F19Mg(OH)

= =

H2O :

F20H2O

= =

F19H2O

= =

HCl :

F20HCl

= =

19

F

HCl

= =

kg/jam

99,01% .F18Ca(OH)2 5,709 kg/jam 0,99% . F18Ca(OH)2 0,057 kg/jam 99,01 . F18Mg(OH) 0,972 kg/jam 0,99% . F18Mg(OH) 0,010 kg/jam 99,01% . F18H2O 0,326 kg/jam 0,99% . F18H2O 0,003 kg/jam 99,01% . F18HCl 0,463 kg/jam 0,99% . F18HCl 0,005 kg/jam

LA-21

Tabel LA.10 Neraca Massa Screening (SC-01) Komponen



Alur 20

CaCO3

5,559

0,055

5,504

MgCO3

0,225

0,002

0,223

NaCl

5,069

0,050

5,019

HCl

0,468

0,005

0,463

MgCl2

0,687

0,007

0,680

CaCl2

618,541

6,124

612,417

H2O

0,329

0,003

0,326

Ca(OH)2

5,766

0,057

5,709

Mg(OH)2

0,982

0,010

0,972

Subtotal

637,626

6,313

631,313

Total

637,626

637,626

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/ jam

Temperatur Referensi

: 25 0C

Kapasitas produk

: 5.000 ton/tahun

LB.1 Perhitungan Kapasitas Panas a) Data perhitungan Cp Cp x,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 Tabel LB.1 Nilai konstanta untuk ∫CpdT (kJ/mol.0C) Fasa

Komponen

10-3A

10-5B

10-8C

10-12D

H2O

33,46

0,688

0,7604

-3,593

CO2 Udara HCl

36,11 28,94 29,13

4,233 0,4147 -0,1341

-2,887 0,319 0,9715

7,464 -1,965 -4,335

H2O

75,4

-

-

-

CaCO3

82,34

4,975

-12,87

-

MgCl2

72,4

1,58

-

-

-

-

-

Gas

Cair

Padat

Ca(OH)2 89,5 Sumber : Felder & Rosseau (2005)

b) Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi Tabel LB.2 Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi Fasa Padat

Komponen

Cp(kal/mol K)

MgCO3

16,9

CaCl2

16,9+ 0,00386 T

Mg(OH)2 Sumber : Reid (1977) ; Perry (1999)

18,2

LB-1

LB-2

LB.2 Data Panas Pembentukan untuk tiap senyawa Tabel LB.3 Nilai ΔHf untuk tiap senyawa Komponen

∆Hf (kkal/kmol)

CO2 Udara HCl

-94,052 0 -39,85

H2O

-68,3174

CaCO3

-289,5

MgCl2

-153,22

Ca(OH)2

-235,58

MgCO3

-261,7

CaCl2

-190,6

Mg(OH)2

-221,9

NaCl -98,321 Sumber : Perry (1999)

LB.3 Data Panas Pelarutan untuk tiap senyawa Tabel LB.4 Panas pelarutan Komponen

∆Hpelarutan (KJ/kmol)

HCl

74,8

Ca(OH)2

16,2

MgCl2

-8,68

CaCl2 82,9 Sumber : Martinez (1995) ; Perry (1999)

LB.4 Perhitungan Neraca Energi Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Perhitungan panas yang masuk dan keluar: T

Qi  H i 

 n.Cp.dT

T1  25o C

Smith &VanNess (1975)

Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : Cp = a +bT+ cT2+ dT3 Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T2 b 2 c 3 d 4 2 3 4 T CpdT  a(T2  T1 )  2 (T2  T1 )  3 (T2  T1 )  4 (T2  T1 ) 1

LB-3

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : T2

Tb

T2

T1

T1

Tb

 CpdT   CpdT  ΔHvl   CpdT

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : T

T

2 2 dQ  rH r (T )  N  CpdTout  N  CpdTin dT T1 T1

B.1 Tangki Pelarutan HCl (TP-01)

H2O(l)

(2) 28 oC

HCl(aq) 37%

(1)

H2O(l) 63%

o

30 C

TP-01

(3)

HCl(aq) 30% o

29,67 C H2O(l) 70%

Kondisi Masuk : - Alur masuk

= Alur 1 dan Alur 2

- Komponen masuk

= HCl dan H2O

- Temperatur referensi = 25 oC = 298 K - Temperatur alur 1

= 30 oC = 303 K

- Temperatur alur 2

= 28 oC = 301 K

Kalor yang masuk ke reaktor dapat dihitung dengan: dQ = n ∫Cp dT dT

Untuk HCl: QHCl = (403,365/36,46)x[29,13x10-3x(303-298) – 0,1341x10-5/2x(3032-2982) + 0,9714x 10-8/3x(3033-2983) – 4,335x10-12(3034-2984)] Untuk perhitungan H2O digunakan cara yang sama dengan perhitungan HCl.

LB-4

Tabel LB.5 Panas alur 1 pada T = 30 oC Komponen

n ∫CpdT (kmol/jam) (kJ/kmol)

m (kg/jam)

∑H=n∫CpdT (kJ/jam)

HCl

403,365

11,063

0,147

1,631

H2O

686,811

38,122

377,000

14.372,104

Jumlah

14.373,735 Tabel LB.6 Panas alur 2 pada T = 28 oC

Komponen

m (kg/jam)

H2O

254,375

n ∫CpdT (kmol/jam) (kJ/kmol) 14,119

226,200

Jumlah

∑H=n∫CpdT (kJ/jam) 3.193,801 3.193,801

Kondisi Keluar : - Alur keluar `

= Alur 3

- Komponen keluar

= HCl dan air

- Temperatur referensi = 25 oC = 298 K Diketahui ΔH pelarutan HCl adalah 74,8 kJ/kmol (∑

∫

)

(∑

∫

)

Dengan menggunakan trial error, diperoleh temperatur keluar sebesar 29,670 oC Tabel LB.7 Panas alur 3 pada T = 29,670 oC Komponen

m (kg/jam)



HCl

403,365

11,063

0,138

1,523

H2O

941,186

52,242

352,085

18.393,519

Jumlah

18.395,043

LB-5

B.2 Reaktor Asam (R-01) Superheated Steam 150 oC, 1 atm HCl 30% H2O 70% (3) o 29,670 C CaCO3 MgCO3 NaCl

(4) 30 oC

(5) 32 oC

R-01

CO2

(6) CaCO3 CaCl2 o 32 C MgCO3 H2O HCl NaCl MgCl2

Kondensat 100 oC, 1 atm Gambar LB.2 Alur Panas pada Reaktor Asam Reaksi yang terjadi: CaCO3 + 2 HCl

CaCl2 + H2O + CO2

MgCO3 + 2 HCl

MgCl2 + H2O + CO2

R1 = 5,444 kmol/jam R2 = 0,024 kmol/jam ΔHR1 (25oC, 1atm) = ΔHf CaCl2 + ΔHf H2O + ΔHf CO2 - ΔHf CaCO3 -2.ΔHf HCl = [-190,6 + (-68,3174) + (-94,052) – (-289,5) – 2*(-39,85)] x 4,184 = 67,909 kJ/kmol ΔHR2 (25oC, 1atm) = ΔHf MgCl2+ ΔHf H2O + ΔHf CO2 - ΔHf MgCO3 -2.ΔHf HCl = [-153,22 + (-68,3174) + (-94,052)– (-261,7) – 2.(-39,85)] x 4,184 = 107,992 kJ/kmol Kondisi Masuk : - Alur masuk

= Alur 3 dan Alur 4

- Komponen masuk

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O

- Temperatur referensi = 25 oC - Temperatur alur 3

= 29,670 oC

- Temperatur alur 4

= 30 oC

Pada Tabel LB.7 diketahui bahwa panas alur 3 adalah 18.395,043 kJ/jam

LB-6

Tabel LB.8 Panas alur 4 pada T = 30 oC n ∫CpdT (kmol/jam) (kJ/kmol)


Komponen

m (kg/jam)

CaCO3

550,410

5,499

486,449

2.675,032

MgCO3

2,231

0,026

353,548

9,353

NaCl

5,019

0,086

252,130

21,652

Jumlah

2.706,038

Kondisi Keluar : - Alur keluar

= Alur 5 dan Alur 6

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, CO2


= 32 oC

- Temperatur alur 6

= 32 oC Tabel LB.9 Panas alur 5 pada T = 32 oC

Komponen

m (kg/jam)

CO2

240,648



261,051

1.427,405

Jumlah

1.427,405 Tabel LB.10 Panas alur 6 pada T = 32 oC

Komponen

m (kg/jam)



CaCO3

5,504

0,055

681,377

37,470

MgCO3

0,223

0,003

494,967

1,309

NaCl

5,019

0,086

353,105

30,324

HCl

4,634

0,127

0,206

0,026

MgCl2

2,267

0,024

540,146

12,861

CaCl2

604,220

5,444

126,447

688,388

1.039,696

57,710

527,800

30.459,114

H2O Jumlah

31.229,492

LB-7

dQ/dT = 31.229,492 + 1.427,405 - 2.706,038 -18.395,043 + (5,448x67,909) + (0,024x107,992) = 11.928,091 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan Superheated steam yang masuk pada 1 atm dan 150 oC. Kondensat keluar pada suhu 100 oC dan tekanan 1 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan : ΔHl (100 oC, 1 atm) = 419,1 kJ/kg

(Reklaitis)

ΔHv (150 oC, 1 atm) = 2.768,899 kJ/kg

(Reklaitis)

Maka entalpi steam (ΔHsteam) = 2.768,899 - 419,1 = 2.349,799 kJ/kg m 

dQ/dT HSteam

m 

11.928,091 kJ/jam 18,016 kg/kmol x 2.349,799 kJ/kmol 1000 gr/kg

m = 5,076 kg/jam

B.3 Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) H2O(l)

(8) 28 oC

Ca(OH)2(s)

(7)

TP-02

30 oC

(9)

Ca(OH)2(aq) 30%

28,147 oC

Gambar LB.3 Alur Panas pada Tangki Pelarutan Kondisi Masuk: - Alur masuk

= Alur 7 dan Alur 8

- Komponen masuk

= Ca(OH)2 dan H2O


= 30 oC

- Temperatur alur 8

= 28 oC

H2O(l)70%

LB-8

Tabel LB.11 Panas pada alur 7 pada T = 30 oC Komponen

m (kg/jam)

Ca(OH)2

11,181


447,500

∑H=n∫CpdT (kJ/jam) 67,529

Jumlah

67,529 Tabel LB.12 Panas pada alur 8 pada T= 28 oC

Komponen

m (kg/jam)

H2O

44,725


226,200

∑H=n∫CpdT (kJ/jam) 561,551

Jumlah

561,551


= Alur 9

- Komponen keluar

= Ca(OH)2 dan H2O

- Temperatur referensi = 25 oC Diketahui ΔH pelarutan Ca(OH)2 adalah 16,2 kJ/kmol (∑

∫

)

(∑

∫

)

Dengan menggunakan trial error,diperoleh temperatur keluar sebesar 28,147 oC. Tabel LB.13 Panas pada alur 9 pada T = 28,147 oC n ∫CpdT (kmol/jam) (kJ/kmol)


Komponen

m (kg/jam)

Ca(OH)2

11,181

0,151

281,636

42,500

H2O

44,725

2,483

237,267

589,025

Jumlah

631,525

LB-9

B.4 Reaktor Penetral (R-02) Superheated Steam 150 oC, 1 atm

CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O

Ca(OH)2 20% H2O 80% (9) 28,147 oC (6) 32 oC

R-02

(10) 32 oC

Kondensat 100 oC, 1 atm


Gambar LB.4 Alur Panas pada Reaktor Penetral Reaksi yang terjadi : MgCl2 + 2 Ca(OH)2

CaCl2 + Mg(OH)2

HCl + Ca(OH)2

CaCl2 + H2O

R1 = 0,017 kmol/jam R2 = 0,114 kmol/jam ΔHR1 (25 0C, 1atm) = ΔHf CaCl2 + ΔHf Mg(OH)2 - ΔHf MgCl2 -ΔHf Ca(OH)2 = [-190,6 + (-221,9) – (-153,22) – (-235,58)] x 4,184 = -99,161 kJ/kmol ΔHR2 (25 0C, 1atm) = ΔHf CaCl2 + 2.ΔHf H2O - 2.ΔHf HCl -ΔHf Ca(OH)2 = [-190,6 + 2*(-68,3174) –2*(-39,85) – (-235,58)] x 4,184 = -50,019 kJ/kmol


= Alur 6 dan Alur 9

- Komponen masuk

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2

- Temperatur referensi

= 25 oC

- Temperatur alur 6

= 32 oC

- Temperatur alur 9

= 28,147 oC

Pada Tabel LB.9 diketahui bahwa panas alur 6 adalah 31.229,492 kJ/jam Pada Tabel LB.13 diketahui bahwa panas alur 9 adalah 631,525 kJ/jam

LB-10

Kondisi Keluar : - Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2,


= 32 oC


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫CpdT ∑H=n∫CpdT (kJ/kmol) (kJ/jam)

CaCO3

5,504

0,055

681,377

37,470

MgCO3

0,223

0,003

494,967

1,309

NaCl

5,019

0,086

353,105

30,324

HCl

0,463

0,013

0,206

0,003

MgCl2

0,680

0,007

540,146

3,858

CaCl2

612,417

5,518

1.246,155

6.876,241

1.086,482

60,307

527,800

31.829,772

Ca(OH)2

5,709

0,077

626,500

48,268

Mg(OH)2

0,972

0,017

533,042

8,884

H2O

Jumlah

38.836,129

dQ/dT = 38.836,129-31.229,492- 631,525+(-99,161*0,017)+(-50,019*0,114) = 6.967,738 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan Superheated steam yang masuk pada 1 atm dan 150 oC. Kondensat keluar pada suhu 100 oC dan tekanan 1 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan : m 

dQ/dT HSteam

m 

6.967,738 kJ/jam 18,016 kg/kmol x 2.349,799 kJ/kmol 1000 gr/kg

m = 0,053 kg/jam

LB-11

B.5 Evaporator (EV-01) Superheated Steam 150 oC, 1 atm CaCO3 MgCO3 NaCl HCl MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Ca(OH)2

H2O (11)

(10) 32 oC

EV-01

105 oC (12) 105 oC

Kondensat 100 oC, 1 atm


Gambar LB.5 Alur Panas pada Evaporator


= Alur 10

- Komponen masuk

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2


= 32 oC

Pada Tabel LB.14 diketahui panas pada alur 10 pada 32 oC adalah 38.836,129 kJ/jam Kondisi Keluar : - Alur keluar

= Alur 11 dan 12

- Komponen keluar



= 105 oC

- Temperatur alur 12

= 105 oC

- ∆H pada 105 oC

= 2.715,362 kJ/kg

LB-12


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

H2O(g)

869,186

48,245


m x ∆Hvl

2.715,362 131.003,176 2.360.153,215

Jumlah

131.003,176 2.360.153,215 Tabel LB.16 Panas pada alur 12 pada T = 105 oC

Komponen

m (kg/jam)

n (kmol/jam)


CaCO3

5,504

0,055

7.932,440

436,213

MgCO3

0,223

0,003

5.656,768

14,965

NaCl

5,019

0,086

4.086,797

350,964

HCl

0,463

0,013

2,370

0,030

MgCl2

0,680

0,007

6.219,232

44,424

CaCl2

612,417

5,518

6.808,167

37.567,227

H2O

217,296

12,061

6.032,000

72.753,764

Ca(OH)2

5,709

0,077

7.160,000

551,639

Mg(OH)2

0,972

0,017

6.091,904

101,534

Jumlah

848,284

111.820,761

dQ/dT = 111.820,761 + 131.003,176 + 2.360.153,215 - 38.836,129 = 2.564.141,023 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan Superheated steam yang masuk pada 1 atm dan 150 oC. Superheated steam keluar pada suhu 100 oC dan tekanan 1 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m 

dQ/dT HSteam

m 

2.564.141,023 kJ/jam 18,016 kg/kmol x 2.349,799 kJ/kmol 1000 gr/kg

m = 19,659 kg/jam

LB-13

B.6 Crystallizer (CR-01)

Udara Pendingin 5 oC

H2O

CaCO3 (13) 60 oC MgCO3 NaCl (12) (14) HCl 105 oC 60 oC MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Udara Pendingin Ca(OH)2 60oC Gambar LB.6 Alur Panas pada Crystallizer


CR-01


= Alur 12

- Komponen masuk


- Temperatur referensi = 25 oC - Temperatur alur 12 = 105 oC Pada Tabel LB.16 diketahui panas pada alur 12 pada 115 oC adalah 125.347,460 kJ/jam. Kondisi Keluar : - Alur keluar

= Alur 13 dan 14

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2,Mg(OH)2

- Temperatur referensi = 25 oC - Temperatur alur 13 = 60 oC - Temperatur alur 14 = 60 oC Tabel LB.17 Panas pada alur 13 pada T =60 oC Komponen

m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫CpdT (kj/kmol)

∑H=n∫CpdT (kj/jam)

m x ∆Hvl

H2O(g)

152,107

8,443

1.181,831

9.978,090

179.765,264

9.978,090

179.765,264

Jumlah

LB-14


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫CpdT (kj/kmol)


- ∆Hs x n

CaCO3

5,504

0,055

3.431,264

188,689

MgCO3

0,223

0,003

2.474,836

6,547

NaCl

5,019

0,086

1.774,135

152,358

-0,335

HCl

0,463

0,013

1,034

0,013

-950,661

MgCl2

0,680

0,007

2.708,472

19,347

62,002

CaCl2

612,417

5,518

2.653,175

14.640,127

-457.439,288

H2O

65,189

3,618

2.639,000

9.548,932

Ca(OH)2

5,709

0,077

3.132,500

241,342

Mg(OH)2

0,972

0,972

2.665,208

2.590,692

Jumlah

696,176

27.388,047

-1.248,122

-459.576,405

dQ/dT = 27.388,047 + 9.978,090 + 179.765,264 - 459.576,405 – 111.820,761 = -354.265,765 kJ/jam Data operasi: a) Udara Tin = 5 oC Tout = 30 oC Hin = 0,01 kg H2O/kg udara (asumsi) b) Cairan Terlarut Laju Alir = 848,284 kg/jam Tin = 105 oC Tout = 60 oC Neraca Bahan GHin + LsXin = GHout + LsXout Dimana : G = Laju alir udara, kg/jam udara kering Ls = Laju alir zat padat, kg/jam H = Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara kering

LB-15

X = Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan massa zat total Dari persamaan di atas, maka: 0,01G + (848,284× 0,256) = GHout + (848,284× 0,094) 0,01G + 137,422= GHout

(Pers. 1)

Neraca Panas G

+ LsHs = G

+Ls

+Q

a) Entalpi Cairan Terlarut Hs = CpS(Ts-To)+XCpA(Ts-To) Dimana : Hs = Entalpi cairan terlarut, kJ/kg CpS = Kalor jenis cairan terlarut, kJ/kgoC CpA = Kalor jenis air, kJ/kgoC X = Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan massa zat total Ts = Suhu cairan terlarut, oC To = Suhu referensi, oC i) Cairan Terlarut Masuk Hsin = CpS(Tsin-To)+XCpA(Tsout-To) = 1,644 (105 - 0) + 0,256 × 4,185 (105 - 0) = 285,581 kJ/kg ii) Kristal Keluar Hsout = CpS(Tsout-To)+XoutCpA(Tsout-To) = 1,644(60 - 0) + 0,094 × 4,185 (60 - 0) = 122,379 kJ/kg

b) Entalpi Udara : HG = CS(TG-To) + Hλo Dimana : HG = Entalpi udara, kJ/kg udara kering H = Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara kering λo = Kalor laten air pada suhu referensi, kJ/kg CS = Kalor lembab, 1,005 + 1,88H kJ/kgoC TG = Suhu cairan terlarut, oC

LB-16

To = Suhu referensi, oC i) Udara Masuk HGin = CSin(TGin-To) + Hinλo = (1,005+1,88×0,01)×(5-0) + (0,01×2501,4) = 30,133 kJ/kg ii) Udara Keluar HGout

= CSout(TGout-To) + Houtλo = (1,005+1,88Hout)×(30-0) + (Hout×2501,4) = 30,15+2503,28 Hout

(Pers. 2)

Substitusi pers.2 dan pers.1 ke persamaan neraca panas didapat persamaan sebagai berikut : 25,050 G = 560.936,530 G = 22.392,855 kg/jam udara Hout diperoleh dari substitusi nilai G ke pers.1, maka: 0,01(21107,149) + 206,948= (21107,149)Hout Hout= 0,016 kg air/kg udara

