PRA RANCANGAN PABRIK

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN KRISTAL POLYETHYLENE TEREPHTHALATE DENGAN REAKSI ESTERIFIKASI LANGSUNG TEREPHTHALATE ACID DAN ETHYLENE GLYCOL DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 200.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh : EDI SINAGA NIM : 030405006

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008 Edi Sinaga : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 200.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan kristal polyethylene terephthalate dengan reaksi Esterifikasi langsung terephthalate acid dan ethylene glycol dengan kapasitas 200.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.

Ibu Dr. Halimatuddahliana, MSc sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir

2.

Ibu Mersi Suriani Sinaga, ST, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir

3.

Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT sebagai koordinator tugas akhir Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.

4.

Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.

5.

Seluruh Staff pengajar dan pegawai pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik USU.

6.

Kedua orang tua penulis yang telah memberi dukungan moril dan spiritual, kakak-kakakku serta adikku sekalian

7.

Rekan satu tim penulis, Leman Sihotang. Rekan-rekan stambuk 2003 dan adikadik stambuk 2004, 2005, 2006 dan 2007. Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat

kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Juni 2008 Penulis

Edi Sinaga

INTISARI Pembuatan polyethylene terephthalate secara umum dikenal dengan menggunakan proses esterifikasi langsung. Pabrik polyethylene terephthalate ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 200.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Karawang, Jawa Barat dengan luas areal 27.738 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 167 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf. Hasil analisa ekonomi Pabrik polyethylene terephthalate adalah : 

Total Modal Investasi

:

Rp 2.371.215.969.850,-



Biaya Produksi

:

Rp 3.558.139.926.334,-



Hasil Penjualan

:

Rp 5.122.950.000.000.-



Laba Bersih

:

Rp 1.095.384.551.566,-



Profit Margin

:

30,55 %



Break Event Point

:

19,19 %



Return of Investment

:

46,20 %



Pay Out Time

:

2,16 tahun



Return on Network

:

76,99 %



Internal Rate of Return

:

50,57 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan polyethylene terephthalate layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI Kata Pengantar..............................................................................................

i

Intisari .........................................................................................................

ii

Daftar Isi.......................................................................................................

iii

Daftar Tabel..................................................................................................

vi

Daftar Gambar ..............................................................................................

x

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................

I-1

1.1 Latar Belakang ............................................................................

I-1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................

I-3

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ......................................................

I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................

II-1

2.1 Polyethylene terepthalate.............................................................

II-1

2.2 Sifat-sifat Reaktan Produk ...........................................................

II-2

2.2.1 Terepthalate Acid (TPA) ........................................................

II-2

2.2.2 Ethylene glycol .....................................................................

II-3

2.2.3 Antimony Trioxide ................................................................

II-4

2.2.4 Polyethylene terepthalate .......................................................

II-4

2.3 Deskripsi proses ..........................................................................

II-5

2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku .................................................

II-5

2.3.2 Tahap reaksi ..........................................................................

II-6

2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxylethyl Terepthalate (BHET) ............................................................................

II-6

2.3.2.2 Reaksi Prepolimerisasi .....................................................

II-7

2.3.2.2 Reaksi Polikondensasi ......................................................

II-7

2.2.3 Tahap Pemisahan Produk .......................................................

II-8

BAB III NERACA MASSA..........................................................................

III-1

BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................

IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ..........................................................

V-1

BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................

VI-1

6.1 Instrumentasi ...............................................................................

VI-1

6.1.1 Tujuan Pengendalian .............................................................

VI-3

6.1.2 Jenis-jenis pengendalian dan Alat Pengendali ........................

VI-3

6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam sistem Pengendalian .............

VI-9

6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian .......................................... VI-10 6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-12 BAB VII UTILITAS ................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-11 7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-11 7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-13 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1 8.1 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-4 8.2 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ..................

IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................

IX-1

9.2 Manajemen Perusahaan ...............................................................

IX-3

9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................

IX-4

9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab .........................

IX-5

9.5 Tenaga Kerja dan jam kerja ........................................................ IX-10 9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-12 9.7 Kesejahteraan tenaga kerja........................................................... IX-13 BAB X ANALISA EKONOMI ...................................................................

X-1

10.1 Modal Investasi .........................................................................

X-1

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .............................

X-4

10.3 Total Penjualan (Total sales) ......................................................

X-5

10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha.......................................................

X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................

X-5

BAB XI KESIMPULAN .............................................................................

XI-1

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET) ....................

I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) .........................

III-2

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) ..........................................

III-2


III-3


III-4

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101)......................................

III-4

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) .......................................

III-5

Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) .......................................

III-5

Tabel 3.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ...........................................

III-6

Tabel 3.9 Neraca Massa Knock out drum (V-101) .........................................

III-6

Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ..........................

IV-2

Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor 1 (R-101) ...........................................

IV-2


IV-3


IV-3

Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler (E-104) ................................................

IV-4

Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Kristaliser (CR-101) ........................................