B.7 Rotary Dryer (RD-01) Superheated Steam 150 oC, 1 atm

H2O

CaCO3 (15) 110 oC CaCO3 MgCO3 MgCO3 NaCl (14) (16) NaCl HCl 60 oC 110 oC HCl MgCl2 MgCl2 CaCl2 CaCl2 H2 O H2O Mg(OH)2 Kondensat Mg(OH)2 o Ca(OH)2 100 C, 1 atm Ca(OH)2 Gambar LB.7 Alur Panas pada Rotary Dryer

RD-01


= Alur 14

LB-17

- Komponen masuk



= 60 oC

Pada Tabel LB.18 diketahui panas pada alur 14 pada 60oC adalah 27.388,047 kJ/jam


= Alur 15 dan 16

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, NaCl, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2,Ca(OH)2, Mg(OH)2


= 110 oC

- Temperatur alur 16

= 110 oC

- ∆H pada 110 oC

= 2.886,777 kJ/kg

Geankoplis (1993)


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫CpdT (kj/kmol)


m x ∆Hvl

H2O(g)

64,863

3,600

2.886,777

10.393,258

187.224,928

10.393,258

187.224,928

Jumlah

LB-18


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫CpdT (kj/kmol)


CaCO3

5,504

0,055

8.438,789

464,057

MgCO3

0,223

0,003

6.010,316

15,901

NaCl

5,019

0,086

3.938,180

338,201

HCl

0,463

0,013

2,519

0,032

MgCl2

0,680

0,007

6.611,292

47,225

CaCl2

612,417

5,518

6.107,823

33.702,753

H2O

65,189

0,018

6.409,000

115,951

Ca(OH)2

5,709

0,077

7.607,500

586,117

Mg(OH)2

0,972

0,017

6.472,648

107,880

51.598,066

35.378,117

Jumlah

631,313

dQ/dT = 35.378,117+10.393,258+187.224,928-27.388,047 = 205.628,255 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan Superheated steam yang masuk pada 1 atm dan 150 oC. Superheated steam keluar pada suhu 100 oC dan tekanan 1 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m 

dQ/dT HSteam

m 

205.628,255 kj/jam 18,016 kg/kmol x 2.349,799 kj/kmol 1000 gr/kg

m = 1,577 kg/jam

LB-19

B.8 Rotary Cooler (RC-01) Udara Pendingin 5 oC CaCO3 MgCO3 NaCl (16 (17) HCl 110 oC 30 oC MgCl2 CaCl2 H2 O Mg(OH)2 Udara Pendingin Ca(OH)2 60 oC Gambar LB.8 Alur Panas pada Rotary Cooler

RC-01



= Alur 16

- Komponen masuk



= 110 oC

Pada Tabel LB.20 diketahui panas pada alur 16 pada 110 oC adalah 35.378,117 kJ/jam. Kondisi Keluar : - Alur keluar

= Alur 17

- Komponen keluar



= 30 oC

LB-20


m (kg/jam)

n ∫CpdT ∑H=n∫CpdT (kmol/jam) (kj/kmol) (kj/jam)

CaCO3

5,504

0,055

486,449

26,750

MgCO3

0,223

0,003

353,548

0,935

NaCl

5,019

0,086

228,143

19,592

HCl

0,463

0,013

0,147

0,002

MgCl2

0,680

0,007

385,740

2,755

CaCl2

612,417

5,518

355,769

1.963,119

H2O

65,189

0,018

377,000

6,821

Ca(OH)2

5,709

0,077

447,500

34,477

Mg(OH)2

0,972

0,017

380,744

6,346

Jumlah

631,313

2.060,798

dQ/dT = 2.060,798 – 35.378,117 = -33.317,319 kJ/jam Data operasi: a) Udara Tin = 5 oC Tout = 30 0C Hin = 0,01 kg H2O/kg udara (asumsi) b) Cairan Terlarut Laju Alir = 631,313 kg/jam Tin = 110 oC Tout = 30 oC

Neraca Panas G

+ LsHs = G

+Ls

+Q

Asumsi : tidak ada air yang menguap selama pendinginan dengan, sehingga udara, sehingga Xin=Xiout=0,04 dan Hin=Hout= 0,01 kg H2O/kg udara (Pisecky,1990)

LB-21

a) Entalpi Cairan Terlarut Hs = CpS(Ts-To)+XCpA(Ts-To) Dimana : Hs = Entalpi cairan terlarut, kJ/kg CpS = Kalor jenis cairan terlarut, kJ/kgoC CpA = Kalor jenis air, kJ/kgoC X = Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan massa zat total Ts = Suhu cairan terlarut, oC To = Suhu referensi, oC i) Cairan Terlarut Masuk Hsin = CpS(Tsin-To)+XCpA(Tsout-To) = 0,659 (120 - 0) + 0,04 × 4,185 (120 - 0) = 90,936 kJ/kg ii) Kristal Keluar Hsout = CpS(Tsout-To)+XoutCpA(Tsout-To) = 0,659 (30 - 0) + 0,04 × 4,185 (30 - 0) = 24,801 kJ/kg

b) Entalpi Udara : HG = CS(TG-To) + Hλo Dimana : HG = Entalpi udara, kJ/kg udara kering H = Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara kering λo = Kalor laten air pada suhu referensi, kJ/kg CS = Kalor lembab, 1,005 + 1,88H kJ/kgoC TG = Suhu cairan terlarut, oC To = Suhu referensi, oC i) Udara Masuk HGin = CSin(TGin-To) + Hinλo = (1,005+1,88×0,01)×(5-0) + (0,01×2501,4)

LB-22

= 30,133 kJ/kg ii) Udara Keluar HGout

= CSout(TGout-To) + Houtλo = (1,005+1,88x0,01)×(30-0) + (0,01×2501,4) = 55,728 kJ/kg

persamaan neraca panas: G(30,133) + (631,313 × 52,848) = G(55,728) + (631,313 × 24,815) - 35.378,117 G = 2.145,066 kg/jam udara

B.9 Kompressor (JC-01)

(5)

(21)

JC-01

CO2(g) T1= 32 oC P1= 1 atm

CO2(l) T2= 32 oC P2= 15 atm


= Alur 5

- Komponen masuk

= CO2


= 32 oC

Pada Tabel LB.10 diketahui panas pada alur 5 pada 32 oC adalah 1.427,405 kJ/jam Kondisi Keluar : - Alur keluar

= Alur 22

- Komponen keluar

= CO2


= 35 oC

LB-23

Tabel LB.22 Panas alur 21 pada T = 32 oC Komponen

m (kg/jam)

CO2

240,648

Jumlah dQ/dT = 2.114,809 – 1.427,405 = 687,404 kJ/jam

n ∫CpdT (kmol/jam) (kj/kmol) 5,468

386,767

∑H=n∫CpdT (kj/jam) 2.114,809 2.114,809

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang Penyimpanan Cangkang Kerang (GD-01) Fungsi

:

Menyimpan bahan baku cangkang kerang sebelum diproses

Bentuk Bangunan

:

Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan Konstruksi

:

Dinding :

beton

Lantai

:

aspal

Atap

:

asbes

Jumlah

:

1 unit

:

Temperatur :

30oC

Tekanan

1 atm

Kondisi Penyimpanan Kondisi Ruangan

Kebutuhan

:

:

15 hari

Perhitungan Desain Bangunan : Bahan baku cangkang kerang dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku cangkang kerang. Diperkirakan bahan baku cangkang kerang terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 40%. Densitas serbuk cangkang kerang

=

2.713,689 kg/m3

Jadi, 1 karung memuat :

Volume cangkang kerang

20 kg 3 = 2713,689 kg/m =

Volume udara

= 40% (0,00737 m3) =

Volume total

= 0,0103

Kebutuhan cangkang kerang

0,00737 m3

0,00295 m3

m3 = 557,660 kg/jam

Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 15 hari : Jumlah ikatan/karung = 558,067 kg/jam x 24 jam/hari x 15 hari 20 kg/karung

10.037,874 karung

=

Diambil 10.038 karung, maka : Volume total karung tiap 15 hari

= 10038 x 0,0103 = 103,573 m3

Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20% ; sehingga : Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) x 103,573 =

145,002 m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan ukuran : Panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t), sehingga : V = pxlxt 145,002 t

= 2t x (2t) x (t) = 3,310 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang = 6,619 m Lebar

= 6,619 m

Tinggi

= 3,310 m

C.2 Belt Conveyor (C-01) Fungsi

:

Mengangkut cangkang kerang menuju Crusher (CH-01)

Jenis

:

Horizontal belt conveyor

Bahan Konstruksi :

Carbon steel

Kondisi Operasi

Temperatur :

30oC

Tekanan

1 atm

:

:

Jarak Angkut

:

10 m

Laju Alir

:

557,660 kg/jam

Densitas

:

2.713,689

kg/m

= 0,155 kg/s 3

Perhitungan Daya : 0,82 L P  0,0027 m 0,82 L

(Peter & Timmerhaus, 1991)

dengan : m = Laju alir (kg/s) L = jarak angkut (m) Maka : P  0,0027 (0,155)0,82 10 = 0,006 kW

= 0,008 Hp

Digunakan daya standar 1/8 Hp Belt Conveyor

Laju alir (kg/jam)

Densitas 3 (kg/m )

Daya (Hp)

Daya Standar (Hp)

C-01

0,155

2.713,689

0,008

0,125

C-02

0,155

2.713,689

0,008

0,125

C-03

0,016

2.240,000

0,001

0,125

C-05

0,175

2.161,069

0,009

0,125

C.3 Crusher (CH-01) Fungsi

:

Menggiling cangkang kerang menjadi butiran halus

Jenis

:

Roll crusher

Bahan Konstruksi :

Carbon steel

Jumlah

:

1 unit

Kapasitas

:

557,660 kg/jam

= 0,155 kg/s

Perhitungan Daya : Diperkirakan umpan cangkang kerang memiliki ukuran berkisar 10 -30 mm, diambil ukuran (Da) = 25 mm. Pemecahan primer menggunakan roll crusher dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (Db) = 0,15 mm. = 25/0,15 = 166,667

Rasio = Da/Db

Daya yang digunakan adalah : P  0,3 mS .R

(Peter & Timmmerhaus, 1991)

dengan : mS = laju umpan (kg/s) Maka :

P = 0,3 . (0,155). 166,667 = 10,387

Hp

Digunakan daya standar 11 Hp.

C.4 Tangki Penyimpanan HCl (T-01) Fungsi

:

Untuk menyimpan asam klorida (HCl)

Bahan Konstruksi :

304 Stainless steel

Bentuk

:

Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsiodal

Jenis Sambungan

:

Double welded butt joints

Jumlah

:

Kondisi Operasi

:

1 unit

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

- Faktor Kelonggaran

= 20%

- Laju Alir Masuk (F)

= 1.344,551

kg/jam

- Densitas Campuran

= 1.057,000

kg/m3

- Kebutuhan Perancangan

= 15 hari

Perhitungan : a. Ukuran Tangki Volume larutan (Vl)

= (1.345,551 / 1.057) x 15 x 24 = 457,936 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki (Vt)

= Vl x 1,2 = 457,936 x 1,2 = 549,523 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 = π/4 x D2Hs = π/4 x D3

Volume Silinder

Tutup tangki berbentuk ellipsiodal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6 x D (Brownel & Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsiodal

= π/4 x D2Hh = π/4 x D2(1/6 D) = π/24 x D3

Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 x D3) + (π/24 x D3) Vt = 7π/24 x D3 Diameter tangki

(Brownell & Young, 1959)

3 =

24Vt 24x549,523 3 7π 7π = 8,432 m = 331,963 in

= D = 8,432 m

Tinggi silinder (Hs) Tinggi tutup ellipsiodal (Hh)

= 1/6 x D = 1/6 x 8,432 m

= 1,405 m

Tinggi total tangki (HT) = Hs + Hh = 9,837 m

b. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (vl / Vt) x HT = (457,936 / 549,523) x 9,837 = 8,198 m = ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 1.057 x 9,8 x 8,198 = 84.916,381 Pa = 84,916

kPa

PO = Tekanan Operasi

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor Kelonggaran

= 100%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO) = 2 x (84,916 + 101,325) = 372,483 kPa = 3,676 atm

= 54,024

psi

c. Tebal Dinding Tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi 304 Stainless steel , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850

- Allowable stress, S

:

18.700

- Corrosion Allowance, CA

:

0,125 in / tahun

- Umur alat direncanakan, n :

- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun

PxR  CA CA xx nn S. E - 0,6 P (Peters & Timmerhaus, 1991)

Dimana : d

= tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P

= tekanan desain (psi)

R

= jari-jari dalam tangki (in) = D / 2

S

= allowable working stress

CA

= corrosion allowance

n

= umur alat yang direncanakan

E

= efisiensi sambungan

dt =

54,024 x 331,963/2  0,125 x 10l= 1,815 in 18.700 x 0,85 - 0,6 x 54,024

Dipilih tebal dinding standar = 2 in


d. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi 304 Stainless steel , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

18.700


:

0,125 in / tahun


- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P

(Peters & Timmerhaus, 1991) Dimana : d


P


R

= jari-jari dalam tangki (in)

S


CA


n


E


dt =

54,024 x 331,963  0,125 x 10 = 1,814 in 2 x 18.700 x 0,85 - 0,2 x 54,024



C.5 Pompa Tangki Penyimpanan HCl (P-01) Fungsi

:

Untuk memompa asam klorida (HCl) dari T-01 ke Tangki Pelarutan HCl (TP-01)

Jenis

:

Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi :

Stainless stell

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

- Laju alir massa

= 403,365 kg/jam

- Densitas campuran

= 1.190 kg/m3 = 74,289

lbm/s

- Viskositas campuran

= 1,7

lbm/ft.s

= 0,247 lbm/s

cP = 0,0011423

- Laju alir volumetrik, Q = F/ρ = 0,247 / 74,289 = =

0,003325 ft3/s 0,000094 m3/s

Perhitungan : a. Perencanaan Pompa Untuk aliran turbulen (Nre > 2100),

(Peters & Timmerhaus, 1991)

Di, opt = 0,363 x Q0,45 x ρ0,13 Untuk aliran laminar, Di, opt = 0,133 x Q0,4 x μ0,2


dengan : Di, opt = diameter optimum (m) Q = laju volumetrik (m3/s)

ρ = densitas (kg/m3) μ = viskositas (cP)

Diameter pipa ekonomis, Di,opt : Di, opt = 0,363 x Q0,45 x ρ0,13 = 0,363 x (0,000094)0,45 x (1.190)0,13 = 0,014 m = 0,554 in

Dari App. A.5-1, Geankoplis, 2003 dipilih pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 1,0 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 1,049 in = 0,087 ft = 0,027 m

- Diameter luar (OD)

= 1,315 in = 0,110 ft = 0,033 m

- Luas penampang dalam (Ai)

= 0,006 ft2

b. Pengecekan Bilangan Reynold, Nre Kecepatan rata-rata, V : V = Q / Ai = 0,003325/0,006 = 0,554 ft/s

Bilangan Reynol, Nre =

xVxD μ



(74,289) x(0,554)x( 0,087) 0,001143

= 3.150,448 Untuk pipa stailess steel, harga ε = 0,0000415

(Geankoplis, 2003)

Pada Nre = 3.150,448 dan ε/D = 0,0000415 / 0,027 = 0,002 Diperoleh harga faktor fanning , f = 0,015

c. Menentukan Panjang Ekivalen Total Pipa, ∑ L Kelengkapan pipa (Foust, 1980) : - Panjang pipa lurus, L1 =

35 ft

- 2 buah gate valve fully open, L/D = 13 L2 = 2 x 13 x 0,087 = 2,273 ft - 3 buah elbow standar 90o, L/D = 30 L3 = 3 x 30 x 0,087 = 7,867 ft - 1 buah sharp edge entrance, K = 0,5 ; L/D = 32 L4 = 1 x 32 x 0,087 = 2,797 ft - 1 buah sharp edge exit, K = 1 ; L/D = 65 L5 = 1 x 65 x 0,087 = 5,682 ft ∑L

= L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 35 + 2,273 + 7,864 + 2,797 + 5,682 = 53,620

ft

d. Menentukan Friksi, ∑ F ∑F

= (4.f.V2.∑L) / (2.gc.D) = (4 . 0,015 . 0,5542 . 53,620) / (2 . 32,174 . 0,087) = 0,176 ft.lbf/lbm

e. Kerja yang Diperlukan, Wf Dari persamaan Bernoulli : ½ α gc (v22 – v12) + g/gc (z2 – z2) + (P2 – P1)/ρ + Σ F + Ws = 0 2

Dimana v1 = v2; ∆v = 0; P1 = P2; ∆P = 0 Maka : Tinggi pemompaan ∆z = 10 m = 32,81 ft 0 + 32,174/32,174 (32,81) + 0 + 0,176 + Ws = 0 - Ws = 32,984

ft.lbf/lbm

f. Daya Pompa, Wp Wp

= - Ws.Q.ρ/550 = 32,984 x 0,003325 x 74,289 / 550 = 0,015 Hp

Efisiensi pompa 80% Daya aktual motor = 0,015 / 0,8 = 0,019 Hp Digunakan pompa daya standar 1/8 Hp

C.6 Tangki Pelarutan HCl (TP-01) Fungsi

:

Mencampurkan HCl dan H2O untuk membuat larutan HCl 30%

Jenis Konstruksi

:

Tangki berpengaduk dengan alas tutup ellipsiodal

Bahan Konstruksi :

Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm


= 20%

- Laju Alir Massa

= 1.344,551

- Densitas Campuran

= 1.057 kg/m3


= 1,7

kg/jam

cP

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan (Vl)

= (1.344,551 / 1.057) = 1,272 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki

= (1 + 0,2) x Vl = 1,2 x 1,272 = 1,526 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki : Hs : D = 1 : 1

μ 2 μ 3 Volume silinder = 4 D Hs  4 D

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsiodal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell & Young, 1959). Volume 2 tutup (Vh) ellipsiodal =

Vt  Vs  Vh μ μ 3 Vt  D3  D 4 12 4μ 3 Vt  D 12

μ D 2 Hh x 2 4 μ 1 D2 D x 2 4 6 μ D3 12

Diameter tangki

=

3

1 2Vt 4π



3

1 2x1,526 4π

= 1,134 m = 44,633 Tinggi silinder (Hs)

in

= D = 1,134 m

Tinggi tutup ellipsiodal (Hh)

= 1/6 x D = 1/6 x 1,134 m

Tinggi tangki (HT)

= 0,189 m

= Hs + (2 x Hh) = 1,134 + (2 x 0,189) = 1,512 m

b. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (vl / Vt) x HT = (1,272 / 1,526) x 1,512 = 1,260 m = ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 1.057 x 9,8 x 1,260 = 13.048,240 Pa = 13,048

kPa


= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor Kelonggaran

= 20%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO) = 2 x (13,048 + 101,325) = 23,875

kPa

= 0,236 atm

= 3,463 psi

c. Tebal Dinding Tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


10 tahun

psia

- Tebal jaket, dt =


Dimana : d


P


R


S


CA


n


E


dt =

3,463x 44,644/2  0,125x10 = 1,257 in 13.700x 0,85- 0,6 x 3,463



d. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


dh

=

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P


= tebal dinding head (in)

P


R


S


CA


n


E


dh =

3,463 x 44,633  0,125 x 10 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 3,463


= 1,257 in


f. Pengaduk (impeller) Jenis

:

flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

Kecepatan Putaran, N :

60 rpm = 1 rps

Efisiensi Motor

80%

:


Pengaduk didesain dengan standar berikut : Da : Dt

= 1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

= 1:8

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

= 1 :3

(Geankoplis, 2003)

4 Baffle : Dt / J

= 12

(Geankoplis, 2003)

dimana : Da = diameter pengaduk Dt = diameter tangki W = lebar daun pengaduk C = jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi : - Diameter pengaduk, Da

:

1/3 x Dt

= 1/3 x 1,134

= 0,378 m

- Lebar daun pengaduk, W

:

1/5 x Da

= 1/8 x 0,378

= 0,047 m

- Tinggi pengaduk dari dasar, C :

1/3 x Dt

= 1/3 x 1,134

= 0,378 m

- Lebar baffle, J

1/12 x Dt

= 1/12 x 1,134 = 0,094 m

:

Daya untuk Pengaduk : Bilangan Reynold, Nre =

Da 2 .N.ρ 0,3782 x 1 x 1.057   88.791,284 μ 1,7 / 1000

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003) dengan menggunakan kurva 2, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3. Maka : P = Np x ρ x N3 x Da5 = 3 x 1.057 x 13 x 0,3785 = 24,438

Watt = 0,033 Hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor (Pm) = 0,033  0,041 Hp 0,8 Digunakan daya standar 1/8 Hp.