IV-4

Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ..............................

IV-5

Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ..............................

IV-5

Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ................................................

IV-5

Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Polyethylene terepthalate (PET) ....................... VI-11 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-3 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ....................................... VII-4 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik .......................................................... VII-11 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah .................................................................... VIII-7 Tabel 9.1 Jadwal Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya .................... IX-10 Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ......................................................... IX-12 Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-12

vi

Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) ......................

LA-3

Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) .......................................

LA-5

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) .......................................

LA-8

Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ....................................... LA-10 Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101) .................................. LA-11 Table LA.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) .................................... LA-12 Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) .................................... LA-14 Tabel LA.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ........................................ LA-15 Tabel LA.9 Neraca Massa pada Mix Point (MP-01) ...................................... LA-16 Tabel LA.10A Data konstanta masing-masing komponen ............................. LA-17 Tabel LA.10B Neraca Massa Knock out drum (V-101) ................................. LA-19 Tabel LA.11 Neraca Massa pada Mix Point (MP-02) .................................... LA-20 Tabel B.1.1 Kapasitas panas cairan Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ kJ/kmol°K ].......

LB-1

Tabel B.1.2 Kapasitas panas gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ kJ/kmol°K ]....

LB-1

Tabel B.1.3 Kapasitas Panas bahan berupa padatan pada suhu 298 K ............

LB-1

Tabel B.1.4 Kapasitas Panas untuk cairan pada suhu 298 K ..........................

LB-2

Tabel B.2.1 Estimasi ΔHof 298 (panas pembentukan standar) ..........................

LB-4

Tabel B.2.2 Panas Laten (kJ/kmol) ................................................................

LB-2

Tabel LB.1.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ....................

LB-8

Tabel LB.2.1 Panas masuk pada alur 5 ..........................................................

LB-9


LB-9


LB-9

Tabel LB.2.4 Panas reaksi pada 298 oK ......................................................... LB-10 Tabel LB.2.5 Neraca Panas Reaktor 1 (R-101) .............................................. LB-11 Tabel LB.3.1 Panas masuk pada alur 8 .......................................................... LB-12 Tabel LB.3.2 Panas keluar pada alur 9 .......................................................... LB-13 Tabel LB.3.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-13 Tabel LB.3.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-14 Tabel LB.3.5 Neraca Panas Reaktor 2 (R-102) .............................................. LB-15 Tabel LB.4.1 Panas keluar pada alur 10 ........................................................ LB-16 Tabel LB.4.2 Panas keluar pada alur 11 ........................................................ LB-16 Tabel LB.4.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-17

Tabel LB.4.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-17 Tabel LB.4.5 Neraca Panas Reaktor 3 (R-103) .............................................. LB-19 Tabel LB.5.1 Panas keluar pada alur 21 ........................................................ LB-19 Tabel LB.5.2 Neraca Panas Pada Filter Press (FP-101)................................. LB-20 Tabel LB.6.1 Panas keluar pada alur 22 ........................................................ LB-21 Tabel LB.7.1 Panas keluar pada alur 23 ........................................................ LB-22 Tabel LB.7.2 Neraca Panas Pada kritaliser (CR-101) .................................... LB-23 Tabel LB.8.1 Panas masuk pada alur 12 ........................................................ LB-24 Tabel LB.8.2 Panas keluar pada alur 10 ........................................................ LB-24 Tabel LB.8.3 Neraca Panas Pada Steam Ejector (EJ-101).............................. LB-25 Tabel LB.9.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ........................ LB-26 Tabel LB.10.1 Neraca Panas Pada Mix point-01 (MP-01).............................. LB-27 Tabel LB.11.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ...................... LB-28 Tabel LB.12.1 Neraca Panas Pada Knock Out Drum (V-101) ........................ LB-30 Tabel LB.13.1 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ........................................ LB-31 Tabel LC.1 Komposisi Ethylene glycol dalam tangki penyimpanan (T-101) ......................................................................................

LC-1

Tabel LC.2 Komposisi Terepthalate acid dalam tangki penyimpanan (ST-101) .....................................................................................

LC-4

Tabel LC.3 Komposisi Antimon trioksida dalam tangki penyimpanan (ST-102) .....................................................................................

LC-7

Tabel LC.4 Komposisi Polyethylene terepthalate dalam tangki penyimpanan (ST-103) .................................................................................... LC-10 Tabel LC.5 Komposisi Mother liqour dalam tangki penyimpanan (T-102)) ..................................................................................... LC-13 Tabel LC.6 Komposisi katalis dalam bak penampungan (T-103) .................. LC-16 Tabel LC.7 Komposisi bahan dalam tangki berpengaduk (MT-101) ............ LC-17 Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) .................... LC-56 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-29 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .........................

LE-1

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................

LE-3

Tabel LE.3 Beberapa Tipe Harga Eksponensial Peralatan Dengan

Metode Marshall R. Swift ..........................................................

LE-5

Table LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................

LE-6

Tabel LE.5 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah .......