C.7 Reaktor Asam (R-01) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan kalsium klorida dengan penambahan HCl

Jenis

: Reaktor tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsiodal

Bahan Konstruksi

: Carbon steel SA-285 grade C

Jenis Pengaduk

: Flat six blade open turbine

Jenis Sambungan

: Double welded butt joins

Jumlah Baffle

: 4 buah

Jumlah

: 3 unit

Reaksi yang terjadi : CaCO3(s) + 2 HCl(aq) →CaCl2(s) + CO2(g) + H2O(l)

Perhitungan : a. Waktu Tinggal (τ) Reaktor XA

= 0,99

CAO

= 0,033

CA

= CAO - (CAO x XA) = 0,033 - (0,033 x 0,99) =

0,000326 M

Asam klorida membutuhkan waktu (τ) 3 jam bereaksi dengan kalsium klorida untuk berubah menjadi kalsium klorida apabila kondisi operasi pada reaktor tercapai (William, dkk, 2002).

b. Ukuran Reaktor V = τ . Vcampuran = 1 jam . 1329 liter/jam = 1,329 m3 Volume larutan, Vl

= 1,329 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki, VT

= (1 + 0,2) . Vl = 1,2 (1,329) = 1,595 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki : Hs : D = 1 : 1


Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsiodal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell & Young, 1959). Volume 2 tutup (Vh) ellipsiodal =



μ D 2 Hh x 2 4 μ 1 D2 D x 2 4 6 1 2x1,528 3μ D 43 π 12


Diameter tangki

=

3

1 2Vt 4π

3

12 x 1,595 4

= 1,150 m = 45,295 Tinggi silinder (Hs) Tinggi tutup ellipsiodal (Hh)

in

= D = 1,150 m = 1/6 x D = 1/6 x 1,150 m

= 0,192 m

Tinggi tangki (HT)

= Hs + (2 x Hh) = 1,150 + (2 x 0,192) = 1,534 m

b. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (vl / VT) x HT = (1,329 / 1,595) x 1,534 = 1,278 m = ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 1.432,193 x 9,8 x 1,278 = 17.941,834 Pa = 17,942

kPa


= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor Kelonggaran

= 20%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO) = 2 x (17,942 + 101,325) = 24,853

kPa

= 0,245 atm

= 3,605 psi


:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun


Dimana : d


P


R


S


CA


n


E


dt =

3,605 x 45,295/2  (0,125 x 10) = 1,257 in 13.700 x 0,85 - 0,6 x 3,605

Dipilih tebal dinding standar = 1,5 in.



:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


dh =

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P



P


R


S


CA


n


E


dh =

3,605 x 45,295  (0,125 x 10) = 1,266 in 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 3,605

Dipilih tebal dinding standar = 1,5 in



:

flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)


60 rpm = 1 rps

Efisiensi Motor

80%

:


Pengaduk didesain dengan standar berikut : Da : Dt

= 1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

= 1:8

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

= 1 :3

(Geankoplis, 2003)

4 Baffle : Dt / J

= 12

(Geankoplis, 2003)

dimana : Da = diameter pengaduk Dt = diameter tangki W = lebar daun pengaduk C = jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi : - Diameter pengaduk, Da

:

1/3 x Dt

= 1/3 x 1,150

= 0,443 m


:

1/5 x Da

= 1/8 x 0,443

= 0,055 m


1/3 x Dt

= 1/3 x 1,150

= 0,443 m

- Lebar baffle, J

1/12 x Dt

= 1/12 x 1,150 = 0,111 m

:


Da2 .N.ρ 0,4432 x 1 x 1.432,193   165.441,608 μ 1,7 / 1000

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003) dengan menggunakan kurva 2, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3. Maka : P = Np x ρ x N3 x Da5 = 3 x 1.432,193 x 13 x 0,443 = 73,427

Watt = 0,098 Hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor (Pm)

=

0 , 099 0 ,8

 0,123 Hp

Digunakan daya standar 1/8 Hp.

g. Jaket Pemanas Dari neraca panas, jumlah steam pemanas yang diperlukan = 22,610 kg/jam. Volume spesifik steam pada suhu 100oC adalah 1,694 m3/kg. Laju volumetrik steam =

22,610x 1,694  3600

0,001 m3/s

Diameter dalam jaket (D1) = Diameter silinder + tebal silinder = 45,295 + 2 = 47,295

= 1,201 m

Ditetapkan jarak jaket (γ) = 5 in, sehingga : Diameter luar jaket (D2)

= 2γ + D1 = (2 . 5) + 47,295 = 57,295

= 1,455 m

Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22 - D12) = 0,530 m2 Kecepatan superfisial air steam, v : vp 8,023   15,133 m/jam v = A 0,530 Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Stainless steel SA-240 grade 314 diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

18.700


:

0,125 in / tahun


- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P


= tebal dinding jaket pemanas (in)

P


R


S


CA


n


E


dt =

3,605 x 45,295  (0,125 x 10) = 1,255 in 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 3,605



C.8 Pompa (P-02) Fungsi

:

Untuk memompa hasil keluaran R-01 menuju Reaktor Penetral (R-02)

Jenis

:

Positive displacement (Rotary pump)

Bahan konstruksi

:

Commercial Steel

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 1 atm

- Tekanan

= 30oC

- Laju alir massa

= 1.661,562

- Densitas campuran

= 1.432 kg/m3 = 89,408

lbm/s


= 1,7

lbm/ft.s

kg/jam = 1,018 lbm/s

cP = 0,0011423

- Laju alir volumetrik, Q = F/p = 1,018 / 89,408 = =

0,011381 ft3/s 0,000322 m3/s

Perhitungan : Perhitungan pompa (P-02) analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl (P-01). a. Spesifikasi : De

= 3 x Q0,36 x ρ0,18 = 3 x 0,0113890,36 x 89,4080,18 = 1,345 in


Dari App. A.5-1, Geankoplis, 2003 dipilih pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 2,0 in

- Schedule pipa

= 40


= 2,067 in = 0,172 ft = 0,053 m


= 2,375 in = 0,198 ft = 0,060 m


= 0,023 ft2



xVxD



μ

(89,408) x(0,488)x( 0,087) 0,001143

= 6.584,924 Untuk pipa stainless steel, harga ε =

0,0000415

(Geankoplis, 2003)


c. Menentukan Panjang Ekivalen Total Pipa, ∑ L Kelengkapan pipa (Foust, 1980) : - Panjang pipa lurus, L1 = 80

ft

- 2 buah gate valve fully open, L/D = 13 L2 = 2 x 13 x 0,172 = 4,478

ft

- 4 buah elbow standar 90o, L/D = 30 L3 = 4 x 30 x 0,172 = 20,670

ft

- 1 buah sharp edge entrance, K = 0,5 ; L/D = 32 L4 = 1 x 32 x 0,172 = 5,512 ft - 1 buah sharp edge exit, K = 1 ; L/D = 65 L5 = 1 x 65 x 0,172 = 11,196 ∑L

ft

= L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 80 + 4,478 + 20,670 + 5,512 + 11,196 = 121,856 ft


= (4.f.V2.∑L) / (2.gc.D) = (4 . 0,008 . 0,488 . 121,856) / (2 . 32,174 . 0,172) = 0,084 ft.lbf/lbm

e. Kerja yang Diperlukan, Wf Dari persamaan Bernoulli : ½ α gc (v22 – v12) + g/gc (z2 – z2) + (P2 – P1)/ρ + Σ F + Ws = 0 2

Dimana v1 = v2; ∆v = 0; P1 = P2; ∆P = 0 Maka : Tinggi pemompaan ∆z = 10 m = 32,81 ft 0 + 32,174/32,174 (32,81) + 0 + 0,084 + Ws = 0 - Ws = 32,892

ft.lbf/lbm


= - Ws.Q.ρ/550 = 32,892 x 0,011381 x 89,408 / 550 = 0,061 Hp

Efisiensi pompa 80% Daya aktual motor = 0,061 / 0,8 = 0,076 Hp Digunakan pompa daya standar 1/8 Hp.

C.9 Gudang Penyimpanan Ca(OH)2 (GD-03) Fungsi

:

Bentuk Bangunan

:


Bahan Konstruksi

:

Dinding :

beton

Lantai

:

aspal

Atap

:

asbes

Jumlah Kondisi Penyimpanan

:

Menyimpan bahan baku Ca(OH)2 sebelum diproses

1 unit

Kondisi Ruangan

:

Kebutuhan

:

o

Temperatur :

30 C

Tekanan

1 atm

:

30 hari

Perhitungan Desain Bangunan : Bahan baku Ca(OH)2 dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku Ca(OH)2. Diperkirakan bahan baku Ca(OH)2 terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas campuran Ca(OH)2 = 2.240,00 kg/m3 Jadi, 1 karung memuat :


=

20 kg 2.240,00 kg/m

Volume udara

= 30% (0,00893 m3) =

Volume total

= 0,0116

Kebutuhan Ca(OH)2

3

=

0,00893 m3

0,00268 m3

m3

= 11,181

kg/jam

Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 30 hari : Jumlah ikatan/karung = 11,181 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari 20 kg/karung

= 402,529 karung Diambil 402 karung, maka : Volume total karung tiap 30 hari

= 402 x 0,0116 =4,666 m3

Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20% ; sehingga : Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) x 4,678 = 6,533 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan ukuran : Panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t), sehingga : V = pxlxt 6,533 = 2t x (2t) x (t) t

= 2,967 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah :

Panjang = 1,484 m Lebar

= 1,484 m

Tinggi

= 2,967 m

C.10 Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (TP-02) Fungsi

:

Mencampurkan Ca(OH)2 dan H2O untuk membuat larutan Ca(OH)2 20%

Jenis Konstruksi

:

Tangki berpengaduk dengan alas tutup ellipsiodal

Bahan Konstruksi :


Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

- Laju Alir Massa

= 55,907

kg/jam

- Densitas Campuran

= 1.124,5

kg/m3


= 0,869 cP = 0,869 x 10-3 kg/m.s

Perhitungan : a. Volume Tangki Volume larutan (Vl)

= (55,907 / 1.124,5) = 0,050 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki

= (1 + 0,2) x Vl = 1,2 x 0,050 = 0,060 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki : Hs : D = 1 : 1


Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsiodal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell & Young, 1959).

Volume 2 tutup (Vh) ellipsiodal =

μ D 2 Hh x 2 4 μ 1 D2 D x 2 4 6 μ D3 12


Diameter tangki

=

3

1 2Vt 4π

3

1 2x 0,060 4π


= D = 0,825 m = 1/6 x D = 1/6 x 0,825 m

Tinggi tangki (HT)

in

= 0,138 m

= Hs + (2 x Hh) = 0,825 + (2 x 0,138) = 1,101 m

b. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (vl / Vt) x HT = (0,050 / 0,060) x 1,101 = 0,917 m Phidrostatik

= ρ x g x Hc = 1.124,5 x 9,8 x 0,917 = 10.107,738 Pa = 10,108


kPa

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor Kelonggaran

= 20%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO) = 2 x (10,108 + 101,325) = 123,409 kPa = 12.516

atm

= 17,899

psi


:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun


Dimana : d


P


R


S


CA


n


E


dt =

17,899x 32,499/2  0,125x10 = 1,275 in 13.700x 0,85- 0,6x17,899



d. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991)

- Joint effieciency, E

:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


dh =

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P



P


R


S


CA


n


E


dh =

17,899 x 32,499  0,125 x 10 = 1,275 in 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 17,899




:

flat six blade open turbine(turbin datar enam daun)


60 rpm = 1 rps

Efisiensi Motor

80%

:

(Peters & Timmerhaus, 1991) Pengaduk didesain dengan standar berikut : Da : Dt

= 1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

= 1:8

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

= 1 :3

(Geankoplis, 2003)

4 Baffle : Dt / J

= 12

(Geankoplis, 2003)

dimana : Da = diameter pengaduk

Dt = diameter tangki W = lebar daun pengaduk C = jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi : - Diameter pengaduk, Da

:

1/3 x Dt

= 1/3 x 0,825

= 0,275 m


:

1/5 x Da

= 1/8 x 0,275

= 0,047 m


1/3 x Dt

= 1/3 x 0,825

= 0,275 m

- Lebar baffle, J

1/12 x Dt

= 1/12 x 0,825 = 0,069 m

:

Daya untuk Pengaduk :

Da 2 .N.ρ 0,2752 x 1 x 1.124,5   97.975,849 Bilangan Reynold, Nre = μ 1,7 / 1000

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003) dengan menggunakan kurva 2, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3. Maka : P = Np x ρ x N3 x Da5 = 3 x 1.124,5 x 13 x 0,2755 = 5,321 Watt = 0,007 Hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor (Pm) = 0,007 = 0,009 Hp 0,80 Digunakan daya standar 1/8 Hp.

C.11 Reaktor Penetral (R-02) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi penetralan sisa asam dengan penambahan Ca(OH)2

Jenis

: Reaktor tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsiodal

Bahan Konstruksi


Jenis Pengaduk

: Flat six blade open turbine

Jenis Sambungan

: Double welded butt joins

Jumlah Baffle

: 4 buah

Jumlah

: 4 unit

Reaksi yang terjadi : HCl(l) + Ca(OH)2(aq) → CaCl2(s) + H2O(l) Perhitungan : a. Waktu Tinggal (τ) Reaktor XA

= 0,90

CAO

= 0,030

CA

= CAO - (CAO x XA) = 0,030 - (0,030 x 0,90) =

0,003023 M

k  - ln

Maka, nilai k :

-rA

0,003023 = 2,303 jam-1 0,030

= k . CA = 2,303 jam-1 x 0,0030203 M = 0,007 mol/liter.jam

X τ = C AO . A - rA

= 3,909 jam = 4 jam

b. Ukuran Reaktor V = τ . Vcampuran = 1 jam . 0,026 m3/jam = 0,026 m3 Volume larutan, Vl

= 0,026 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki, VT

= (1 + 0,2) . Vl = 1,2 (0,026) = 0,031 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki : Hs : D = 1 : 1


Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsiodal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell & Young, 1959).

Volume 2 tutup (Vh) ellipsiodal =

μ D 2 Hh x 2 4 μ 1 D2 D x 2 4 6 μ D3 12

Vt  Vs  Vh μ 3 μ 3 D  D 4 12 4μ 3 Vt  D 12 Vt 

Diameter tangki

=

3

1 2Vt 4π

3

12 x 0,031 4π


= D = 0,309 m = 1/6 x D = 1/6 x 0,309 m

Tinggi tangki (HT)

in

= 0,052 m

= Hs + (2 x Hh) = 0,309 + (2 x 0,052) = 0,412 m

b. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (vl / VT) x HT = (0,026 / 0,031) x 0,412 = 0,343 m Phidrostatik

= ρ x g x Hc = 1.248 x 9,8 x 0,343 = 4.200,742 = 4,201 kPa

Pa


= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor Kelonggaran

= 20%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO) = 2 x (4,201 + 101,325) = 126,631 kPa = 12.842,890 atm

= 18,366

psi


:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


dt =

psia

10 tahun


Dimana : d


P


R


S


CA


n


E


dt =

18,366 x 12,170/2  (0,125 x 10) = 1,260 in 13.700 x 0,85 - 0,6 x 18,366



d. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991)

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


dh =

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P



P


R


S


CA


n


E


dh =

18,366 x 12,170  (0,125 x 10) = 1,260 in 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 18,366




:

flat six blade open turbine


60 rpm = 1 rps

Efisiensi Motor

80%

:

(Peters & Timmerhaus, 1991) Pengaduk didesain dengan standar berikut : Da : Dt

= 1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

= 1:8

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

= 1 :3

(Geankoplis, 2003)

4 Baffle : Dt / J

= 12

(Geankoplis, 2003)

dimana :

Da = diameter pengaduk Dt = diameter tangki W = lebar daun pengaduk C = jarak pengaduk dari dasar tangki Jadi : - Diameter pengaduk, Da

:

1/3 x Dt

= 1/3 x 0,309

= 0,103 m


:

1/5 x Da

= 1/8 x 0,103

= 0,013 m


1/3 x Dt

= 1/3 x 0,309

= 0,103 m

- Lebar baffle, J

1/12 x Dt

= 1/12 x 0,309 = 0,026 m

:


Da 2 .N.ρ 0,1032 x 1 x 1.248   3.273,312 μ 4,06 / 1000

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003) dengan menggunakan kurva 2, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3. Maka : P = Np x ρ x N3 x Da5 = 3 x 1.248 x 13 x 0,1035 = 0,043

Watt =

0,000058 Hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor (Pm)

=

0 , 000058  0 ,80

0,000073 Hp


g. Tebal Insulator Bahan Konstruksi

:

Cock Board

Konduktivitas Insulator (kB)

:

0,0433

Konduktivitas Baja (kA)

:

26

W/m.K

W/m.K

Beban panas yang dilepas dari reaktor adalah sebesar -6.967,738 kJ/jam Kondisi Operasi : - Temperatur di dalam reaktor (T1)

= 32oC = 305 K

- Temperatur di bagian luar insulator (T2) = 30oC = 303 K Tinggi insulator, L = tinggi silinder

= 0,309 m

Jari-jari reaktor bagian dalam = jari-jari silinder = r1 = 0,155 m Jari-jari reaktor bagian luar = r2 =

=

Q 

6.972,827 

diameter  tebal silinder 2 0,309  1,260 2

= 0,17056 m

2 x  x L x (T1 x T 2 ) r r ln 2 ln 3 r1 r2  kA kB

2 x  x 0,309 x (32 x 30) 0,171 r ln ln 3 0,1511 0,171  26 0,043

r3 = 0,17057 m Jari-jari insulator = r2 - r3 = 0,17056 - 0,17057 = Tebal insulator = 2 x r = 2 x (0,000017) =

0,000017 m

0,000034 m =

0,001337 in

Dipilih tebal insulator 0,125 in.


:

Untuk memompakan hasil keluaran Reaktor Penetral (R02) ke Evaporator (EV-01)

Jenis

:


Bahan konstruksi

:

Commercial Steel

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 1 atm

- Tekanan

= 30oC

- Laju alir massa

= 1.717,469

- Densitas campuran

= 1.244,50 kg/m3 = 77,691


= 4,048 cP = 0,0027201

kg/jam = 1,052 lbm/s

- Laju alir volumetrik, Q = F/p = 1,052 / 77,691 =

lbm/s

lbm/ft.s 0,013538 ft3/s

=

0,000383 m3/s


= 3 x Q0,36 x ρ0,18


= 3 x 0,0003830,36 x 1.244,500,18 = 1,047 in Dari App. A.5-1, Geankoplis, 2003 dipilih pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 2,0 in

- Schedule pipa

= 40


= 2,067 in = 0,172 ft = 0,053 m


= 2,375 in = 0,198 ft = 0,060 m


= 0,023 ft2



 xV xD μ



(77,691)x(0,581)x(0,172) 0,001143

= 2.858,411 Untuk pipa stailess steel, harga ε = 0,0000415

(Geankoplis, 2003)



ft


ft

o

- 2 buah elbow standar 90 , L/D = 30 L3 = 2 x 30 x 0,172 = 10,335

ft


ft

= L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 50 + 4,478 + 10,335 + 5,512 + 11,196 = 81,521

ft


= (4.f.V2.∑L) / (2.gc.D) = (4 . 0,010 . 0,581 . 81,521) / (2 . 32,174 . 0,172) = 0,084 ft.lbf/lbm

e. Kerja yang Diperlukan, Wf Dari persamaan Bernoulli : ½ α gc (v22 – v12) + g/gc (z2 – z2) + (P2 – P1)/ρ + Σ F + Ws = 0 Dimana v1 = v2; ∆v2 = 0; P1 = P2; ∆P = 0 Maka : Tinggi pemompaan ∆z = 10 m = 32,81 ft 0 + 32,174/32,174 (32,81) + 0 + 0,084 + Ws = 0 - Ws = 32,892


= - Ws.Q.ρ/550 = 32,892 x 0,013538 x 77,691 / 550 = 0,061 Hp


ft.lbf/lbm

C.13 Evaporator (EV-01) Fungsi

:

Untuk memekatkan CaCl2 dan mengurangi kadar air

Bentuk

:

Long-tube Vertical Evaporator

Tipe

:

Single Effect Evaporator

Jenis

:

1-4 Shell and Tube Exchanger

Dipakai

:

1 1/4 in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass

Fluida Panas : Laju alir steam masuk

= 1,569

kg/jam = 3,459

Temperatur awal (T1)

= 132,5 oC = 270,5 oF

Temperatur akhir (T2)

= 132,5 oC = 270,5 oF

lbm/jam

Fluida dingin : Laju alir cairan masuk

= 1.717,469

kg/jam = 3.786,391

Temperatur awal (t1)

= 32oC = 89,6oF

Temperatur akhir (t2)

= 115oC = 239oF

Panas yang diserap (Q)

= 2.175.688,951 kJ/jam = 2.062.147,130 Btu/jam

lbm/jam

Perhitungan : 1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 270,5oF

Temperatur yang lebih tinggi

t1 = 89,6oF

∆t1 = 180,9oF

T2 = 270,5oF

Temperatur yang lebih rendah

t2 = 239oF

∆t2 = 31,5oF

T1 - T2 = 0oF

selisih

t2 - t1 = 149,4oF ∆t21 = 149,4oF

2) Tc dan tc t 

t1  t 2 180,9  31,5   106,2o F 2 2

Tc 

T1  T2 270,5  270,5   270,5o F 2 2

tc 

t1  t2 89,6  239   164,3o F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi : - Diameter tube (OD) = 1 1/4 in - Jenis tube

= 18 BWG

- Pitch (PT)

= 1 in triangular pitch

- Panjang tube (L)

= 20 ft

a. Dari Tabel 8, hal. 840, kern , 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin Medium Organics , diperoleh UD = 200-500, faktor pengotor (Rd) = 2o

0,003. Diambil UD = 300 Btu/jam.ft . F Luas permukaan untuk perpindahan panas : Q 2.047.875,709 = 64,725 A  U D x t 100 x 106,2 Luas permukaan luar (a") = 0,3271 ft Jumlah tube , Nt =

ft

2

2

(Tabel 10, hal. 843, Kern )

A 64,277   L x a" 20 x 0,3271 9,894

buah

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern , 1965, nilai yang terdekat adalah 14 tube dengan ID shell 10 in. c. Koreksi UD A = L x Nt x a'' = 20 x 14 x 0,3271 = 91,588

UD

ft2

Q 2.047.875,709  = 212,010 ft2 A x t 91,588 x 106,2

=

Fluida Panas : Steam, tube side 3) Flow area tube, a' = at 

1,040 in2

N t x a' 14 x 1,040   0,404 ft2 144 x n 144 x 2

(Kern, 1695)

(Kern, 1695)

4) Kecepatan massa Gt 

W 49,882   8,551 at 0,404

(Kern, 1695)

5) Bilangan Reynold, Re o

2

Pada Tc = 270,5 F, μ = 0,015 cP = 0,034 lbm/ft .jam Dari Tabel 10, Kern, 1965 untuk 1 1/4 in OD, 18 BWG diperoleh : ID = 1,150 in = 0,096 ft Re t 

ID x G t





0,096 x 123,335  24,317 0,034

(Kern, 1695)

hio = 1.500 Btu/jam.ft2.oF Fluida dingin : Larutan CaCl2, shell side 3) Flow area shell,a s as 

Ds x C x B 144 x PT

(Kern, 1695)

Ds = Diameter dalam shell = 10 in B

= Baffle Spacing

= 2 in

PT = Tube Pitch

= 1 9/16 in

C' = Clearance

= PT - OD = 1 9/16 - 1 1/4 = 0,313 in

at 

10 x 0,313 x 2  0,028 ft2 144 x 1,5625

4) Kecepatan massa Gs 

W 3.786,391   136.310,078 lbm/jam.ft2 as 0,028

5) Bilangan Reynold, Re Pada tc = 164,3oF μ = 0,49 cP = 1,185 lbm/ft2.jam De

= 0,1025

Re s 

De x G s





ft

(Kern, 1695)

0,1025 x 136.310,078  11.786,963 1,185

6) Taksir jH dari Gambar. 24 Kern (1695), diperoleh jH = 40

7) Pada tC = 164,3oF c = 0,86 Btu/lbm.oF k = 0,111 Btu/jam.ft.oF  c.     k 

8)

1

3

 0,86 . 1,185     0,111 

k  c.   jH x x  s De  k  ho

1 3

1

(Kern, 1965) 3

 2,094

0,111  c.   40 x x  0,1025  k 

1 3

 56,695

9) Karena viskositas rendah, maka diambil ϕS = 1 h h o  o x S S ho = 56,695 x 1 = 56,695

Btu/jam.ft.oF

10) Clean Overall Coefficient, Uc h x h o 1500 x 56,695 Uc  io   54,631 h io  h o 1500  56,695

Btu/jam.ft2.oF

11) Faktor Pengotor, Rd U  UD 54,631  49,249 Rd  C   0,002 UC x U D 54,631  49,249

(Kern, 1965)

(Kern, 1965)

Rd hitung ≥ Rd batas, dimana Rd batas yang diizinkan adalah sebesar 0,002 maka spesifikasi evaporator dapat diterima.

Pressure Drop Fluida panas : Steam, tube side 1) Spesifik volume steam pada Tc = 270,5oF adalah 9,995 ft3/lb Spesifik Graviti, s =

1  0,002 62,5 x 9,995

Untuk Ret = 350,731 f = 0,0013 ft2/in2

(Kern, 1965)

s = 0,002

(Kern, 1965)

2 (Kern, 1965) f .Gt . L . n Pt  10 (5,22 . 10 ) . ID . s .  t (0,0013) . (123,335) . (20) . (4) Pt  = 0,00000005 psia (5,22 . 1010 ) . (0,096) . (0,002) . (1)

∆Pt yang diperbolehkan = 1 psia.

Pressure Drop Fluida dingin : Larutan CaCl2, shell side De 

Re S 

4 x aS  0,833 N t x  x OD/12

De x a S



 11.786,963

(Kern, 1965)

(Kern, 1965)

f = 0,0025 ft2/in2

(Kern, 1965)

s = 0,75

(Kern, 1965)

N  1  12 x

L 20  12 x  120 B 2

(Kern, 1965)

Ds = 10/12 = 0,833 ft 2

f . Gs . L. n 1 Ps  2 (5,22.1010) . ID. s .t Ps 

(Kern, 1965)

1 (0,0025) . (136.409,648)2 . (20) . (120) 0,01424 psia  2 (5,22 x 1010 ) . (0,833) . (0,75) . (1)

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psia.


:

Untuk memompakan hasil keluaran Evaporator (EV-01) ke Crystallyzer (CR-01)

Jenis

:


Bahan konstruksi

:

Commercial Steel

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 1 atm

- Tekanan

= 30oC

- Laju alir massa

= 848,284 kg/jam = 0,519 lbm/s

- Densitas campuran

= 1.661,98 kg/m3 = 103,754 lbm/s


= 3,911 cP = 0,0026279

lbm/ft.s

- Laju alir volumetrik, Q = F/p = 0,520 / 103,754 = 0,005007 ft3/s =

0,000142 m3/s


= 3 x Q0,36 x ρ0,18


= 3 x 0,0050070,36 x 103,7540,18 = 1,028 in Dari App. A.5-1, Geankoplis, 2003 dipilih pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 2,0 in

- Schedule pipa

= 40


= 2,067 in = 0,172 ft = 0,053 m


= 2,375 in = 0,198 ft = 0,060 m


= 0,023 ft2

b. Pengecekan Bilangan Reynold, Nre Kecepatan rata-rata, V : V = Q / Ai = 0,005007/0,023 = 0,215 ft/s Bilangan Reynol, Nre =  x V x D  (103,754) x(0,215)x( 0,172) μ

0,0026279

= 1.461,379 Untuk pipa stainless steel, harga ε = 0,0000415

(Geankoplis, 2003)



ft


ft

o

- 0 buah elbow standar 90 , L/D = 30 L3 = 0 x 30 x 0,172 = 0,000

ft


ft

= L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 20 + 4,478 + 0 + 5,512 + 11,196 = 38,948

ft


= (4.f.V2.∑L) / (2.gc.D) = (4 . 0,010 . 0,215 . 38,948) / (2 . 32,174 . 0,172) = 0,006 ft.lbf/lbm

e. Kerja yang Diperlukan, Wf Dari persamaan Bernoulli : ½ α gc (v22 – v12) + g/gc (z2 – z2) + (P2 – P1)/ρ + Σ F + Ws = 0 Dimana v1 = v2; ∆v2 = 0; P1 = P2; ∆P = 0 Maka : Tinggi pemompaan ∆z = 10 m = 32,81 ft 0 + 32,174/32,174 (32,81) + 0 + 0,006 + Ws = 0 - Ws = 32,814


= - Ws.Q.ρ/550 = 32,814 x 0,005007 x 103,754 / 550 = 0,031 Hp

ft.lbf/lbm


C.15 Crystallizer (CR-01) Fungsi

:

Mengkristalkan CaCl2

Jenis

:

Direct contact air cooling crystallizer

Bahan Konstruksi

:

Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah

:

1 unit

Bagian - bagian dari crystallizer :

Gambar LC. 1 Bagian Utama Crystallizer a. Design Vapour Space i. Volume vapour space

Sudut apex, θ = 30

o

Laju massa air, F = 152,107 kg/jam Densitas uap jenuh air, ρ = 1000 kg/m3 (40oC, 1 atm) Space Time uap air dalam vapour space , t = 0,25 jam F. t

Volume uap, Vf  

 152,107 x 0,25  0,038 m3 1000

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki, Vt

= 1,2 x Vf = 1,2 x 0,038 = 0,046 m3

ii. Dimensi vapour space Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H : D) = 1 : 1 = π/4 x D2H = π/4 x D3

Volume Silinder


= π/4 x D2Hh = π/4 x D2(1/6 D) = π/24 x D3



3 =

24Vt  7π

3

24 x0,046 7π

= 0,368 m =

Tinggi silinder (H) Tinggi tutup ellipsiodal (Hc)

14,48277 in

= D = 0,368 m = 1/6 x D = 1/6 x 0,368 m

Diameter tutup = D

= 0,368 m

= 0,061 m

Diameter liquid/crystal channel, Dn

= 0,15 D = 0,15 x 0,368 = 0,055 m

24x0,6  7π

Tinggi conical section, Hn

3

= 1/2 x (D -Dn) tanθ = 0,090 m

b. Design Liquid/Crystal Space i. Volume liquid/crystal space

Sudut elevasi, θ

= 30o

Laju massa liquid/crystal , F

= 696,176 kg/jam

Densitas liquid/crystal , ρ

= 2.005,586

Space time dalam liquid/crystal space , t

= 1 jam

Volume liquid/crystal , Vf

= F. t

kg/m3



=

696,176 x 1  0,347 m3 2.005,586

Faktor Kelonggaran

= 20%

Volume tangki, Vt

= 1,2 x 0,347 = 0,417 m3

ii. Dimensi vapour space Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H : D) = 1 : 1 Volume Silinder

= π/4 x D2H = π/4 x D3


= π/4 x D2Hh = π/4 x D2(1/6 D) = π/24 x D3



3 =

24Vt 3 24 x 0,417  7 7π = 1,650 m =

Tinggi silinder (H)

64,94274 in

= D = 1,650 m

Tinggi tutup ellipsiodal (Hc)

= 1/6 x D = 1/6 x 1,650 m

= 0,275 m

= 1,650 m

Diameter tutup = D Diameter sambungan, Dl

= 0,15 D = 0,15 x 1,650 = 0,138 m = 1/2 x (D -Dn) tan(90-θ)

Tinggi conical section, Hn

= 1,309 m

iii. Panjang Liquid/Crystal Channel Panjang Liquid/Crystal Channel, L

= 0,7 x Hn = 0,916 m

iv. Tekanan Desain Tinggi level cairan, Hf

= (Vf/Vt) x (H + Hc) = (0,347 / 0,417) x (1,650 + 0,275) = 1,604 m

Phidrostatik

= ρ x g x Hf = 2.005,586 x 9,8 x 1,604 = 31.520,895 Pa = 31,521

kPa


= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor Kelonggaran

= 20%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO)

= 2 x (31,521 + 101,325) = 159,415 kPa = 16.167,857 atm

= 23,121

psi

v. Tebal Dinding Tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


dt =

psia

10 tahun


Dimana : d


P


R


S


CA


n


E


dt =

23,121x 64,943/2  (0,125 x 10) = 1,315 in 13.700 x 0,85 - 0,6 x 23,121



vi. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : (Peters & Timmerhaus, 1991) - Joint effieciency, E

:

0,850


:

13.700

psia


:


dh =

0,125 in / tahun 10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P



P


R


S


CA


n


E


dh =

23,121x 64,943  (0,125 x 10) = 1,250 in 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 23,121



C.16 Screw Conveyor (C-04) Fungsi

:

Mengangkut kristal CaCl2 yang keluar dari Crystallizer (CR-01)

Jenis

:

Horizontal screw conveyor

Bahan Konstruksi

:

Carbon Steel

Kondisi Operasi

:

Temperatur = 30oC Tekanan

= 1 atm

Jarak Angkut

:

10 m

Laju Alir

:

696,176 kg/jam = 0,193 kg/s

Densitas

:

1.661,981

Laju Alir Volumetrik :

kg/m3

Q = F/ρ = 696,176/1.661,981 = 0,419 m3/jam = 1,479 ft3/jam

Panjang screw conveyer diperkirakan 10 m. Dari Tabel 21-5 Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, untuk kapasitas yang mendekati 1,48 ft3/jam dipilih screw conveyor dengan spesifikasi sebagai berikut :

Panjang screw conveyer diperkirakan 10 m. Dari Tabel 21-5 Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, untuk kapasitas yang mendekati 1,48 ft3/jam dipilih screw conveyor dengan spesifikasi sebagai berikut : - Diameter screw

:

0,75 in

- Kecepatan motor

:

1 rpm

Perhitungan daya : P = 0,07 m0,85. L dengan : m : L :


Laju alir (kg/s) jarak angkut (m)

Maka : P = 0,07 . (0,193)0,85. 10 = 0,173 kW

= 0,232 Hp


C.17 Rotary Dryer (RD-01) Fungsi

:

Mengeringkan CaCl2 yang keluar dari Crystallizer (CR01)

Tipe

:

Rotary dryer

Bentuk

:

Indirect fired rotary dryer

Bahan Konstruksi

:

Carbon steel SA-283 Grade C

Jenis Sambungan

:


Jumlah

:

1 unit

a. Menentukan Diameter Rotary Dryer Superheated steam masuk

:

150oC = 302oF

Superheated steam keluar

:

100 C = 212 F

o

o

Laju alir superheated steam yang masuk:

64,863 kg/jam = 142,999 lb/jam

Umpan masuk

:

40oC = 104oF

Produk keluar

:

110oC = 230oF

Laju alir umpan

:

761,039 kg/jam = 1.677,813 lb/jam

Laju alir produk

:

631,313 kg/jam = 1.391,814 lb/jam

Range kecepatan udara dalam rotary dryer : 0,5 – 50 kg/(s.m2) (Perry,1999), untuk desain alat diambil 0,5 kg/(s.m2). A

Banyaknya udara yang dibutuhkan 64,863 kg/jam   Kecepatan udara 0,5 kg/s.m 2 x 3600 s

A

2 Banyaknya udara yang dibutuhkan 64,863 kg/jam  0,036 m 2 Kecepatan udara 0,5 kg/s.m x 3600 s

A = 1/4μ.D2 4x A  D =    

1

2

 4 x 0,036       

1

2

 0,214 m = 0,703 ft

Diameter rotary dryer biasanya antara 0,25-2 m (hal.12-56, Perry, 1999), sehingga desain diameter terpenuhi.

b. Menentukan Panjang Rotary Dryer Untuk direct rotary dryer , perbandingan panjang dan diameter (L : D) = 10 : 1, sehingga : L = 10 x D = 10 x 0,214 = 2,142 m = 7,026 ft

c. Menentukan Waktu Transportasi Hold-up dari rotary dryer biasanya dioperasikan antara 10-15% dari volume total (hal. 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 10%. Volume total

= 1/4 x μ x D2 x L = 1/4 x (3,14) x (0,214)2 x (2,14) = 0,077 m3

Hold-up

= 0,1 x 0,077 m3 =0,008 m3

Time of Passage ( θ )

=

Hold  up x  0,008 x 1.817,721   0,019 jam feed rate 761,039

d. Menghitung Putaran Rotary Dryer Kecepatan putaran linear (v) dari rotary dryer dioperasikan antara 60-75 ft/mnt (Perry,1999), untuk desain alat diambil 65 ft/mnt. v 65 ft/menit N   29,436 rpm  x D 3,14 x 0,703 ft

e. Menentukan Slope Rotary Dryer 0,23 x L 0,6 x B x L x G   S x N0,9 x Dp F Dimana :

θ

= time of passage, min

B

= konstanta material (B = 5(Dp)-0,5)

D

= diameter rotary dryer , ft

L

= panjang rotary dryer , ft

G

= kecepatan massa udara, lb/jam.ft2

Dp

= ukuran partikel yang diangkut,μm

F

= feed rate , lb material kering/jam.ft2

S

= slope , ft/ft

N

= kecepatan putaran, rpm

i. Menghitung feed rate F

2 kristal 631,313   17.535,392 kg/jam.m 2 luas terowonga n 3,14/4 x (0,214)

= 3.591,527

lb/jam.ft2

ii. Menghitung konstanta material D p diambil 65 mesh = 0,208 mm = 0,000682 μft -0,5

B = 5 (0,000682)

= 191,460

Maka : 0,23 x 7,029 0,6 x 191,460 x 7,029 x 34,241  0,9 S x 29,245 x 0,703 3 .588 ,904 0,110 1,139   7 ,703 S 0,110 1,139  7 ,703  S 0,110 1,139  7 ,703  S 1,139 

S1 = -0,017

Holdupx0,28.569  fedrat761,59

S2 = 0,012

Slope dari rotary cooler biasanya antara 0-8 (Perry,1999), sehingga nilai slope terpenuhi.

f. Menghitung Daya 2

2

Total daya penggerak untuk rotary cooler antara 0,5 D sampai 1,0 D (hal.1256, Perry, 1999), untuk desain alat diambil 0,5D2 Daya, P = 0,5 . D2 = 0,5 (0,703)2 =

0,247 Hp


g. Menghitung Jumlah Tube Diambil : L = 7 ft D = 1 inch a' = 0,327 ft2

A 0,036 x (3,2808 ft) 2 = 0,169 tube  L x a' 7 ft x 0,327 ft 2 = 1 tube

Jumlah tube =

C.18 Rotary Cooler (RC-01) Fungsi

:

Mendinginkan CaCl2 agar diperoleh suhu 40oC

Jenis

:

Counter current direct heat rotary cooler

Bahan Konstruksi :


Jumlah

1 unit

:

a. Menentukan Diameter Rotary Cooler Udara pendingin masuk

:

5oC = 41oF

Udara pendingin keluar

:

60oC = 140oF

Banyak udara yang dibutuhkan

:

2.145,066

kg/jam = 78,818

lb/menit

Kecepatan udara di dalam mantel rotary cooler biasanya antara 0,5 - 50 kg/(s.m2) (hal 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 1 kg/(s.m2). Banyaknya udara yang dibutuhkan 2,145,066 kg/jam A   0,596 m2 2 Kecepatan udara 1 kg/s.m x 3600 s A = 1/4μ.D2 4x A  D =    

1

2

 4 x 0,596       

1

2

 0,871 m = 2,857 ft

Diameter rotary cooler biasanya antara 0,25 - 2 m (hal.12-56, Perry, 1999), sehingga desain diameter terpenuhi.

b. Menentukan Panjang Rotary Cooler Untuk direct rotary cooler , perbandingan panjang dan diameter (L : D) = 4 : 1, sehingga : L = 4 x D = 4 x 0,871 = 3,483 m = 11,428

ft

c. Menentukan Waktu Transportasi Hold-up dari rotary cooler biasanya dioperasikan antara 10 - 15% dari volume total (hal. 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 10%. = 1/4 x μ x D2 x L

Volume total

= 1/4 x (3,14) x (0,871)2 x (3,484) = 2,076 m3 = 0,1 x 2,076 m3 =0,208 m3

Hold-up

Time of Passage ( θ )

=

Hold up x  0,208 x 2.058,689   0,199 jam feed rate 761,039

d. Menghitung Putaran Rotary Cooler Kecepatan putaran linear (v) dari rotary cooler dioperasikan antara 60-75 ft/mnt (Perry,1999), untuk desain alat diambil 65 ft/mnt. v 65 ft/menit N   7,239 rpm  x D 3,14 x 2,857ft e. Menentukan Slope Rotary Dryer 0,23 x L 0,6 x B x L x G   0,9 S x N x Dp F Dimana :

θ

= time of passage, min

B

= konstanta material (B = 5(Dp)-0,5)

D

= diameter rotary dryer , ft

L

= panjang rotary dryer , ft

G

= kecepatan massa udara, lb/jam.ft2

Dp

= ukuran partikel yang diangkut,μm

F

= feed rate , lb material kering/jam.ft2

S

= slope , ft/ft

N

= kecepatan putaran, rpm

i. Menghitung feed rate kristal 631,313 F   1.060,478 luas terowonga n 3,14/4 x (0,871) 2

kg/jam.m

2

= 217,203 lb/jam.ft2 ii. Menghitung konstanta material D p diambil 65 mesh = 0,208 mm = 0,000682 μft B = 5 (0,000682)-0,5 = 191,460 Maka :

0,23 x 7,029 0,6 x 191,460 x 7,029 x 34,241  0,9 S x 29,245 x 0,703 3.588,904 0,110 11,954   7,703 S 0,110 11,954  7,703  S 0,110 1,139  7,703  S 11,954 

S1 = -0,00079

S2 = 0,00071

Slope dari rotary cooler biasanya antara 0 - 8 (Perry,1999), sehingga nilai slope terpenuhi.

f. Menghitung Daya Total daya penggerak untuk rotary cooler antara 0,5 D 2sampai 1,0 D 2(hal.1256, Perry, 1999), untuk desain alat diambil 0,5D2 Daya, P = 0,5 . D2 = 0,5 (0,871)2 =

4,081 Hp

Digunakan daya standar 5 Hp.