LE-7

Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10 Tabel LE.7 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-14 Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-15 Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-16 Tabel LE.10 Perkiraan Biaya Depresiasi Sesuai ............................................ LE-18 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-25

DAFTAR GAMBAR Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback..........................

VI-4

Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ........................................................

VI-5

Gambar 6.3 Alat-alat pengendali pada pabrik PET ........................................ VI-12 Gambar 6.4 Tingkat kerusakan di suatu pabrik .............................................. VI-13 Gambar 8.1 Tata letak pabrik Polyethylene terepthalate ................................ VIII-9 Gambar LD.1 Spesifikasi screening ..............................................................

LD-2

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower (CT)........................................................................................ LD-28 Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ............................................... LD-29 Gambar LE.1 Harga peralatan untuk tangki penyimpangan (storage) dan tangki pelarutan.................................................................

LE-1

Gambar LE.2 Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ......... LE-23

x

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Dalam pembangunanya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor lainnya. Industri kimia merupakan salah satu contoh sektor industri yang sedang dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkatperangkat yang memang dibutuhkan dan juga membutuhkan sumber daya alam seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi baik yang sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju. Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu bahan baku yang masih di impor adalah Polyethylene Terepthalate (PET). Polyethylene Terepthalate (PET) ini sering dikenal dengan nama polyester memiliki rumus struktur sebagai berikut :

O HOCH2CH2[O-C-

O -C-O-CH2-CH2]100OH

PET dengan berat molekul yang besar banyak digunakan untuk membuat serat

sintetis, resin, pembungkus makanan dan

minuman, dan lain-lain.

(http://www.wikipedia.org/wiki/Polyetylene terepthalate). Penyimpanan PET dalam wujud cair membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga peralatan yang digunakan akan lebih mahal. Selain itu PET dalam wujud cair akan menyulitkan pengiriman. Oleh karena itu lebih efektif bila PET cair diubah menjadi padatan dengan proses kristalisasi. Berdasarkan data impor statistik tahun 2002-2004, kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia adalah sebagai berikut : Tabel 1.1. Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET) TAHUN

KEBUTUHAN POLYETHYLENE TEREPTHALATE (KG/TAHUN)

2002

23.634.708

2003

24.834.183

2004

74.437.170

Sumber : Badan Pusat Statistik, 2002 – 2004 Dengan menggunakan metode ekstrapolasi, dapat diprediksi kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia pada tahun 2008 yaitu sebesar : 2003

24.834.183 (X1)

2004

74.437.170 (X)

2008

X2

X − X 1 2004 − 2003 = X 2 − X 1 2008 − 2003 74.437.170 − 24.834.183 1 = X 2 − 24.834.183 5 X 2 − 24.834.183 = 248.014.935 X 2 = 272.849.118 kg / tahun Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia pada tahun 2008 adalah sebesar 272.849.118 kg/tahun. Maka untuk memenuhi kebutuhan 64 % dari kebutuhan total, dalam pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate (PET) ini diambil kapasitas produksi sebesar 175.000.000 kg/tahun.

1.2. Rumusan Masalah Kebutuhan polyethylene terepthalate di Indonesia sangatlah besar dan pemenuhan terhadap kebutuhan polyethylene terepthalate tersebut dilakukan dengan cara mengimpor. Untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri dilakukan pra rancangan pabrik kimia polyethylene terepthalate di Indonesia dengan menggunakan proses esterifikasi langsung

1.3. Tujuan Pra Rancangan Pabrik Pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ini bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia, Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate. Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ini adalah untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Polyethylene terepthalate Perkembangan ilmu dan teknologi mengenai polyester (polyethylene terepthalate) dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh Krencle dan Carothers pada akhir tahun 1930. Adapun penelitian Krencle mengenai hal tersebut di atas berdasarkan pada teknik alkil resin yaitu reaksi antara glycerol dengan phtalic acid anhydrid. Sedangkan penelitian lain, yaitu Carothers mempelajari persiapan dan halhal lain yang berkenaan dengan keliniearan polyester (polyethylene terepthalate). Dari percobaannya telah ditemukan beberapa sifat pembentukan fiber. Hasil percobaan ini merupakan kemajuan tentang struktur bebas dari polimer. Penemuan ini mendasari pola pikir lebih lanjut, yaitu dengan adanya penemuan polyamide, nylon 66 pada tahun 1935, sehingga menuju ke arah pendirian industri tekstil sintetis yang modern. Penemuan Carothers masih memiliki kekurangan yaitu fiber yang dihasilkan memiliki titik leleh yang sangat rendah. (Kirk Othmer, 1981) Pada tahun 1942, Rex Whinfield dan W Dickson yang bekerja pada perusahaan Calico Printers Association di Inggris menemukan sintetis polimer linier yang dapat diproduksi melalui Ester Exchange antara Ethylene Glycol (EG) dan Dimethyl terepthalate (DMT) yang menghasilkan polyethylene terepthalate. (http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate, 2007) Pada

perkembangan

selanjutnya

produksi

polyester

(polyethylene

terepthalate) untuk serat-serat sintetis menggunakan bahan baku Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG). Produksi serat polyester (polyethylene terepthalate) secara komersial dimulai pada tahun 1944 di Inggris dengan nama dagang “Terylene” dan pada tahun 1953 di Amerika Serikat (Dupont) dengan nama dagang “Dacron”. (Kirk Othmer, 1981)

2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk Pada prarancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate bahan-bahan yang digunakan adalah terepthalate acid dan ethylene glycol sedangkan produk yang dihasilkan adalah polyethylene terepthalate. Sifat-sifat fisika dan kimia bahan-bahan tersebut diuraikan sebagai berikut :

2.2.1 Terepthalate Acid (TPA) Sifat-sifat Fisika : o Struktur kimia

:

o Rumus molekul

: C6H4(COOH)2

o Berat molekul

: 166,13 g/mol

o Wujud

: Bubuk atau kristal berwarna putih

o Densitas

: 1,522 g/cm3

o Titik lebur

: 427 oC

o Titik didih

: 402 oC

o Kelarutan dalam air

: 1,7 g/ 100 mL (25 oC)

o Panas spesifik

: 1202 J/(kg.K)

o Larut dalam dimethyl sulfoxide dan alkali serta sedikit larut dalam etanol, metanol, asam asetat, dan asam sulfat. (http://www.wikipedia.org/wiki/terepthalate acid; Kirk Othmer, 1981)

Sifat-sifat Kimia : o Bereaksi dengan ethylene glicol menghasilkan polyethylene terepthalate o Bereaksi dengan metanol menghasilkan dimethyl terepthalate. o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-dimetil benzena

o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-xylene dengan menggunakan katalis cobalt.

o Dihasilkan dengan mereaksikan dipotassium terepthalate dengan asam sulfat (Kirk Othmer, 1981)

2.2.2 Ethylene glycol Sifat-sifat Fisika : o Struktur kimia

:

o Rumus molekul

: C2H4(OH)2

o Berat molekul

: 62,068 g/mol

o Densitas

: 1,1132 g/cm3

o Titik lebur

: -12,9 oC

o Titik didih

: 197,3 oC

o Titik nyala

: 111 oC (closed cup)

o Temperatur Autoignition

: 410 oC

o Viskositas

: 20,9 mPa.s (20 oC)

o Index refractive

: 1,4318η D20

o Panas penguapan

: 52,24 kJ/mol (pada 101.3 kPa)

o Larut dalam air (http://www.wikipedia.org/wiki/ethylene glycol; Kirk Othmer, 1981)

Sifat-sifat Kimia : o Berreaksi dengan ethylene glicol

dengan menggunakan katalis antimon

trioksida menghasilkan polyethylene terepthalate. o Bereaksi dengan Carbonat menghasilkan ethylene carbonat dan metanol. o Dihidrasi dengan menggunakan katalis asam menghasilkan 1,4-dioxane. o Bereaksi dengan Methylamine menghasilkan N-methylmorpholine. o Bereaksi dengan keton dan aldehid menghasilkan 1,3-dioxolanes (cyclic ketals dan acetals) dan air. o Dihasilkan dari reaksi hidrolisis etylene oxide. (Kirk Othmer, 1981)

2.2.3 Antimony Trioxide Sifat-sifat fisika o Rumus molekul

: Sb2O3

o Berat molekul

: 291,52 g/mol

o Wujud

: Padatan kristal berwarna putih

o Densitas

: 5,2 g/cm3

o Titik lebur

: 656 oC

o Titik didih

: 1425 oC

o Kelarutan dalam air

: 1,4 mg/100 ml (30 oC)

(http://www.wikipedia.org/wiki/antimony trioxide)

Sifat-sifat kimia : o Digunakan

sebagai

katalis

pada

reaksi

pembentukan

polyethylene

terepthalate dari terepthalate acid dan ethylene glycol. o Dihasilkan dari reaksi oksidasi antimon 4Sb + 3O2

2Sb2O3

o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony trihloride dan air Sb2O3 + 6HCl

2SbCl3 + 3H2O

o Bereaksi dengan asam bromida menghasilkan antimony tribromide dan air Sb2O3 + 6HCl

2SbCl3 + 3H2O

o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony oxychloride dan air Sb2O3 + 2HCl

2SbOCl + H2O

(Kirk Othmer, 1981)

2.2.4 Polyethylene terepthalate Sifat-sifat Fisika : o Struktur kimia

:

o Rumus molekul

: C10H8O4

o Densitas

: 1370 kg/m3

o Modulus young

: 2800-3100 MPa

o Tensile strength

: 55-75 MPa

o Temperatur glass

: 75 oC

o Titik lebur

: 260 oC

o Konduktivitas thermal

: 0,24 W/(m.K)

o Panas specific

: 1,0 kJ/(kg.K)

o Penyerapan air (ASTM)