C.19 Screening (SC-01) Fungsi

:

Untuk mengayak partikel yang keluar dari RC-01 agar mempunyai diameter partikel yang seragam

Jenis

:

Sieve Tray, Tyler Standart Screen

Bahan Konstruksi :

Carbon Steels SA-283, grade C

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

Perhitungan : Umpan masuk :

631,313 kg/jam

Fraksi terayak

0,9

:

Fraksi terayak 

Padatan yang lolos Umpan padatan

0,9 

Padatan yang lolos 631,313

Padatan yang lolos =

(0,9) x (631,313)= 568,182 kg/jam

Padatan yang tertahan di atas ayakan

= 631,313 - 568,182 =63,131 kg/jam

Diameter partikel minimum

= 0,3 mm

Sphericity partikel ( φ)

= 0,95

Diameter partikel rata - rata, Dpi

=

Dpm x Xi





0,3 x 0,9 0,95

= 0,284 mm Dpi = bukaan ayakan + nominal diameter kawat Ukuran ayakan ditaksir dari tabel A.5-3 Tyler Standart Screen Scale , Geankoplis, 1997. Maka dipakai ayakan dengan spesifikasi : - Ukuran

= 80 mesh

- Bukaan ayakan

= 0,175 mm

- Nominal diameter kawat

= 0,142 mm

- Dpi

= 0,317 mm

C.20 Ball Mill (BM-01) Fungsi

:

Menggiling CaCl2 yang tertahan pada bagian atas Screening (SC-01) menjadi partikel yang lebih halus

Menggiling CaCl2 yang tertahan pada bagian atas Screening (SC-01) menjadi partikel yang lebih halus Bahan Konstruksi :

Carbon steel SA-283, Grade C

Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

Perhitungan : Umpan masuk :

#### kg/jam =

0,175365 kg/s

Diameter partikel produk, Dp : 0,3 mm Total daya penggerak untuk Ball Mill : 0,008 x m 0,008 x 0,001754 P   0,004676 kW = Dp 0,3

0,006271 Hp


C.21 Gudang Penyimpanan Produk CaCl2 (GD-03) Fungsi

:

Menyimpan produk CaCl2

Bentuk Bangunan

:


Bahan Konstruksi

:

Dinding :

beton

Lantai

:

aspal

Atap

:

asbes

Jumlah

:

1 unit

:

Temperatur :

30oC

Tekanan

1 atm

Kondisi Penyimpanan Kondisi Ruangan

Kebutuhan

:

:

7 hari

Perhitungan Desain Bangunan : Produk CaCl2 dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku CaCl2. Diperkirakan produk CaCl2 terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas campuran Ca(OH)2 = Jadi, 1 karung memuat :

2.058,689 kg/m3


=

20 kg = 0,00971 m3 2.058,689 kg/m 3

Volume udara

= 30% (0,00971 m3) = 0,00291 m3

Volume 1 karung

= 0,00971 + 0,00291 =

Produk CaCl2

= 631,313 kg/jam

0,0126 m3

Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 7 hari :

Jumlah ikatan/karung =

631,313 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari 20 kg/karung

= 5.303,030

karung

Diambil 5.303 karung, maka : Volume total karung tiap 7 hari

= 5.303 x 0,0126 = 66,974

m3

Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20% ; sehingga : Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) x 66,974 =

93,763

m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan ukuran : Panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t), sehingga : V = pxlxt 93,763 t

= 2t x (2t) x (t) = 3,606 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang = 7,212 m Lebar

= 3,606 m

Tinggi

= 3,606 m

C.22 Blower (B-01) Fungsi

:

Mengalirkan gas CO2 ke tangki penyimpanan CO2 (T-02)

Jenis

:

Centrifugal

Bahan Konstruksi : Kondisi Operasi

:

Carbon steel SA-283, grade C

- Temperatur

= 1 atm

- Tekanan

= 30oC

- Laju alir massa

= 240,648 kg/jam = 8,842 lb/menit

- Densitas campuran

= 44,923

lb/ft

3

0,196834 ft3/menit

- Laju alir volumetrik, Q = F/p =8,842 / 44,923 = Blower dapat dihitung dengan persamaan, 144 x efisiensi x Q P 33000

(Perry, 1973)

Efisiensi blower, η = 75%

(McCabe, 1987)

sehingga, 144 x 0,75 x 0,196834 0,000644 Hp P  33000 Digunakan daya standar 1/8 Hp.

C.23 Kompresor (JC-01) Fungsi

:

Menaikkan tekanan dan mencairkan gas CO2 sebelum dialirkan ke tangki penyimpan CO2 (T-02)

Jenis

:

Three stage compressor

( k 1)     k P    2 kNst 4 Pad  2,78.10 N st m vlP1 i   1      k - 1   P1   

dimana :


Nst

= jumlah tahap kompresi = 3

mvl

= laju alir gas volumetrik (m3/jam)

pl

= tekanan masuk = 1 atm = 101,325 kPa

p2

= tekanan keluar = 15 atm = 1519,875 kPa

η

= efisiensi kompresor = 80%

k

= rasio panas spesifik = 1,4 (Geankoplis, 2003)

Data : Laju alir massa = 240,648 kg/jam = 8,842 lb/menit ρcampuran m vl 

= 719,600 kg/m3

240,648 kg/jam  719,6 kg/m 3

m vl 

240,648 kg/jam  0,334 m3/jam = 3 719,6 kg/m

0,000093 m3/detik

(1, 41) 1   1, 4 x3 1,4 1519 , 875     4   Pad  2,78.10 x 3 x 0,335x101,325i      1,4-1  101,325   

= 0,008 Hp Untuk efisiensi motor adalah 80%, maka :

P 

0,008 0,8

 0,010 Hp

Maka dipilih kompresor dengan daya 1/4 Hp. Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De

= 0,363. (mv)0,45.(ρ)0,13 = 0,363. (0,000093)0,45.(719,6)0,13 = 0,013 m = 0,515 in

Dipilih material pipa commercial steel 1 in Schedule 40 : - Diamter dalam (ID)

= 1,049 in


= 1,320 in

- Luas penampang (A)

= 0,804 ft2

C.24 Tangki Penyimpanan CO2 (T-02) Fungsi

:

Untuk menyimpan CO2 cair

Bahan Konstruksi :

Carbon steel SA-285, grade C

Bentuk

:

Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsiodal

Jenis Sambungan

:


Jumlah

:

1 unit

Kondisi Operasi

:

- Temperatur

= 35oC

- Tekanan

= 15 atm


= 20%

- Laju Alir Masuk (F)

= 240,648 kg/jam

- Densitas Campuran

= 719,600 kg/m3

- Kebutuhan Perancangan

= 15 hari

Perhitungan : a. Ukuran Tangki Volume larutan (Vl)

= (240,648 / 719,6) x 15 x 24 = 120,391 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki (Vt)

= Vl x 1,2 = 120,391 x 1,2 = 144,469 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 = π/4 x D2Hs = π/4 x D3

Volume Silinder


= π/4 x D2Hh = π/4 x D2(1/6 D) = π/24 x D3



3 =

24Vt 3 24x144,469  7π 7π = 5,402 m = 212,660 in

Tinggi silinder (Hs) Tinggi tutup ellipsiodal (Hh)

= D = 5,402 m = 1/6 x D = 1/6 x 5,402 m

= 0,900 m

Tinggi total tangki (HT) = Hs + Hh = 6,302 m

b. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (vl / Vt) x HT = (120,391 / 144,469) x 6,302 = 5,252 m

= ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 719,6 x 9,8 x 5,252 = 37.034,303 Pa = 37,034

kPa


= 15 atm = 1.519,875 kPa

Faktor Kelonggaran

= 100%

Pdesain

= (1 + 1) x (Phidrostatik + PO) = 2 x (37,034 + 1.519,875) = 1.868,291 = 18,439

kPa atm

= 270,974 psi


:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun


Dimana : d


P


R


S


CA


n


E


dt =

270,974 x 212,660/2  0,125 x 10 = 3,759 in 13.700 x 0,85 - 0,6 x 270,974




:

0,850


:

13.700


:

0,125 in / tahun


- Tebal jaket, dt =

psia

10 tahun

P xD  CA x n 2.S.E - 0,2 P



P


R


S


CA


n


E


dt =

270,974 x 212,660  0,125 x 10 = 3,730 in 2 x 13.700 x 0,85 - 0,2 x 270,974



LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI UTILITAS

1. Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Stainless steel Kondisi operasi: - Temperatur

= 30°C

- Densitas air ()

= 995,680 kg/m3

Laju alir massa (F)

= 895,460 kg/jam

Laju alir volume (Q) =

(Geankoplis, 1997)

895,460 kg/jam x 1 jam / 3600 s = 0,000250 m3/s 3 995,68 kg/m

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar: - Lebar bar

= 5 mm

- Tebal bar

= 20 mm

- Bar clear spacing

= 20 mm

- Slope

= 30°

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 2m

Lebar screen

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000 40 x = 1980 x = 49,5  50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,4 dan 30% screen tersumbat.

LD-1

LD-2

Head loss (h) =

Q2 2 2 g Cd 3 A2

=

0,0002512 2(9,8)(0,4) 3 (2,04) 2

= 0,00000000981 m dari air = 0,00000981 mm dari air

2000

2000

20

Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas) 2. Pompa Utilitas Ada beberapa pompa utilitas, yaitu : 1. PU-01

: memompa air dari sungai ke bak pengendap

2. PU-02

: memompa air dari bak pengendap ke clarifier

3. PU-03

: memompa alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier

4. PU-04

: memompa soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

5. PU-05

: memompa air dari clarifier ke sand filter

6. PU-06

: memompa air dari sand filter ke tangki utilitas 1

7. PU-07

: memompa air dari tangki utilitas 1 ke tangki utilitas 2

8. PU-08

: memompa air dari tangki utilitas 1 ke kation exchanger

9. PU-09

: memompa air dari tangki utilitas 1 ke menara air

10. PU-10

: memompa H2SO4 dari tangki pelarutan H2SO4 ke kation exchanger

11. PU-11

: memompa air dari kation exchanger ke anion exchanger

12. PU-12

: memompa NaOH dari tangki pelarutan NaOH ke anion exchanger

13. PU-13

: memompa air dari anion exchanger ke dearator

14. PU-14

: memompa kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas 2

15. PU-15

: memompa air dari tangki utilitas 2 ke distribusi domestik

LD-3

16. PU-16

: memompa air dari menara air sebagai air proses

17. PU-17

: memompa air dari dearator ke ketel uap

18. PU-18

: memompa bahan bakar dari tangki bakar bakar ke ketel uap

19. PU-19

: memompa bahan bakar dari tangki bahan bakar ke generator

Jenis

: pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : commercial steel *) Perhitungan untuk PU-01 Kondisi operasi

:

Tekanan masuk

= 101,325 kPa

= 2116,2740 lbf/ft2

Tekanan keluar

= 101,325 kPa

= 2116,2740 lbf/ft2

Temperatur

= 30 0C

Laju alir bahan masuk

= 897,5394 kg/jam

= 0,5497 lb/detik

Densitas ; 

= 995,68 kg/m3

= 62,1586 lb/ft3

Viskositas, 

= 0,836 cp = 0,0006 lbm/ft detik

Laju alir volumetrik;

Q

=

F



=

0,5497 lb/detik = 0,0088 ft3/detik 3 62,1586 lb/ft

Diameter optimum IDop

= 0,363 (Q)0,45 (  )0,13

IDop

= 0,363 (0,0088 ft3/detik)0,45 (62,1586 lb/ft3)0,13 = 0,84 in

Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Diameter Luar; OD

= 2,067 in

= 0,1722 ft

Diameter dalam; ID

= 2,375 in

= 0,1979 ft

Luas penampang; A

= 0,02330 in2

Kecepatan laju alir;

v

=

Bilangan Reynold, NRe =

(Geankoplis, 2003)

Q 0,0088 ft 3 /detik = = 0,3795 ft/detik A 0,02330 ft 2

 x ID x v 

62,158 lb/ft 3 x 0,1722 ft x 0,3795 ft/detik = 0,0006 lbm/ft.det ik = 7232,6579 > 2100 aliran turbulen

LD-4

f

= 0,0008

(Geankoplis, 2003)

Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus

L1 = 30 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,1722 = 2,2392 ft 1 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 1 x 30 x 0,1722 = 5,1673 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 22 L4 = 0,5 x 22 x 0,1722 = 1,8947 ft Pembesaran mendadak,K = 0,5; L/D = 27 L5 = 0,5 x 27 x 0,1722 ft = 2,3253 ft

 L = 41,6264 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi;  F

F

=

4 fv 2  L 2 gcD

4 x 0,008 (0,3795 ft/detik) 2 41,6264 ft = = 0,0043 ft lbf/lbm 2 x 32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,1722 ft Tinggi pemompaan  Z = 30 ft Dari persamaan Bernauli; P2  v2  g   Z   V dP   F  Wf   gc P1  2 gc 

Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:

 v2   = 0   2 gc    Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka P2

V dP = 0

P1

Sehingga persamaan Bernauli menjadi; Wf = Z

g  F gc

Kerja pompa; Wf = Z

g  F gc

(Sandler,1987)

LD-5

= 30 ft x

32,174 ft / det ik 2 + 0,0043 ft lbf/lbm 32,174 lbm ft / lbf det ik 2

= 30,0043 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,0088 ft3/detik x 62,1586 lb/ft3 x 30,0043 ft lbf/lbm = 16,50029 lb ft/detik/550 = 0,0300005 Hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =

0,0300005 Hp = 0,0375 Hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,125 Hp Tabel LD.1 Analog Perhitungan Pompa Utilitas

Pompa

Laju alir

D optimum (in)

ID (in)

V (ft/sec)

∑F

Daya (hp)

Daya Standar (hp)

PU-01 PU-02 PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 PU-09 PU-10 PU-11 PU-12 PU-13 PU-14 PU-15 PU-16 PU-17 PU-18 PU-19

897,539 897,539 0,045 0,024 897,539 897,539 8,393 897,539 566,667 1,36E-04 8,393 2,85E-05 31,773 0,016 566,667 299,100 31,773 2,546 58,112

0,840 0,840 0,009 0,072 0,840 0,840 0,117 0,840 0,683 1,29E-03 0,103 3,10E-04 0,198 5,69E-03 0,683 0,512 0,198 0,221 0,258

2,067 2,067 0,269 0,269 4,026 4,026 1,049 4,026 2,067 0,405 1,049 0,405 2,067 0,215 2,067 2,067 2,067 0,269 0,269

0,380 0,380 8,07E-04 4,48E-04 1,000 1,000 0,014 0,108 0,240 2,12E-06 0,014 0,000 0,013 5,39E-04 0,240 0,126 0,013 1,084 1,601

0,004 0,005 1,78E-07 0,005 0,024 0,024 0,021 0,001 0,001 2,94E-10 0,016 6,82E-12 3,59E-05 5,03E-08 0,001 4,78E-04 3,59E-05 0,153 0,220

0,037 0,037 1,25E-06 6,75E-07 0,062 0,062 2,89E-04 0,100 0,024 3,79E-09 2,34E-04 7,92E-10 8,84E-04 5,06E-07 0,024 0,008 8,84E-04 1,05E-03 2,73E-03

0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125 0,125

LD-6

3. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Beton kedap air

Data : Kondisi penyimpanan

: Temperatur = 30 oC Tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F)

= 897,5394 kg/jam

= 0,5496 lbm/s

Densitas air

= 995,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Laju air volumetrik, Q =

F



=

0,5496 lb/detik 62,1586 lb/ft 3

= 0,0088 ft3/s = 0,0003 m3/s = 0,5306 ft3/min Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :

 0 = 1,57 ft/min

atau 8 mm/s

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 1,5 ft Q 0,5306 ft 3 /min Kecepatan aliran, v = = 10 ft x 1,5 ft At

 h Desain panjang ideal bak : L = K   0

  v 

= 0,0354 ft/min

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka :

L = 1,5 (10/1,57) . 0,0354 = 0,3379 ft

Diambil panjang bak = 1,5 ft = 0,4572 m

LD-7

Uji desain : Waktu retensi (t) : t 

t t

Va Q

panjang x lebar x ti nggi laju alir volumetrik

1,5 ft x 1,5 ft x 10 ft 0,5306 ft 3 / min

= 42,4079 menit

Surface loading :

Q 0,5306 ft 3/min  A 1,5 ft x 1,5 ft = 1,7641 gpm/ft2

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 (Kawamura, 1991). Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h

v2 =K 2g

(0,5306 x (1 min/ 60s) x (1m / 3,2808 ft )) 2  0,12 x 2 (9,8) = 0,000000039 m dari air.