: 0,16

o Viskositas intrinsik

: 0,629 dl/g

(http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate)

Sifat-sifat kimia : o Dihasilkan dari reaksi antara terepthalate acid dan ethylene glycol dengan menggunakan katalis Sb2O3 o Dihasilkan dari reaksi antara dimetyil terepthalate dan ethylene glycol. (Kirk Othmer, 1981)

2.3 Deskripsi proses Polyethylene Terepthalate (PET) dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu melalui reaksi ester exchange antara dimethylterepthalate (DMT) dengan ethylene glycol (EG) dan melalui reaksi esterifikasi langsung antara terepthalate acid (TPA) dan ethylene glycol (EG). Dari kedua reaksi yang telah disebutkan diatas, maka dipilih proses/reaksi esterifikasi langsung untuk pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut : Parameter

Proses Ester Exchange

Esterifikasi Langsung

Bahan baku

DMT dan EG

TPA dan EG

Konversi

90-95 %

95-99 %

Waktu reaksi

4-6 jam

4-8 jam

2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku Terepthalate acid (TPA) yang berbentuk bubuk diangkut dari tangki penyimpanan terepthalate acid (ST-101) dengan menggunakan bucket elevator (BE101) untuk dimasukkan ke dalam tangki pencampur (MT-101). Bersamaan dengan itu dimasukkan juga ethylene glycol (EG) dari tangki penyimpanan ethylene glycol

(T-101) yang dialirkan dengan menggunakan pompa (J-101) dan juga ethylene glycol (EG) yang di recycle dari proses. Rasio molar antara terepthalate acid dengan ethylene glycol yang akan masuk ke dalam mixer adalah 1:2. Proses pencampuran dilakukan dengan menggunakan pengaduk dan berlangsung selama 30 menit pada temperatur 80 0C serta tekanan 1 atm. Campuran yang dihasilkan berupa slurry. 2.3.2 Tahap reaksi 2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET) Slurry (TPA + EG) yang dihasilkan dari tangki pencampuran dialirkan ke reaktor esterifikasi (R-101) dengan menggunakan pompa (J-102). Selanjutnya katalis antimony trioxide (Sb2O3) yang berasal dari tangki penyimpanan antimony trioxide (ST-102) dicampurkan ke dalam reaktor esterifikasi dengan jumlah 3,19 x 10-4 kmol katalis/kmol TPA (US Patent 20080033084). Dalam reaktor esterifikasi yang dilengkapi dengan pengaduk ini berlangsung proses esterifikasi langsung yaitu terbentuknya gugus isomer dari reaksi antara TPA dan EG dengan konversi terepthalate acid sebesar 90 %. Hasil yang diperoleh dari reaksi tersebut adalah bishydroxyethyl terepthalate (BHET), air (H2O) dan terepthalate acid (TPA) yang tidak bereaksi. Pada reaktor ini, reaksi berjalan secara endotermis. Kondisi operasi reaktor esterifikasi ini pada temperatur 250 0C dan tekanan 1 atm selama ±100 menit. Reaksi yang terjadi pada reaktor esterifikasi adalah :

HOOC

COOH + 2HOCH2CH2OH TPA

250 0C, 1 atm, 100 menit EG O HOCH2CH2O-C-

O -C-O-CH2CH2OH + 2H2O

Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET)

Air

Uap air dan ethylene glycol yang keluar dari reaktor esterifikasi mempunyai temperatur

250

0

C

dialirkan

menuju

partial

condenser

(E-102)

untuk

mengkondensasikan uap yang terbentuk. Selanjutnya uap dan cairan yang dihasilkan dari partial condenser dengan temperatur 160 0C dialirkan ke knock out drum (V-101) untuk dipisahkan. Cairan yang telah dipisahkan kemudian dialirkan menuju cooler (E-101) untuk menurunkan temperaturnya menjadi 80 0C yang kemudian akan

dialirkan

menuju

ke

tangki

pencampuran

(MT-101).

Sedangkan

BHET

(bishydroxyethyl terepthalate) yang terbentuk, terepthalate acid yang tidak bereaksi dan katalis dialirkan dari bagian bawah reaktor esterifikasi ke reaktor prepolimerisasi (R-102) dengan menggunakan pompa (J-103).

2.3.2.2 Proses Prepolimerisasi Proses prepolimerisasi berlangsung dalam reaktor prepolimerisasi yang dilengkapi dengan pengaduk pada suhu 270 0C dan tekanan 1 atm dengan konversi bishydroxyethyl terepthalate (BHET) sebesar 95 % . Proses ini menghasilkan monomer dengan derajat polimerisasi 20 (prepolimer), ethylene glycol, dan bishydroxyethyl terepthalate yang tidak bereaksi. Reaksi yang terjadi dalam reaktor prepolimerisasi adalah : O 20 HOCH2CH2O-C-

O

270 0C, 1 atm

-C-O-CH2-CH2OH

Bishydroxyethyl Terepthalate O

O

19 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-CEthylene Glycol

-C-O-CH2CH2]20OH

Prepolimer

Sebagian uap ethylene glycol dan air yang tidak bereaksi akan menguap dan dialirkan ke knock out drum (V-101). Selanjutnya monomer dari reaktor prepolimerisasi yang terbentuk dialirkan ke reaktor polikondensasi (R-103) dengan menggunakan pompa (J-104).

2.3.2.3 Proses Polikondensasi Pada proses polikondensasi akan terbentuk ikatan monomer-monomer menjadi polimer yang panjang dengan derajat polimerisasi yang semakin bertambah besar. Dalam proses ini derajat polimerisasi yang diharapkan 100. Proses polikondensasi berlangsung pada temperatur 290 0C dan tekanan 0,00197 atm (200 Pa) dengan konversi prepolimer sebesar 99 % dalam reaktor polikondensasi (R-103). Untuk memvakumkan tekanan dari 1 atm menjadi 0,00197 atm digunakan steam ejector (EJ-101). Reaksi yang terjadi adalah :

O 5HOCH2CH2[O-C-

O

290 0C; 0,00197 atm

-C-O-CH2-CH2]20OH

Prepolimer O 4 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-C-

O -C-O-CH2CH2]100OH

EG PET Pada proses ini uap ethylene glycol yang tidak bereaksi akan di hisap oleh aliran steam yang sangat kencang yang dihasilkan oleh steam ejector (EJ-101). Selanjutnya steam dan ethylene glycol dikondensasikan dengan menggunakan condenser (E-103). Ethylene glycol yang dipisahkan kemudian direcycle ke tangki pencampuran (MT-101) yang terlebih dahulu didinginkan pada cooler (E-101).

2.3.3 Tahap Pemisahan Produk Cairan kental polyethylene terepthalate (PET) yang dihasilkan dari reaktor polikondensasi (R-103) dialirkan ke filter press (FP-101) untuk dipisahkan dari katalis Sb2O3. Selanjutnya cairan kental polyethylene terepthalate (PET) tersebut dipompakan (J-108) dan selanjutnya diturunkan temperaturnya dari 290 0C menjadi 60 0C dengan menggunakan cooler (E-104). Setelah didinginkan, Cairan kental polyethylene terepthalate tersebut dimasukkan ke kristaliser (CR-101) untuk mengkristalkan produk PET. Setelah keluar dari kristaliser, PET kristal dan mother liquor dialirkan menuju centrifuge (CF-101) dengan menggunakan pompa (J-109) untuk dipisahkan antara PET kristal dengan mother liquornya. Mother liquor yang telah dipisahkan dari kristal PET kristal dialirkan ke mother liquor tank (T-102), sedangkan PET kristalnya dialirkan menuju Pelletizer (P-101) untuk dibentuk menjadi pelet dengan ukuran 3 mm. Kemudian pellet PET diangkut menuju ke tangki penyimpanan (ST-103) dengan menggunakan belt conveyor (BC-101). Kadar prepolimer dan PET non kristal yang boleh tercampur dalam produk PET kristal adalah sebesar 1 % (www.tradeindia.com, 2007).

BAB III NERACA MASSA Neraca massa pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai berikut: Bahan baku

: Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)

Katalis

: Antimony Trioxide (Sb2O3)

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari Satuan operasi

: kg/jam

Perubahan massa pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101) - Reaktor 1 (R-101) - Reaktor 2 (R-102) - Reaktor 3 (R-103) - Filter press (FP-101) - Kristaliser (CR-101) - Centrifuge (CF-101) - Steam ejector (EJ-101) - Knock out drum (V-101) Perhitungan neraca massa disajikan pada lampiran A

1. Tangki pencampur (MT-101) Pada tangki pencampur (MT-101) terjadi proses pencampuran bahan baku TPA 99,9 % (alur 1) dengan EG 99,8 % (alur 3). Hasil pencampurannya (alur 4) akan diumpankan ke reaktor 1 (R-101). Hasil perhitungan neraca massa di tangki pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Neraca massa pada Tangki pencampur (MT-101) Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 1

Keluar (kg/jam)

Alur 3

Alur 4

TPA

19.644,8538

-

19.644,8538

EG

-

14.689,0758

14.689,0758

H2O

19,6645

29,4371

49,1016

19.664,5183

14.718,5129

Jumlah

34.383,0312

34.383,0312

2. Reaktor 1 (R-101) Pada reaktor 1 (R-101) terjadi proses pembentukkan BHET (Bishydroxylethyl Terepthalate) dan air dari reaksi antara TPA dan EG yang merupakan hasil pencampuran dari tangki pencampur (alur 4) dengan bantuan katalis Sb2O3. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 7) akan diumpankan ke partial condeser (E-102), sedangkan BHET, Sb2O3 dan TPA sisa (alur 6) akan diumpankan ke reaktor 2 (R102). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel 3.2 dibawah ini. Tabel 3.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101) Kompone n