4. Tangki Pelarutan Ada beberapa jenis tangki pelarutan, yaitu : 1. TP-01

: tempat membuat larutan alum

2. TP-02

: tempat membuat larutan soda abu

3. TP-03

: tempat membuat larutan asam sulfat

4. TP-04

: tempat membuat larutan NaOH

5. TP-05

: tempat membuat larutan kaporit

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–285 grade C Jumlah

: 1

LD-8

*) Perhitungan untuk TP-01 Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 30C Tekanan

= 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan

= 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30  ( berat) Laju massa Al2(SO4)3

= 0,0449 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30  = 1363 kg/m3 = 85,0891 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Kebutuhan perancangan = 30 hari = 20 

Faktor keamanan Perhitungan: Ukuran Tangki

0,0499 kg/jam x 24 jam x 30 hari 0,3 x 1363 kg/m 3

Volume larutan, V1 

= 0,0790 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  0,0790 m3 = 0,0948 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 2:3

 0,0948 m 3 D    3 3,14/8 Maka:

1/3

  

D = 0,4318 m ; H = 3/2(0,4138) = 0,6478 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

0,0790 x 0,6478 = 0,5398 m = 1,7710 ft 0,0948

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,5398 m = 7210,3 Pa = 7,2103 kPa

LD-9

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa, Poperasi = 7,2103 kPa + 101,325 kPa = 108,5353 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (108,5353 kPa) = 113,9620 kPa

Joint efficiency

= 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress

= 13700 psia = 94458,212 kPa

Faktor korosi

= 0,02 in

(Brownell, 1959)

= 0,000508 m/tahun n = 10 tahun Tebal shell tangki: ts = =

P.D  n.C 2SE - 1,2P

(113,9620 kPa)(0,4318 m)  (10 x 0,000508) 2(94458,171 kPa)(0,85) - 1,2(113,9620 kPa)

= 0,0054 m = 0,2121 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = ¼ in

Daya Pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da

= 1/3 x 0,4318 m

= 0,1439 m

E/Da = 1

; E

= 1 x 0,1439 m

= 0,1439 m

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,1439 m

= 0,0360 m

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,1439 m

= 0,0288 m

J/Dt

; J

= 1/12 x 0,4318 m

= 0,0360 m

= 1/12

dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin

LD-10

W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al2(SO4)3 30  = 6,7210-4 lbm/ftdetik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, N Re

ρ N D a 2  μ

N Re 

(Geankoplis, 1997)

(85,0898) (1) 0,1439 6,72 x 10 -4

2

NRe = 28239,9904 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

P

K T .n 3 .D a ρ gc

(McCabe,1999)

KT = 6,3 P

(McCabe,1999)

6,3 (1 put/det)3 (0,1439 ft ) 5 (85,0898 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf.det 2

= 0,3917 ft.lbf/det

1 hp 550 ft.lbf/det

= 0,0007 Hp Efisiensi motor penggerak = 80  Daya motor penggerak =

0,0007 hp 0,8

Dipilih daya motor standar = 0,125 hp

= 0,0009 hp

LD-11

LD.2 Analog Perhitungan Tangki Pelarutan Tangki TP-01 TP-02 TP-03 TP-04 TP-05

Volume Tangki (m3) 0,0948 0,0526 0,0001 0,000032 0,0471

Diameter (m) 0,4318 0,3548 0,0502 0,0302 0,3421

Tinggi tangki (m) 0,6478 0,5322 0,0753 0,0453 0,5131

Daya Pengaduk (hp) 0,0008895111 0,0003242582 0,0000000219 0,0000000017 0,0002588957

Daya Standar (hp) 0,125 0,125 0,250 0,125 0,125

5. Tangki Klarifikasi (CL) Fungsi

: Tempat pembentukan koagulan

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: Tangki berbentuk silinder, bagian bawah bentuk konis dan tutup datar dan menggunakan pengaduk

Bahan

: Carbon steel (Brownell & Young,1959)

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan: Laju alir air masuk

= 897,5394 kg/jam

Densitas; 

= 995,68 kg/m3

Laju alir volumetrik air

=

897,5394 kg/jam 995,68 kg/m 3

= 0,9014 m3/jam Laju alir alum masuk

= 0,0449 kg/jam

Densitas alum 30%; 

= 1363 kg/m3

Laju alir volumetrik alum

=

0,0449 kg/jam 1363 kg/m 3

= 0,000033 m3/jam Laju alir soda abu masuk

= 0,0242 kg/jam

Densitas soda abu 30%; 

= 1327 kg/m3

Laju alir volumetrik soda abu =

0,0242 kg/jam 1327 kg/m 3

= 0,0000183 m3/jam Total laju alir bahan masuk

= 897,5394+ 0,0449 + 0,0242 kg/jam = 897,6085 kg/jam

LD-12 = 0,9014 + 0,000033 + 0,0000183 m3/jam

Laju alir volumetrik total

= 0,9014848 m3/jam Densitas campuran;  camp

=

897,6085 kg/jam 0,9014848 m 3 /jam

= 995,7001 kg/m3 = 62,1599 lb/ft3 Kebutuhan

= 24 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki;

Vt =

1,2  897,6085 kg/jam  24 jam 995,7001 kg/m 3

= 25,9628 m3 Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 4 m, waktu pengendapan = 1 jam Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1 Volume tangki; Vt

=

1 D 2 H 4 1/ 2

 4V  D=    H 

 4 (25,9628 )   =   (3,14) (4) 

1/ 2

= 2,8755 m

Maka, diameter clarifier = 2,8755 m Tinggi clarifier

= 1,5 D = 4,3132 m

Tekanan hidrostatis bahan, Ph

= ρxgxl = 995,7001 kg/m3 x

9,8 m/det2 x 4 m

= 39031,4450 Pa = 39,0314 kPa Tekanan Operasi, P

=101,325 kPa + 39,0314 kPa = 140,3564 kPa

Faktor keamanan ; Fk = 20% Tekanan desain, Pd

= 1,2 x 140,3564 kPa = 147,3743 kPa

Tebal silinder, ts

=

PxD  n..C 2SE  1,2 P

LD-13

Dimana; P = Tekanan desain S = Tegangan yang diizinkan E = Efesiensi sambungan; 85% n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun ts =

147,3743  2,8762  (10) (0,00051) 2 (94458,1709 ) (0,85) - 1,2 (147,3743 )

= 0,0077 m = 0,3040 in Digunakan silinder dengan ketebalan 3/8 in

Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) :

(Azad, 1976)

T, ft-lb = 0,25 D2 LF Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) Sehingga :

T = 0,25 [(2,8755 m).(3,2808 ft/m) ]2.30 T = 667,4858 ft-lb

Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006  (2,8755)2 = 0,0496 kW = 0,0666 Hp 6. Tangki Sand Filter (SF) Fungsi

: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah

: 1

Data : Kondisi penyaringan : Temperatur

= 30°C

LD-14

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 897,5394 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1589 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

Tangki filter dirancang untuk penampungan 1 jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter Volume air, Va =

897,5394 kg/jam x 1 jam 995,68 kg/m 3

= 0,9014 m3

Faktor keamanan 20 %, volume tangki = 1,2 x 0,9014 = 1,0817 m3 Volume total = 4/3 x 1,0817 m3 = 1,4423 m3 -

Volume silinder tangki (Vs) =

.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 4:3 3 .Di 2 = 9,7827 Di3 4

Vs

=

Di

= 0,8492 m; H = 1,1323 m

Tinggi penyaring = ¼ x 1,1323 m = 0,2831 m Tinggi air

= ¾ x 1,1323 m = 0,8492 m

Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (0,8492) = 0,2123 m Tekanan hidrostatis, Phidro =  x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,8492 m = 8286,4172 Pa = 8,2864 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Tekanan udara luar, Po

= 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 8,2864 kPa + 101,325 kPa = 109,6114 kPa Maka, Pdesign = (1,05) (109,6114 kPa) = 115,0920 kPa Joint efficiency

= 0,85

Allowable stress = 13700 psia = 94458,1709 kPa

(Brownell,1959) (Brownell,1959)

LD-15

Faktor korosi

= 0,02 in = 0,000508 m/tahun = 10 tahun

Tebal shell tangki : P.D  n..C 2SE  1,2 P

ts = =

115,0920 kPa x 0,8492 m  (10)(0,000503) 2 (94458,1709 kPa)(0,85)  1,2(115,0920 kPa)

= 0,0057 m = 0,2240 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = 1/4 in 7. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C Tekanan

= 1 atm

Data : Laju massa air

= 8,3934 kg/jam = 0,0051 lbm/detik

Densitas air

= 995,6800 kg/m3 = 62,1589 lbm/ft3

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 

Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar kation = 3,1400 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 0,0004 ft Tinggi silinder

= 1,2  0,0004 ft

= 0,0005 ft

Diameter tutup

= diameter tangki

= 2 ft = 0,6096 m

Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6096    = 0,1524 m = 0,5 ft 2 2 

(Brownell,1959)

LD-16

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,0005 ft + 0,5 ft = 0,5005 ft = 0,1525 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,1525 m = 4117,6 Pa = 4,1176 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa, Poperasi = 4,1176 kPa + 101,325 kPa = 102,8135 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesign

= (1,05) (102,8135 kPa) = 107,9541 kPa

Joint efficiency = 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 13700 psia = 94458,1709 kPa

(Brownell, 1959)

Faktor korosi

= 0,02 in = 0,000503 m/tahun = 10 tahun

Tebal shell tangki: P.D  n..C 2SE  1,2 P

ts = =

107,9541 kPa x 0,6096 m  (10)(0,000503) 2 (94458,1709 kPa)(0,85)  1,2(107,9541 kPa)

= 0,005490 m = 0,2161 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = ¼ in 8. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 Grade C Kondisi operasi

: Temperatur = 30oC Tekanan

Laju massa air

= 1 atm

= 8,3934 kg/jam = 0,0051 lbm/detik

LD-17 = 995,6800 kg/m3 = 62,1589 lbm/ft3

Densitas air

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 

Faktor keamanan

Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion

= 2 ft = 0,6096 m

- Luas penampang penukar anion

= 3,1400 ft2

Tinggi resin dalam anion exchanger = 0,0001 ft = 0,0000294 m Tinggi silinder = 1,2  0,0001 ft = 0,000116 ft Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6096    = 0,1524 m = 0,5 ft 2 2 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,000116 ft + 0,5 ft = 0,5001 ft = 0,1524 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,1524 m = 1487,4 Pa = 1,4874 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa, Poperasi = 1,4874 kPa + 101,325 kPa = 102,8124 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (102,8124 kPa) = 107,9531 kPa

Joint efficiency

= 0,85

Allowable stress = 13700 psia = 94458,1709 kPa Faktor korosi

= 0,0200 in = 0,000508 m/tahun = 10 tahun

(Brownell, 1959) (Brownell, 1959)

LD-18

Tebal shell tangki: ts = =

P.D  n..C 2SE  1,2 P

107,9531 kPa x 0,6096 m  (10)(0,000503) 2 (94458,1709 kPa)(0,85)  1,2 (107,9531 kPa)

= 0,0055 m = 0,2161 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = ¼ in 9. Tangki Utilitas Ada beberapa tangki utilitas, yaitu : 1. TU-01

: menampung air untuk didistribusikan ke tangki utilitas 2 dan air proses

2. TU-02

: menampung air untuk didistribusikan ke domestic

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C Tekanan Jumlah

= 1 atm

: 1 unit

*) Perhitungan untuk TU-01 Kondisi operasi : Temperatur

= 30 oC

Laju massa air

= 897,5394 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 3 jam Perhitungan : Ukuran Tangki Volume air,

Va =

897,5394 kg/jam x 3 jam = 2,7043 m 3 3 995,68 kg/m

Faktor keamanan = 20% Volume tangki, Vt = 1,2  2,7043 m3 = 3,2452 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 2:3

LD-19

V= 3,2468 m3 = Maka:

1 D 2 H 4

1 3  D 2  D  4 2 

D = 1,4020 m ; H = 2,1031 m

Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

2,7043 x 2,1031 = 1,7525 m = 5,7497 ft 3,2468

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,7525 m = 17100,7 Pa = 17,1007 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa, Poperasi = 17,1007 kPa + 101,325 kPa = 118,4257 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (118,4257 kPa) = 124,3470 kPa

Joint efficiency

= 0,85

Allowable stress

= 13700 psia = 94458,212 kPa

Faktor korosi

= 0,02 in

(Brownell,1959) (Brownell,1959)

= 0,000508 m/tahun = 10 tahun Tebal shell tangki: ts = =

P.D  n..C 2SE  1,2 P

124,3470 kPa x 1,4020 m  (10)(0,000503) 2 (94458,1709 kPa)(0,85)  1,2 (124,3470 kPa)

= 0,0062 m = 0,2428 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan 1/4 in

LD-20

Tabel LD.3 Analog Perhitungan Tangki Utilitas Volume

Tangki

Diameter

tangki (m3) tangki (m)

Tinggi

Tebal

Jumlah

tangki (m)

shell (in)

(unit)

(TU – 01)

3,2452

1,4020

2,1031

0,2428

1

(TU – 02)

2,0489

1,2028

1,8042

0,2359

1

10. Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 900C Tekanan

= 1 atm

Kebutuhan Perancangan : 24 jam Laju alir massa air = 31,7727 kg/jam Densitas air ()

= 965,3400 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 

Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air,

Va =

31,7727 kg/jam x 24 jam 965,3400 kg/m3

= 0,7899 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  0,7899 m3 = 0,9479 m3 a. Diameter dan tinggi tangki 

Volume tangki (V) V=

Di 2 H 4

, direncanakan D : H = 2 : 3

2 V = Di  3 D 

4 2



1/ 3

 8V  D    3 

(Perry, 1999)

LD-21

Di = 0,9303 m ; H = 1,3954 m b. Diameter dan tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 0,9303 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,9303    = 0,2326 m 2 2 

Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan x diameter volume silinder 0,7899 x 0,9303 = 0,7752 m 0,9479

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 965,3400 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7752 m = 7333,8 Pa = 7,3338 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 7,3338 kPa + 101,325 kPa = 108,6588 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (108,6588 kPa) = 114,0917 kPa

Joint efficiency

= 0,85

(Brownell,1959)

Allowable stress

= 13700 psia = 94458,212 kPa

(Brownell,1959)

Faktor korosi

= 0,02 in = 0,000508 m/tahun = 10 tahun

Tebal shell tangki: ts = =

P.D  n..C 2SE  1,2 P

114,0917 kPa x 0,9303 m  (10)(0,000503) 2 (94458,1709 kPa)(0,85)  1,2 (114,0917 kPa)

= 0,0058 m = 0,2277 in

LD-22

Maka tebal shell yang standar yang digunakan = 1/4 in 11. Ketel Uap (KU) : Untuk menghasilkan superheated steam, suhu 150 oC dan

Fungsi

tekanan 1 bar untuk keperluan proses. Jumlah

: 1 buah

Jenis

: Fire tube boiler

Perhitungan Diperoleh data dari table steam : Panas laten; 

= 24.986,305 kJ/kg

Kebutuhan uap

= 2,813 kg/jam

Daya ketel uap, P =

(LB-7)

W H 34,5  970,3

=

2,813  24.986,305 = 2,099 Hp 34,5  970,3

Luas permukaan ; A

= hp x 10 = 2,099 x 10 = 20,995 ft2

Diambil; L

= 30 ft

D

= 1 in

a’

= 0,3271 ft2/ft

Jumlah tube; Nt =

20,995 = 6 tube 30  0,3271

Bahan bakar diperlukan ketel uap: Nilai bakar solar

= 19.860 Btu/lb

Densitas solar

= 0,89 kg/ltr

Uap yang dihasilkan ketel uap

(Labban,1971) (Perry dkk,1999)

= 2,813 kg/jam

Panas laten steam pada 150 oC,  = 24.986,305 kJ/kg Panas yang dibutuhkan = 2,813 kg/jam x 24.986,305 kJ/kg = 66.617,477 Btu/jam Efisiensi = 75% Panas yang dibutuhkan = 66.617,477 = 88.823,303 Btu/jam

(LB-7)

LD-23

Jumlah bahan bakar =

88.823,303 Btu/jam  0,45359 19.860 Btu/lb

= 2,029 kg/jam/0,89 kg/liter = 2,279 liter/jam 12. Menara Air (MA) Fungsi

: Menampung air yang akan digunakan ke unit proses

Jenis

: Mechanical Draft Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Kondisi operasi : Temperatur

= 28°C

Laju massa air

= 299,1000 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 2003)

Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan

= 20%

Desain Tangki a. Ukuran Tangki Volume Tangki (Vs) =

299,1000 kg/jam x 24 jam = 7,2095 m3 3 995,68 kg/m

Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume tangki

= 1,2 x Vs = 1,2 x 7,2095 m3 = 8,6515 m3

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 2 : 3 V

=

1 μD 2 H 4

8,6578 m3

=

1 3  D 2  D  4 2 

Maka : D = 2,4469 m ; H = 3,0586 m

b. Tebal dinding tangki

LD-24

Tinggi air dalam tangki =

7,2095 m 3 x 3,6730 m = 3,0586 m 8,6515 m 3

=ρxgxh

Phidrostatik

= 995,68 x 9,8 x 3,0586 = 29844,7431 Pa = 29,8447 kPa Po = Tekanan Operasi

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%

PT = 29,8447 kPa + 101,325 kPa = 131,1697 kPa Pdesign

= 1,05 x (131,1697) = 137,7282 kPa

−Joint efficiency (E)

= 0,8

−Allowable stress (S)

= 12650 psia = 87218,714 kPa

Tebal shell tangki: t = =

P.D 2.S.E  1,2.P 137,7282 kPa x 2,4469 m (2 x 87218,714 kPa x 0,8) - 1,2 x 137,7282

= 0,0024 m = 0,095 in Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,095 in + 0,125 in = 0,220 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell & Young,1959)

13. Tangki Bahan Bakar (TB-01) Fungsi

: Menyimpan bahan bakar Solar

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm

Laju volume solar

= 68,1555 L/jam = 0,0417 lbm/s

Densitas solar

= 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft

Kebutuhan perancangan = 15 hari

(Bab VII) (Perry, 1997)

LD-25

Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = 68,1555 L/jam x 15 hari x 24 jam/hari = 24.535,9926 L = 24,5360 m3 Faktor keamanan = 20% Volume tangki, Vt = 1,2  24,5360 m3 = 29,4432 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1:1 V

1 = D 2 H 4

29,4432 m3

=

1 21  D  D  4 1 

29,4432 m3

=

1 3 D 4

Maka:

D = 2,6564 m ; H = 2,6564 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan x tinggi silinder volume silinder 24,5360 x 2,6564 = 2,2136 m = 7,2625 ft 29,4432

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,2136 m = 19308,9018 Pa = 19,3089 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa, Poperasi = 19,3089 kPa + 101,325 kPa = 120,6339 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (19,3089 kPa) = 126,6656 kPa

Joint efficiency

= 0,85

(Brownell,1959)

Allowable stress

= 13700 psia = 94458,212 kPa

(Brownell,1959)

Faktor korosi

= 0,02 in = 0,000508 m/tahun

LD-26

= 10 tahun Tebal shell tangki: ts = =

P.D  n.C 2SE  1,2 P

126,6656 kPa x 2,6564 m  (10)(0,000503) 2 (94458,1709 kPa)(0,85)  1,2 (126,6656 kPa)

= 0,0072 m = 0,2826 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan 3/8 in 14. Unit Refrigerasi Fungsi

: mendinginkan udara dari 30oC menjadi 5oC

Jenis

: Single stage mechanical refrigeration cycle

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Carbon steel Data: Suhu udara masuk

= 30oC = 303,15 K

Suhu udara keluar

= 5oC = 278,15 K

Refrigeran yang dipakai

= R-22 (Freon) Kondensor

Kompresor

Expansion valve

Chiller

Gambar LD.1 Siklus Unit Refrigerasi

Suhu pendinginan

= 10oC

Tekanan pendinginan

= 25 bar

Suhu kondensasi

= 45oC

Tekanan kondensasi

= 91 bar

- Kapasitas refrigerasi Kapasitas refrigerasi

= panas yang diserap chiller

LD-27

T rata-rata

= 290,65 K = 17,5oC

Kapasitas panas udara pada T rata-rata

= 1,0216 kJ/kg.K

Qc

= m ∫ cp dT = 15.352,6318 kg/jam x 1,0216 kJ/kg.K x (303,15 – 278,15 K) = 392.106,217 kJ/jam

- Laju sirkulasi refrigeran m

= Qc / (H2 –H1)

Pada titik 4, T = 20oC = 293,15 K Kapasitas panas freon pada T= 0,641 kJ/kg.K H4 = H1 = Cp.dT = 0,641 kJ/kg.K x (293,15 – 278,15 K) = 9,613 kJ/kg Oleh karena proses throttling, H4 = H1 Pada titik 2, T = 10oC = 283,15 K Kapasitas panas freon pada T = 0,629 kJ/kg.K H2 = Cp dT = 0,629 kJ/kg.K x (283,15 – 278,15) = 15,728 kJ/kg Massa refrigeran

= Qc / (H2 – H1) = 392.106,217 kJ/jam / (15,728 – 9,613 kJ/kg) = 64.130,235 kg/jam

- Panas kompresor, (Qc) Qc = H2 – H1 = 15,728 – 9,613 kJ/kg = 6,114 kJ/kg Kerja kompresor, Wc = Qc x m

= 6,114 kJ/kg x 64.130,235 kg/jam = 392.106,217 kJ/jam = 108,918 kW = 146,0620 Hp

Efisiensi kompresor = 80% W = 146,062 / 0,80 = 182,577 Hp -

Coeffiecient of Performance (COP) = 2,52 (Dietrich, 2005)

Unit Pengolahan Limbah 15. Bak Penampungan Fungsi

: Tempat menampung buangan air sementara

Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah

: 1 unit

LD-28

Laju volumetrik air buangan

= 921,0040 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/ m3

Laju volumetrik

=

921,0040 kg/jam 995,68 kg/ m3

= 0,9250 m3/jam Waktu penampungan air buangan = 7 hari Volume air buangan

= 0,9250 x 7 x 24 = 155,4000 m3

Bak terisi 90%, maka volume bak =

155,4000 m 3 = 172,6667 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: -

Panjang bak (p)

= 2 x lebar bak (l)

-

Tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka, Volume bak

=pxlxt

71,2 m3

= 2.l x l x l

l

= 4,4197 m

Jadi, panjang bak

= 2 x 4,4197 m = 8,8394 m

Tinggi bak

= 4,4197 m

Luas bak

= 39,0675 m2

16. Bak Sedimentasi Awal Fungsi

: Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan


: 1 unit

Laju volumetrik air buangan

= 0,9250 m3/jam

Waktu tinggal air

= 5 jam

Volume bak (V)