Keluar (kg/jam)


Alur 5

Alur 7

Alur 6

TPA

19.644,8538

-

1.962,5163

-

EG

14.689,0758

-

-

1.465,9760

H2O

49,1016

0,0552

-

3.879,4896

Sb2O3

-

10,9933

10,9933

-

BHET

-

-

27.075,1045

-

34.383,0312

11,0485

29.048,6141

5.345,4656

Jumlah

34.394,0797

34.394,0797

3. Reaktor 2 (R-102) Pada reaktor 2 (R-102) terjadi proses pembentukan prepolimer dan EG yang dihasilkan dari penguraian BHET. Kemudian terjadi juga reaksi lain antara TPA dan EG yang menghasilkan BHET dan H2O, dimana pada reaksi ini TPA akan habis bereaksi. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 9) akan diumpankan ke partial condenser (E-102) sedangkan BHET, Sb2O3 dan prepolimer (alur 8) akan diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 2 (R-102) dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah ini. Tabel 3.3 Neraca massa pada Reaktor 2 (R-102) Masuk (kg/jam) Komponen

Alur 6

Keluar (kg/jam) Alur 8

Alur 9

TPA

1.962,5163

-

-

BHET

27.075,1045

4.403,2264

-

Sb2O3

10.9933

10.9933

-

Prepolimer

-

19.721,0494

-

EG

-

-

4.487,7390

H2O

-

-

425,6060

29.048,6141

24.135,2691

4.913,3450

Jumlah

29.048,6141

29.048,6141

4. Reaktor 3 (R-103) Pada reaktor 3 (R-103) terjadi proses pembentukan Polyethylene Terepthalate (PET) dan EG yang dihasilkan dari reaksi penguraian prepolimer. Kemudian terjadi juga reaksi lain yaitu reaksi penguraian BHET yang menghasilkan EG dan prepolimer, dimana pada reaksi ini BHET akan habis bereaksi dan prepolimer yang dihasilkan akan diakumulasi dengan prepolimer umpan (alur 8). Hasil reaksi berupa EG diumpankan ke partial condenser (E-103) sedangkan PET, Sb2O3, dan prepolimer akan diumpankan ke filter press (FP-101). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 3.4 dibawah ini.

Tabel 3.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103) Masuk (kg/jam) Komponen

Alur 8


Alur 11

BHET

4.403,2264

-

-

Sb2O3

10,9933

-

10,9933

19.721,0494

-

231,1447

EG

-

1.299,9819

-

PET

-

-

22.593,1492

24.135,2691

1.299,9819

22.835,2872

Prepolimer

Jumlah

24.135,2691

24.135,2691

5. Filter press (FP-101) Pada Filter press (FP-101) terjadi proses pemisahan secara fisika. Tujuan dari penggunaan filter press ini adalah untuk memisahkan katalis Sb2O3 dari produk yang dihasilkan. Filtrat yang dihasilkan (alur 21) akan diteruskan menuju cooler (E-104) untuk didinginkan terlebih dahulu sebelum diumpankan ke kristaliser (CR-101). Hasil perhitungan neraca massa di Filter press (FP-101) dapat dilihat pada Tabel 3.5 dibawah ini. Tabel 3.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101) Komponen



Alur 21

Sb2O3

10,9933

10,9933

-

Prepolimer

231,1447

4,6207

226,5240

22.593,1492

451,6455

22.141,5037

22.835,2872

467,2595

22.368,0277

PET Jumlah

22.835,2872

22.835,2872

6. Kristaliser (CR-101) Pada kristaliser (CR-101) akan terjadi proses pembentukan cairan kristal PET dari alur 22 yang masih berupa cairan kental. Pada kritaliser ini, tidak semua PET dari alur 22 diubah menjadi cairan kristal. Hasil dari kristaliser (alur 23) akan diumpankan ke Centrifuge (CF-101). Hasil perhitungan neraca massa di kristaliser (CR-101) dapat dilihat pada Tabel 3.6 dibawah ini. Tabel 3.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 22

Alur 23

Komponen PET kristal PET non kristal

-

22.093,6905

22.141,5037

47,8132

226,5240

226,5240

22.368,0277

22.368,0277

Prepolimer Jumlah

7. Centrifuge (CF-101) Pada Centrifuge

(CF-101) cairan kristal (alur 23) dari kristaliser (CR-101)

diubah menjadi kristal (alur 25). Namun tidak semua cairan kristal (alur 23) diubah menjadi kristal karena ada sebagian bahan yang tidak mengkristal. Bahan yang tidak mengkristal tersebut dikenal dengan nama Mother liqour (alur 24). Hasil perhitungan neraca massa di centrifuge (CF-101) dapat dilihat pada Tabel 3.7 dibawah ini. Tabel 3.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101) Komponen PET kristal