= 0,9250 m3/jam x 5 jam = 4,6250 m3

(Perry & Green, 1997)

4,6250 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak = = 5,1389 m3 0,9 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 2  lebar bak - tinggi bak, t

= 1  lebar bak

LD-29

Maka : Volume bak

= plt

5,1389 m3

= 2lll

l Jadi,

= 1,3697 m

panjang bak

= 2,7393 m

Lebar bak

= 1,3697 m

Tinggi bak

= 1,3697 m

Luas bak

= 3,7519 m2

17. Bak Netralisasi Fungsi

: Tempat menetralkan pH limbah


: 1 unit

Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah ditentukan sebesar 0,15 mg Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999). Jumlah air buangan = 0,9250 m3/jam = 925 liter/jam Kebutuhan Na2CO3 : = (925 liter/jam) × (0,15 mg/ 0,03 liter) × (1 kg/106 mg) = 0,0046 kg/jam Laju volumetrik air buangan

= 0,9250 m3/jam

Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari. Volume air buangan = 0,9250 m3/jam× 1 hari × 24 jam/1 hari = 22,2 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak =

22,2 m3 = 24,6667 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 2  lebar bak - tinggi bak, t

= 1  lebar bak

Maka : Volume bak 24,6667 m3 l Jadi,

= plt = 2l  l  l = 2,3104 m

Panjang bak

= 4,6209 m

Lebar bak

= 2,3104 m

LD-30

Tinggi bak

= 2,3104 m

Luas bak

= 10,6762 m2

18. Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated slugde (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry&Green, 1997). Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung mikroorganisme) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran seperti bakteri, protozoa, fungi, rotifera dan nematoda. Flok lumpur aktif ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme sehingga akan diresirkulas kembali ke tangki aerasi. Data: Laju volumetrik (Q) limbah = 0,9250 m3/jam = 5864,5740 gal/hari Dari Tabel 5-32 (Metcalf & Eddy, 2003, hal. 447) diperoleh: BOD5 air limbah pabrik bietanol (So) = 500 mg/l Efisiensi (E) = 95 %

(Metcalf & Eddy, 1991)

Dari Tabel 7-9 (Metcalf & Eddy, 2003, hal. 585) diperoleh: Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD5 Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,15 hari-1 Dari (Metcalf & Eddy, 2003, hal. 586) diperoleh: Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 100 mg/l Direncanakan: Waktu tinggal sel (θc) = 7 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S) E=

So  S 100 So

S = So 

(Metcalf & Eddy, 1991, hal. 592)

0,95  500 E  So = 500  = 25 mg/L 100 100

(BOD5 effluent (S) maksimum = 100 mg/l (Kep-51/MENLH/10/1995))

2. Penentuan volume aerator (Vr)

LD-31

Vr =

=

c  Q Y ( So  S ) X (1 kd.c)

(Metcalf & Eddy, 1991, hal. 593)

7 hari  5864,5740 gal/hari  0,8 (500  25) 100 mg/l (1  0,15.7)

= 76096,4236 galon = 288,0585 m3 3. Penentuan Ukuran Bak Aerasi Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 4 m Dari Tabel 5-33 (Metcalf & Eddy, 2003, hal. 448) untuk tinggi tangki = 4 m Lebar tangki = 10 - 20 m, dipilih panjang tangki = 20 m V

=pxlxt

288,0585 m3 = p x 20 m x 4 m p = 3,6007 m Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut: Panjang = 3,6007 m Lebar = 20 m Tinggi = 4 m Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air


Maka tinggi bak menjadi = 4 + 0,5 = 4,5 m 4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Bak penampung dan pengendapan

Q

Q+Qr

Tangki aerasi

X

Qr

Tangki sedimentasi

Qw

Xr Xr

Asumsi: Qe = Q = 5864,5740 gal/hari Xe = 0,001 X = 0,001 x 100 mg/l = 0,1 mg/l Xr = 0,999 X = 0,999 x 100 mg/l = 99,9 mg/l Px = Qw x Xr


Px = Yobs .Q.(So – S)


Qe Xe

LD-32

Yobs =

Y 0,8 = = 0,3902 1  kd.c 1  (0,15) (7)

Px = (0,3902)(5864,5740 gal/hari)(500 – 25)mg/l = 1087091,7659 gal.mg/l.hari Neraca massa pada tangki sedimentasi : Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X – Qe Xe – Qw Xr 0 = QX + QrX – Q(0,001X) - Px Qr = =

Q. X (0,001  1)  Px X


(5864,5740)(100)(0,001  1)  1087091,7659 100

= 5012,2082 gal/hari 5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ) θ=

Vr 76096,4236 = = 15,1822 hari ≈ 364 jam Qr 5012,2082

6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan Type aerator yang digunakan adalah mechanical surface aerator. Dari Tabel 5-33 (Metcalf & Eddy, 2003, hal. 448) untuk tinggi tangki = 4 m dengan lebar tangki = 20 m, diperlukan daya aerator sebesar 20 hp. 19. Tangki Sedimentasi Fungsi

: mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke tangki aerasi

Laju volumetrik air buangan = 10876,7822 gal/hari = 41,1734 m3/hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari

(Perry, 1997)

Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari (Perry&Green, 1997) Volume tangki (V) = 41,1734 m3/hari x 0,083 hari = 3,4311 m3 Luas tangki (A) = (41,1734 m3/hari) / (33 m3/m2 hari) = 1,2477 m2 A = ¼ π D2 D = (4A/π)1/ = (4 x 1,2477/3,14)1/2 = 0,7947 m Kedalaman tangki, H = V/A = 2,75 m.

LD-33

20. Pompa Limbah Ada beberapa pompa limbah, yaitu : 1. PL-01 : memompa cairan limbah dari bak penampungan ke bak pengendapan awal 2. PL-02 : memompa cairam limbah dari bak pengendapan awal ke bak netralisasi 3. PL-03 : memompa cairan limbah dari bak netralisasi ke tangki aerasi 4. PL-04 : memompa cairan limbah dari tangki aerasi ke tangki sedimentasi 5. PL-05 : memompa air resirkulasi dari tangki sedimentasi ke tangki aerasi Jenis

: pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : commercial steel *) Perhitungan untuk PL-01 Kondisi operasi : Tekanan masuk

= 101,325 kPa

= 2116,2740 lbf/ft2

Tekanan keluar

= 101,325 kPa

= 2116,2740 lbf/ft2

Temperatur

= 30 0C

Laju alir massa (F)

= 921,0040 kg/jam

= 0,5640 lbm/s

Densitas ()

= 995,68 kg/m3

= 62,1589 lbm/ft3

Viskositas ()

= 0,8007 cP

= 0,0005 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik (Q) =

0,5640 lbm/s 62,1589 lbm/ft 3

= 0,0091 ft3/s

Desain pompa : Di,opt

= 3,9 (Q)0,45 ()0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,0091 ft3/s)0,45 (62,1589 lbm/ft3)0,13 = 0,8039 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1983, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,0490 in

= 0,0874 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,3150 in

= 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft

2

LD-34

Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe =

=

0,0091 ft 3/s 0,006 ft 2

= 1,5123 ft/s

  v  ID  (62,1589 lbm/ft 2 ) (1,5123 ft/s) (0,0874 ft) 0,0005lbm/ft.s

= 15272,4139 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga  = 0,000046 Pada NRe = 158678,2065 dan /OD =

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,00178 0,0874

Dari Fig.2.10-3 Geankoplis,1983 diperoleh harga f = 0,007 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus, L1 = 20 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13

(Appendix C–2a, Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,0874 = 1,1364 ft - 1 buah standard elbow 90o ; L/D = 30

( Appendix C–2a, Foust, 1980)

L3 = 1 x 30 x 0,0874 = 2,6225 ft - 1 buah sharp edge entrance ; K=0,5; L/D = 22 (Appendix C–2c, C–2d, Foust,1980) L4 = 0,5 x 22 x 0,0874 = 0,9616 ft - 1 buah sharp edge exit K=0,5; L/D = 27 (Appendix C–2c, C–2d, Foust, 1980) L5 = 0,5 x 27 x 0,0874 = 1,1801 ft Panjang pipa total (ΣL) = 20 + 1,1364 + 2,6225 + 0,9616 + 1,1801 = 25,9006 ft Faktor gesekan, F=

0,007  1,51232  25,9006 f  v2   L = = 0,0737 2 gc  D 2 (32,174) (0,0874)

Tinggi pemompaan, ∆z = 20 ft Static head, ∆z

g = 20 ft.lbf/lbm gc

LD-35

Velocity head,

Pressure head,

-Ws

= z

v 2 =0 2 gc P



= 0

v 2 g P + + +F 2 gc gc 

= 20 + 0 + 0 + 0,0737 = 20,0737 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80% Tenaga pompa, P =

=

(Peters et.al., 2004)

 Ws  Q   550  0,8 20,0737  0,0091 62,1589 = 0,0257 hp 550  0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp LD.4 Analog Perhitungan Pompa Limbah

Pompa

Laju Alir Doptimum

ID (in)

V (ft/s)

ΣF

Daya (hp)

Daya standar

(kg/jam)

(in)

PL – 01

921,0040

0,8039

1,0490 1,5123

0,0737 0,0257

0,25

PL – 02

921,0040

0,8039

1,0490 1,5123

0,0737 0,0193

0,25

PL – 03

921,0040

0,8039

1,0490 1,5123

0,0886 0,0181

0,25

PL – 04

921,0040

0,8039

1,0490 1,5123

0,0886 0,0091

0,25

PL – 05

921,0040

0,8039

1,0490 1,5123

0,0886 0,0142

0,25

(hp)

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik asam akrilat digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Kapasitas maksimum adalah 5.000 ton/tahun. 3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters et.al., 2004). 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 11.970,- (Analisa, 23 September 2014). 1.

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1

Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 250.000/m2. Luas tanah seluruhnya

= 9.500 m2

Harga tanah seluruhnya

= 9.500 m2  Rp 250.000/m2 = Rp 2.375.000.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya dan biaya administrasi pembelian tanah diperkirakan 1% dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus, 2004). Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 2.375.000.000,-

= Rp 118.750.000,-

Biaya administrasi

= Rp 23.750.000,-

= 0,01 x Rp 2.375.000.000,-

Total biaya tanah (A) = Rp 2.517.500.000,-

LE - 1

LE - 2

1.1.2

Harga Bangunan

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Bangunan Pos keamanan Areal bahan baku Perumahan karyawan Ruang kontrol Areal proses Areal produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Perpustakaan Tempat ibadah Gudang peralatan Bengkel Unit pemadam kebakaran Unit pengolahan air Pembangkit Uap Unit pengolahan udara pendingin Unit pembangkit listrik Unit pengolahan limbah Areal perluasan *) Areal antar bangunan *) Jalan *) Parkir *) Taman *) Total

Luas 10 300 1200 100 2000 300 200 100 50 50 50 50 100 100 50 240 500 250 150 1000 900 700 800 200 100 9500

Harga/m (Rp) 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000 1.000.000 1.000.000 800.000 1.250.000 800.000 1.500.000 700.000 700.000 2.500.000 2.300.000 2.500.000 1.500.000 100.000 100.000 100.000 100.000 100.000 30.050.000

Total (Rp) 10.000.000 450.000.000 2.400.000.000 250.000.000 3.000.000.000 450.000.000 300.000.000 150.000.000 50.000.000 50.000.000 40.000.000 62.500.000 80.000.000 150.000.000 35.000.000 168.000.000 1.250.000.000 575.000.000 375.000.000 1.500.000.000 90.000.000 70.000.000 80.000.000 20.000.000 10.000.000 11.615.500.000

LE - 3

Sarana transportasi Tabel LE.2 Sarana transportasi No

Jenis Kenderaan

Unit

Tipe

1 2 3 4 5 6 7 8

Dewan Komisaris Direktur Utama Direktur Bus Karyawan Truk Tangki Mobil Pemasaran Mobil Pemadam Kebakaran Total

1 1 4 3 1 3 3 1

New Innova New Innova New Innova Bus Box cargo Hino Dutro Avanza Fire Truck

Harga/unit Total (Rp) (Rp) 315.000.000 315.000.000 315.000.000 315.000.000 315.000.000 1.260.000.000 410.000.000 1.230.000.000 800.000.000 800.000.000 788.000.000 2.364.000.000 170.000.000 510.000.000 849.000.000 849.000.000 7.958.000.000

Harga bangunan saja

= Rp 8.785.500.000,-

Total biaya bangunan dan sarana (B)

= Rp 11.615.500.000,-

1.1.3

Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: X  Cx  Cy  2   X1 

dimana: Cx

m

Ix     I y 

(Timmerhaus, 2004)

= harga alat pada tahun 2014

Cy

= harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1

= kapasitas alat yang tersedia

X2

= kapasitas alat yang diinginkan

Ix

= indeks harga pada tahun 2014

Iy

= indeks harga pada tahun yang tersedia

m

= faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2014 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

r

n  ΣX i  Yi  ΣX i  ΣYi  n  ΣX i 2  ΣX i 2  n  ΣYi 2  ΣYi 2 

(Montgomery, 1992)

LE - 4

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi2

Yi2

1

1989

895

1780155

3956121

801025

2

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

967

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14 Total

2002 27937

1103 14184

2208206 28307996

4008004 55748511

1216609 14436786

(Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004) Data:

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga – harga pada Tabel LE-2, maka diperoleh harga koefisien korelasi : (14) . (28307996) – (27937)(14184)

r =

[(14). (55748511) – (27937)²] × [(14)(14436786) – (14184)² ]½ = 0,984 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b  X dengan :

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2014)

X

= variabel tahun ke n

a, b = tetapan persamaan regresi

LE - 5

Tetapan regresi ditentukan oleh:

b

n  ΣX i Yi   ΣX i  ΣYi  n  ΣX i 2   ΣX i 2

a 

Yi. Xi 2  Xi. Xi.Yi n.Xi 2  (Xi) 2

(Montgomery, 1992)

Maka: b =

a=

(14)(28307996)  (27937)(14184) 53536   16,80879 3185 (14)(55748511)  (27937) 2 (14184)(55748511)  (27937)(28307996)  103604228   32528,8 3185 (14)(55748511)  (27937) 2

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+bX Y = 16,80879X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2014 adalah: Y = 16,80879(2014) – 32528,8 Y = 1324,1055 Perhitungan harga peralatan yang digunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan a. Tangki Penyimpanan Asam Klorida (HCl) Kapasitas tangki, X2 = 145167,5517 gal. Dari Gambar LE.1, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 100 gal pada tahun 1990 adalah (Cy) US$ 2300. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.

LE - 6

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2014 (Ix) adalah 1324,1055. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 145167,5517 galon adalah :

145167,5517 Cx = US$ 2300  100

0 , 49

×

1324,1055 1103

Cx = US$ 97.812 × (Rp 11970,-)/(US$ 1) Cx = Rp 1.170.806.547,-/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan peralatan utilitas. Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan non impor. Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut Biaya transportasi

= 5

-

Biaya asuransi

= 1

-

Bea masuk

= 15 

-

PPn

= 10 

LE - 7

-

PPh

= 10 

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 

-

Biaya administrasi pelabuhan

= 0,5 

-

Transportasi lokal

= 0,5 

-

Biaya tak terduga

= 0,5 

Total

= 43 

(Timmerhaus,2004)

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : -

PPn

= 10 

-

PPh

= 10 

-

Transportasi lokal

= 0,5 

-

Biaya tak terduga

= 0,5 

-

Total

= 21 

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Kode T-01 T-02 TP-01 TP-02 C-01 C-02 C-03 C-04 C-05 CH-01 R-01 R-02 EV-01 CR-01 RD-01 RC-01 SC-01 BM-01 B-01 JC-01 P-01

(Timmerhaus,2004)

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Unit Ket Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 I 1.170.806.547 1.170.806.547 1 I 449.679.536 449.679.536 1 I 99.594.906 99.594.906 1 I 20.338.493 20.338.493 1 I 150.134.980 150.134.980 1 I 150.134.980 150.134.980 1 I 150.134.980 150.134.980 1 I 84.756.940 84.756.940 1 I 150.134.980 150.134.980 1 I 79.366.430 79.366.430 3 I 198.452.618 595.357.853 4 I 23.606.719 94.426.876 1 I 1.900.614.542 1.900.614.542 1 I 559.828.594 559.828.594 1 I 685.331.973 685.331.973 1 I 2.105.069.807 2.108.061.076 1 I 121.754.070 121.754.070 1 I 630.846.759 633.930.065 1 I 1.870.639 1.870.639 1 I 11.708.922 11.708.922 1 NI 3.974.855 3.974.855

LE - 8

Tabel LE.3 Lanjutan No. 21 22 23 Total

Kode P-02 P-03 P-04

Unit 1 1 1

Ket NI NI NI

Harga / Unit (Rp) 13.232.370 14.036.669 10.009.069

Harga Total(Rp) 13.232.370 14.036.669 10.009.069 9.259.220.348

Harga total peralatan proses Impor (I)

= Rp 9.217.892.809,-

Harga peralatan Non import (NI)

= Rp 41.252.963,-

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) SC 284.948 1 1 I BS 10.000.000 2 1 NI CL 295.316.498 3 1 I SF 71.646.025 4 1 I CE 5.766.424 5 1 I AE 5.766.424 6 1 I MA 780.433.070 7 1 I DE 50.086.785 8 1 I TU-01 106.601.062 9 1 I 85.093.398 10 TU-02 1 I 18.877.594 11 TP-01 1 I 14.142.162 12 TP-02 1 I 798.815 13 TP-03 1 I 377.866 14 TP-04 1 I 13.402.241 15 TP-05 1 I 1.019.844.000 16 UR 1 I 80.750.879 17 KU-01 1 I 1.548.140 18 PU-01 1 NI 1.548.140 19 PU-02 1 NI 1.548.140 20 PU-03 1 NI 1.548.140 21 PU-04 1 NI 1.548.140 22 PU-05 1 NI 1.548.140 23 PU-06 1 NI 1.548.140 24 PU-07 1 NI 1.548.140 25 PU-08 1 NI 1.548.140 26 PU-09 1 NI 1.548.140 27 PU-10 1 NI 1.548.140 28 PU-11 1 NI

Harga Total (Rp) 284.948 10.000.000 295.316.498 71.646.025 5.766.424 5.766.424 780.433.070 18.336.509 106.601.062 85.093.398 18.877.594 14.142.162 798.815 377.866 13.402.241 1.019.844.000 80.750.879 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140

LE - 9

Tabel LE.4 Lanjutan No Kode 29 PU-12 30 PU-13 31 PU-14 32 PU-15 33 PU-16 34 PU-17 35 PU-18 36 PU-19 37 BP 38 BPA 39 BN 40 BAS 41 TS 42 PL-01 43 PL-02 44 PL-03 45 PL-04 46 PL-05 47 TB-01 48 Generator Total

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

Harga barang Import (I)

Ket*) NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI I I NI NI NI NI NI I I

Harga / Unit (Rp) 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 25.000.000 15.000.000 15.000.000 332.256.201 109.551.737 2.200.218 2.200.218 2.200.218 2.200.218 2.200.218 314.093.081 90.000.000

Harga Total (Rp) 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 1.548.140 25.000.000 15.000.000 15.000.000 332.256.201 109.551.737 2.200.218 2.200.218 2.200.218 2.200.218 2.200.218 311.925.271 180.000.000 3.540.511.587

= Rp 3.435.095.833,-

Harga peralatan Non-Import (NI) = Rp

105.415.754,-

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased – equipment delivered) adalah (B): = 1,43 × (Rp 9.217.967.385,- + Rp 3.435.479.154,-) + 1,21 × (Rp 41.252.963,- + Rp 105.415.754,-) = Rp 18.271.349.550,Biaya pemasangan diperkirakan 39 dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004). Biaya pemasangan (C)

= 0,39  18.271.349.550,= Rp 7.125.826.324,-

Total harga peralatan (HPT)

= Harga peralatan + biaya pemasangan (B) = Rp 18.271.349.550,- + Rp 7.125.826.324,= Rp 25.397.175.874,-

LE - 10

1.1.4

Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 13 dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004) Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D)

= 0,13  Rp 18.271.349.550,= Rp 2.375.275.441,-

1.1.5

Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 31 dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004) Biaya perpipaan (E) = 0,31  Rp 18.271.349.550,= Rp 5.664.118.360,1.1.6

Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 dari harga peralatan Biaya instalasi listrik (F)

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1  Rp 18.271.349.550,= Rp 1.27.134.955,-

1.1.7

Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 29 dari harga peralatan

(Timmerhaus, 2004)

Biaya insulasi (G) = 0,29  Rp 18.271.349.550,= Rp 5.298.691.369,1.1.8

Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 55 dari HPT

(Timmerhaus, 2004)

Biaya inventaris kantor (H) = 0,55  Rp 25.484.473.276,= Rp 13.968.446.731,1.1.9

Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 29 dari total harga peralatan (HPT)

(Timmerhaus, 2004)

Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (I) = 0,29  Rp 25.397.175.874,= Rp 7.365.181.004,-

LE - 11

1.1.10 Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No

Jenis Kendaraan

Unit

Tipe

Harga/ Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 Dewan Komisaris

1

New Innova

Rp 315.100.000

Rp

315.100.000

2 Direktur Utama

1

New Innova

Rp 315.100.000

Rp

315.100.000

3 Direktur

4

New Innova

Rp 315.100.000

Rp 1.260.000.000

4 Bus Karyawan

3

Hino Mini Bus

Rp 410.000.000

Rp 1.230.000.000

5 Mobil Box

1

Box Kargo

Rp 800.000.000

Rp

6 Tangki

4

Hino Dutro

Rp 788.000.000

Rp 2.364.000.000

7 Mobil Pemasaran

3

Avanza

Rp 170.000.000

Rp

510.000.000

1

Fire Truk 4x4

Rp 849.000.000

Rp

849.000.000

8 Mobil Pemadam Kebakaran

Harga Total Sarana Transportasi (J) Total MITL

800.000.000

Rp 7.643.000.000

= A+B+C+D+E+F+G+H+I+J = Rp 80.842.023.736,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1

Pra Investasi

Diperkirakan 7 dari total MITL

(Timmerhaus, 2004).

Pra Investasi (A) = 0,07 × Rp 80.842.023.736,Pra Investasi (A) = Rp 5.658.941.661,1.2.2

Biaya Engineering dan Supervisi


(Timmerhaus, 2004).

Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,32  Rp 80.842.023.736,= Rp 25.869.447.595,1.2.3

Biaya Kontraktor

Diperkirakan 6 dari total MITL Biaya Kontraktor (C) = 0,06  Rp 80.842.023.736,Biaya Kontraktor (C) = Rp 4.850.521.424,-

(Timmerhaus, 2004).

LE - 12

1.2.4

Biaya Tak Terduga


(Timmerhaus, 2004).

Biaya Tak Terduga (D) = 0,15  Rp 80.842.023.736,Biaya Tak Terduga (D) = Rp 12.126.303.560,Total MITTL = A + B + C + D = Rp 48.505.214.241,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 80.842.023.736,- + Rp 48.505.214.241,= Rp 129.347.237.976,-

2.

Modal Kerja Modal kerja didasarkan pada perhitungan pengoperasian pabrik selama 3

bulan (90 hari). 2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1

Bahan Baku Proses

1. Cangkang Kerang Kebutuhan

= 557,66 kg/jam

Harga

= Rp 1.500,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 557,66 kg/jam x Rp 1.500,-/kg = Rp 1.806.817.266,-

2. Asam Klorida (HCl) Kebutuhan

= 403,37 kg/jam

Harga

= Rp 2.154,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 403,37 kg/jam x Rp 2.154,- /kg = Rp 1.877.236.362,-

3. Kalsium Hidroksida (CaOH2) Kebutuhan

= 11,18 kg/jam

Harga

= Rp 1.197,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 11,18 kg/jam x Rp 1.197,-/kg = Rp 28.909.662,-

LE - 13

2.1.2

Bahan Baku Utilitas

1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan

= 0,0449 kg/jam

Harga

= Rp 6.500 ,-/kg

Harga total

= 90 hari  24 jam/hari  0,0449 kg/jam  Rp 6.500,- /kg = Rp 630.073,-

2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan

= 0,0242 kg/jam

Harga

= Rp 6.000,-/kg

Harga total

= 90 hari  24 jam/hari  0,6575 kg/jam  Rp 6.000,-/kg = Rp 314.067,-

3. Kaporit Kebutuhan

= 0,0162 kg/jam

Harga

= Rp 22.000,-/kg

Harga total

= 90 hari  24 jam/hari  0,0162 kg/jam  Rp 22.000,-/kg = Rp 769.371,-

4. H2SO4 Kebutuhan

= 0,0001 kg/jam

Harga

= Rp 5.000,-/kg

Harga total

= 90 hari  24 jam/hari x 0,0001 kg/jam  Rp 5.000,-/kg = Rp 1.469,-

5. NaOH Kebutuhan

= 0,7556 kg/jam

Harga

= Rp 10.000,-/kg

Harga total

= 90 hari  24 jam/hari x 0,7556 kg/jam  Rp 10.000,-/kg = Rp 16.320.290,-

6. Solar Kebutuhan

= 67,199 liter/jam

Harga solar untuk industri = Rp. 7.500,-/liter Harga total

= 90 hari  24 jam/hari  67,199 ltr/jam  Rp 7.500,-/liter = Rp 1.088.623.642,-

LE - 14

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah Rp 4.819.618.895,2.2

Kas

2.2.2 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Jabatan Jumlah Dewan Komisaris 1 Direktur utama 1 Direktur 4 Staff ahli 2 Ka. Bag 4 Ka. Div 13 Karyawan Proses 40 Karyawan Pemeliharaan, inspeksi, 5 dan pengawasan proses Karyawan pengadaan material 1 Karyawan ekologi 1 Karyawan konstruksi dan rancang 1 bangunan Karyawan pemasaran 3 Karyawan keuangan 2 Karyawan utilitas 32 karyawan ketenagakerjaan 2 Karyawan pengamanan 10 Dokter 1 Perawat 1 Karyawan laboratorium 4 supir 3 Pesuruh 2 Petugas kebersihan 3 Total 136

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 551.900.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.655.700.000,-

Gaji/bulan (Rp) 25.000.000 20.000.000 15.000.000 10.000.000 5.000.000 4.000.000 3.500.000

Total (Rp) 25.000.000 20.000.000 60.000.000 20.000.000 20.000.000 52.000.000 140.000.000

3.500.000

17.500.000

3.500.000 3.000.000

3.500.000 3.000.000

3.000.000

3.000.000

2.500.000 2.500.000 3.500.000 2.500.000 2.500.000 3.500.000 2.500.000 3.000.000 2.000.000 1.700.000 2.000.000

7.500.000 5.000.000 112.000.000 5.000.000 25.000.000 3.500.000 2.500.000 12.000.000 6.000.000 3.400.000 6.000.000 551.900.000

LE - 15

2.2.3

Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 10 dari total gaji pegawai. Biaya Administrasi Umum

= 0,10  Rp 1.655.700.000,= Rp 165.570.000,-

2.2.4

Biaya Pemasaran

Diperkirakan 10 dari total gaji pegawai. Biaya Pemasaran

= 0,10  Rp 1.655.700.000,= Rp 165.570.000,-

2.2.5 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut (Rusjdi, 2004): 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 0,5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 10.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut: Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Asam Akrilat Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

2.375.000.000,-

-

Bangunan

Rp

11.615.500.000,-

Total NJOP

Rp

13.990.500.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

40.000.000,- )

(Perda Sumatera Utara) Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

13.950.500.000,-

LE - 16

Pajak yang Terutang (0,5% × NPOPKP)

Rp

69.752.500,-

Pajak Bumi dan Bangunan per 3 bulan

Rp

209.257.500,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Selama 3 Bulan No 1 2 3 4

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total

Rp Rp Rp Rp Rp

Jumlah (Rp) 1.655.700.000 165.570.000 165.570.000 209.257.500 2.196.097.500

2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 8 dari modal investasi tetap Biaya Administrasi Umum

(Timmerhaus, 2004).

= 0,08  Rp 129.347.237.976,= Rp 10.347.779.038,-

2.4 Piutang Dagang

PD  dimana :

IP  HPT 12 PD = piutang dagang IP = jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Penjualan : 1. Harga jual kalsium klorida Produksi kalsium klorida

= Rp 29.952,-/kg

(alibaba.com)

= 631,313 kg/jam

Hasil penjualan kalsium klorida tahunan yaitu : = 631.313 kg/jam  24 jam/hari  330 hari/tahun  Rp 29.952,-/kg = Rp 149.760.000.000,2. Harga jual karbon dioksida Produksi karbon dioksida

= Rp 41.351,-/kg

(alibaba.com, 08.05.2012)

= 240,65 kg/jam

Hasil penjualan karbon dioksida tahunan yaitu : = 240,65 kg/jam  24 jam/hari  330 hari/tahun  Rp 41.351,-/kg = Rp 78.812.344.581,Hasil penjualan total tahunan = Rp 228.572.344.581,-

LE - 17

3  Rp 228.572.344.581,12 Piutang Dagang = Rp 57.143.086.145,Piutang Dagang =

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No 1 2 3 4

Jenis Biaya Bahan Baku Proses dan Utilitas Biaya Kas Biaya Start – Up Piutang Dagang Total Modal Kerja

Jumlah (Rp) 4.819.618.895 2.196.097.500 10.347.779.038 57.143.086.145 74.506.581.578

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 129.347.237.976,- + Rp 74.506.581.578,= Rp 203.853.819.555,Modal ini berasal dari : - Modal sendiri

= 60 dari total modal investasi = 0,6  Rp 203.853.819.555,= Rp 122.312.291.733,-

- Pinjaman dari Bank

= 40 dari total modal investasi = 0,4 × Rp 203.853.819.555,= Rp 81.541.527.822,-

3.

Biaya Produksi Total

3.1

Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

3.1.1

Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 2)  Rp 551.900.000 = Rp 7.726.600.000,3.1.2

Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 12,5% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2014). = 0,125  Rp 81.541.527.822,= Rp 10.192.690.978,-

LE - 18

3.1.3

Depresiasi dan Amortisasi

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.

D

PL n

dimana : D

= depresiasi per tahun

P

= harga awal peralatan

L

= harga akhir peralatan

dimana : n

= umur peralatan (tahun)

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Biaya amortisasi diperkirakan 20% dari MITTL, sehingga: Amortisasi

= 20% x Rp 48.505.214.241,= Rp 9.701.042.848,-

Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi Komponen Bangunan

Biaya (Rp)

Umur

Depresiasi (Rp)

8.785.500.000

20

439.275.000

25.397.175.874

10

2.539.717.587

Instrumentrasi dan alat control

2.375.275.441

10

237.527.544

Perpipaan

5.664.118.360

10

566.411.836

Instalasi listrik

1.827.134.955

10

182.713.495

Insulasi

5.298.691.369

10

529.869.137

13.968.446.731

10

1.396.844.673

Perlengkapan keamanan dan kebakaran

7.365.181.004

10

736.518.100

Sarana transportasi

7.643.000.000

10

764.300.000

Peralatan proses dan utilitas

Inventaris kantor

Total

7.393.177.374

Total Biaya Depresiasi dan Amortisasi = Rp 7.393.177.374,- + Rp 9.701.042.848,= Rp 17.094.220.222,-

LE - 19

3.1.4

Biaya Tetap Perawatan

Biaya tetap perawatan terbagi menjadi: 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses

(Timmerhaus, 2004)

Diperkirakan 10% dari HPT Biaya perawatan mesin dan alat proses

= 0,1  Rp 25.397.175.874,= Rp 2.539.717.587,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 dari harga bangunan Biaya perawatan bangunan

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1  Rp 8.785.500.000,= Rp 878.550.000,-

3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 dari harga kendaraan Biaya perawatan kendaraan

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1  Rp 7.643.000.000,= Rp 764.300.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol. (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan instrumentasi dan alat kontrol = 0,1  Rp 2.375.275.441,= Rp 237.527.544,5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10  dari harga perpipaan Biaya perawatan perpipaan

(Timmerhaus, 2004) = 0,1  Rp 5.664.118.360,= Rp 566.411.836,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik Biaya perawatan instalasi listrik

(Timmerhaus, 2004) = 0,1  1.827.134.955,= 182.713.495,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 dari harga insulasi Biaya perawatan insulasi

(Timmerhaus, 2004) = 0,1  Rp 5.298.691.369,= Rp 529.869.137,-

LE - 20

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor Biaya perawatan inventaris kantor

(Timmerhaus, 2004) = 0,1  Rp 13.968.446.731,= Rp 1.396.844.673,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan perlengkapan kebakaran

= 0,1  Rp 7.365.181.004,= Rp 736.518.100,-

Total Biaya Perawatan

= Rp 7.832.452.374,-

3.1.5

Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Diperkirakan 10 dari modal investasi tetap Biaya tambahan industri

3.1.6

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1 × Rp 129.347.237.977,= Rp 12.934.723.798,-

Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 10 dari biaya tambahan Biaya administrasi umum

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1 x Rp 12.934.723.798,= Rp 1.293.472.380,-

3.1.7

Biaya Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 20 dari biaya tambahan Biaya pemasaran dan distribusi

(Timmerhaus, 2004)

= 0,2 x Rp 12.934.723.798,= Rp 2.586.944.760,-

3.1.8

Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan

Diperkirakan 10 dari biaya tambahan

(Timmerhaus, 2004)

= 0,1 x Rp 12.934.723.798,= Rp 1.293.472.380,3.1.9

Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik adalah 1% dari modal investasi tetap Biaya asuransi

= 0,01 x Rp 129.347.237.977,= Rp 1.293.472.380,-

LE - 21

2. Biaya asuransi karyawan Asuransi karyawan 1,54% dari total gaji karyawan (Biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 2,54% dari gaji karyawan, dimana 1% ditanggung oleh karyawan dan 1,54% ditanggung oleh perusahaan) = 0,0154 x Rp 6.622.800.000,= Rp 101.991.120,Total biaya asuransi

= Rp 1.398.283.509,-

3.1.10 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah

= Rp

69.752.500,-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost)

= Rp 65.006.737.649,-

3.2

Biaya Variabel

3.2.1

Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 4.819.618.895,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah : = Rp 4.819.618.895,- ×

330 90

= Rp 17.671.935.947,3.2.2

Biaya Variabel Tambahan

Biaya variabel tambahan terbagi menjadi: 1. Biaya Perawatan Diperkirakan 15 dari biaya tetap perawatan Biaya perawatan = 0,15 x Rp 7.832.452.374,= Rp 1.174.867.856,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 dari biaya tetap pemasaran Biaya pemasaran dan distribusi = 0,1 x Rp 2.586.944.760,= Rp 258.694.476,Total biaya variabel tambahan 3.2.3

= Rp 1.433.562.332,-

Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 20 dari biaya variabel tambahan

LE - 22

Biaya variabel lainnya

= 0,2 x Rp 1.433.562.332,= Rp 286.712.466,-

Total Biaya Variabel

= Rp 19.392.210.745,-

Total Biaya Produksi

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 65.006.737.649,- + Rp 19.392.210.745,= Rp 84.398.948.395,-

4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan

= Total penjualan – Total biaya produksi = Rp 228.572.344.581,- – Rp 84.398.948.395,= Rp 144.173.396.186,-

Bonus perusahaan diberikan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan. Bonus perusahaan

= 0,005 × Rp 144.173.396.186,-

= Rp 720.866.981,Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 143.452.529.205,4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2012, Tentang

Perubahan

Keempat atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (www.pajak.go.id, 2012): 

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 5 .



Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 250.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 .



Penghasilan Rp 250.000.000,- sampai dengan Rp 500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 25 .



Penghasilan di atas Rp 500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 . Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

-

5   Rp 50.000.000

= Rp

2.500.000,-

-

15   (Rp 250.000.000 - Rp 50.000.000)

= Rp

30.000.000,-

-

25   (Rp 500.000.000 - Rp 250.000.000)

= Rp

62.500.000,-

LE - 23

- 30   (Rp 142.952.529.205, - Rp 100.000.000) Total PPh

= Rp 42.855.758.762,= Rp 42.950.758.762,-

4.3 Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= Laba sebelum pajak – PPh = Rp 143.452.529.205,- – Rp 42.913.997.307,= Rp 100.501.770.444,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1 Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak  100  Total penjualan

PM =

Rp 143.452.529.205 100% Rp 228.572.344.581

PM = 62,76% 5.2 Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap  100  Total Penjualan  Biaya Variabel

BEP =

Rp 65.006.737.649 100% Rp 228.572.344.581 - Rp 19.392.210.745

BEP = 31.08% Kapasitas produksi pada titik BEP

= 31.08%  5.000 ton/tahun = 1.553 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 31.08% × Rp 228.572.344.581,= Rp 71.033.238.986,-

5.3 Return on Investment (ROI) ROI =

Laba setelah pajak  100  Total M odal Investasi

ROI =

Rp 100.501.770.444  100% Rp 203.853.819.555

ROI = 49,30%

LE - 24

5.4

Pay Out Time (POT) POT =

1  1 tahun 49,30

POT = 2,03 tahun 5.5

Return on Network (RON) RON =

Laba setelah pajak  100  Modal sendiri

RON =

Rp 100.501.770.444  100% Rp 122.312.291.733

RON = 82,17% 5.6

Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut : -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10  tiap tahun.

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol.

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun.

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10.

-

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

LE - 25

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 65,80. Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP % Kapasitas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Biaya tetap

Biaya variabel

65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17 65.006.737.649,17

0,00 1.939.221.074,54 3.878.442.149,08 5.817.663.223,61 7.756.884.298,15 9.696.105.372,69 11.635.326.447,23 13.574.547.521,76 15.513.768.596,30 17.452.989.670,84 19.392.210.745,38

Total biaya

Penjualan

produksi 65.006.737.649,17 66.945.958.723,71 68.885.179.798,24 70.824.400.872,78 72.763.621.947,32 74.702.843.021,86 76.642.064.096,39 78.581.285.170,93 80.520.506.245,47 82.459.727.320,01 84.398.948.394,54

0,00 22.857.234.458,10 45.714.468.916,19 68.571.703.374,29 91.428.937.832,38 114.286.172.290,48 137.143.406.748,57 160.000.641.206,67 182.857.875.664,76 205.715.110.122,86 228.572.344.580,95

250.000.000.000

200.000.000.000

Biaya tetap

Harga (Rp)

Biaya variabel

150.000.000.000 Total biaya produksi Penjualan

BEP = 31,08% 100.000.000.000

Garis BEP

50.000.000.000

0 0

15

30

45

60

75

Kapasitas produksi (%)

Gambar LE.2 Grafik BEP

90

105

Laba sebelum pajak

-

Pajak

-

Laba Sesudah pajak

-

Depresiasi

117.510.990.666

-203.853.819.555

Net Cash Flow

0,6250

1

P/F (60%)

73.444.369.166

-203.853.819.555

PV pada i = 60%

0,5882

1

P/F (70%)

69.119.964.710

-203.853.819.555

PV pada i = 70%

LE - 26

Thn

43.035.758.762

0,3906 0,2441 0,1526 0,0954 0,0596 0,0373 0,0233 0,0146 0,0090

Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR

0 143.452.529.205

127.552.667.710 138.598.512.459 150.748.941.683 164.114.413.829 178.816.433.189 194.988.654.486 212.778.097.912 232.346.485.682 253.871.712.228

100.416.770.444 17.094.220.222

1

157.797.782.126 47.339.334.638 110.458.447.488 17.094.220.222 173.577.560.339 52.073.268.102 121.504.292.237 17.094.220.222 190.935.316.372 57.280.594.912 133.654.721.461 17.094.220.222 210.028.848.010 63.008.654.403 147.020.193.607 17.094.220.222 231.031.732.811 69.309.519.843 161.722.212.968 17.094.220.222 254.134.906.092 76.240.471.828 177.894.434.264 17.094.220.222 279.548.396.701 83.864.519.010 195.683.877.691 17.094.220.222 307.503.236.371 92.250.970.911 215.252.265.460 17.094.220.222 338.253.560.008 101.476.068.002 236.777.492.006 17.094.220.222

0,3460 0,2035 0,1170 0,0704 0,0414 0,0244 0,0143 0,0084 0,0049

2 3 4 5 6 7 8 9 10

20.470.692.103 (70  60) 20.470.692.103 - (-14.805.421.449)

44.133.223.028 28.204.797.285 17.637.626.177 11.553.654.734 7.403.000.334 4.757.723.169 3.042.726.800 1.951.710.480 1.243.971.390 -14.805.421.449

49.822.072.008 33.831.896.891 23.004.288.501 15.656.515.079 10.657.459.418 7.273.076.812 4.957.729.681 3.392.258.691 2.284.845.410 20.470.692.103

IRR = 60  IRR = 65,80%

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Recommend Documents