Alur 25

22.093,6905

-

22.093,6905

PET non kristal

47,8132

47,3351

0,4781

Prepolimer

226,5240

224,7330

1,7910

22.368,0277

272,0681

22.095,9596

Jumlah

22.368,0277

22.368,0277

8. Steam Ejector (EJ-101) Pada steam ejector (EJ-101) terjadi proses untuk memvakumkan reaktor 3 (R-103). Akibat proses tersebut maka EG yang dihasilkan di reaktor 3 (R-103) tersebut akan terhisap oleh aliran uap yang mengalir kencang yang dihasilkan oleh steam ejector (EJ-101). Hasil perhitungan neraca massa di steam ejector (EJ-101) dapat dilihat pada Tabel 3.8 dibawah ini. Tabel 3.8 Neraca massa Steam Ejector (EJ-101) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 14

Alur 16

EG

1.485,6936

6.804,2458

-

8.289,9394

H2O

15.102,9979

4.920,1092

20.006,4940

16,6131

16.588,6915

11.724,3550

20.006,4940

8.306,5525

Jumlah

28.313,0465

Alur 17

Alur 18

28.313,0465

9. Knock out drum (V-101) Pada knock out drum (V-101) terjadi proses pemisahan antara fasa liquid dan uap. Campuran uap dan liquid yang dihasilkan dari partial condenser (alur 14 dan alur 16) kemudian diumpankan ke knock out drum (V-101) yang akan memisahkan antara fasa liquid dan uap. Hasil perhitungan neraca massa di knock out drum (V-101) dapat dilihat pada Tabel 3.9 dibawah ini. Tabel 3.9 Neraca massa Knock out drum (V-101) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 14

Alur 16

EG

1.299,9819

5.953,7150

-

7.253,6969

H2O

15.102,9979

4.305,0956

19.393,5570

14,5365

16.402,9798

10.258,8106

19.393,5570

7.268,2334

Jumlah

26.661,7904

Alur 17

Alur 18

26.661,7904

BAB IV NERACA PANAS Neraca panas pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai berikut: Bahan baku

: Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)

Katalis

: Antimony Trioxide (Sb2O3)

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25°C = 298 oK

Perubahan panas pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101) - Reaktor 1 (R-101) - Reaktor 2 (R-102) - Reaktor 3 (R-103) - Cooler (E-104) - Kristaliser (CR-101) - Partial condenser (E-103) - Partial condenser (E-102) - Cooler (E-101) Perhitungan neraca panas disajikan pada lampiran B

10. Tangki pencampur (MT-101) Bahan baku yang masuk pada tangki pencampur seperti EG dan TPA mempunyai panas masing-masing. Bahan baku tersebut masuk ke tangki pencampur pada temperatur 30 oC dan keluar pada temperatur 80 oC. Setelah dilakukan perhitungan, ternyata tangki pencampur tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan oleh tangki pencampur tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di tangki pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini.

Tabel 4.1. Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101)

Q1 Q3 Q4 Qsteam Jumlah

Panas masuk (kJ/jam) 110.562,4994 214.734,5706 3.297.446,2044 3.622.743,2745

Panas keluar (kJ/jam) 3.622.743,2745 3.622.743,2745

11. Reaktor 1 (R-101) Hasil pencampuran dari tangki pencampur (MT-101) diumpankan ke reaktor 1 (R-101) dengan temperatur 80 oC. Pada reaktor 1 (R-101) terjadi reaksi pembentukan BHET, dimana reaksi tersebut menghasilkan panas. Produk keluar dari reaktor 1 (R101) pada temperatur 250 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 1 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini. Tabel 4.2 Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101)

Q4 Q5 Q6 Q7 Qr Qsteam Jumlah

Panas masuk (kJ/jam) 3.622.743,2745 18,7750 19.460.530,7324 23.083.292,7819

Panas keluar (kJ/jam) 12.241.265,3762 13.219.078,8277 -2.377.051,4220 23.083.292,7819

12. Reaktor 2 (R-102) Produk BHET, Sb2O3, TPA

yang keluar dari reaktor 1 (R-101) dengan

temperatur 250 oC, diumpankan ke reaktor 2 (R-102). Pada reaktor 2 terjadi proses pembentukan prepolimer, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari reaktpr 2 (R-102) dengan temperatur 270 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang

dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 2 (R-102) dapat dilihat pada Tabel 4.3 dibawah ini. Tabel 4.3 Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102)

Q6 Q8 Q9 Qr Qsteam Jumlah

Panas masuk (kJ/jam) 12.241.265,3762 4.354.192,6597 16.595.458,0358

Panas keluar (kJ/jam) 5.524.530,6255 7.875.221,0345 3.195.706,3758 16.595.458,0358

13. Reaktor 3 (R-103) Produk BHET, Sb2O3 dan Prepolimer yang keluar dari reaktor 2 (R-102) dengan temperatur 270 oC, diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Pada reaktor 3 terjadi proses pembentukan PET, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari reaktpr 3 (R-102) dengan temperatur 290 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 4.4 dibawah ini. Tabel 4.4 Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103)



Panas keluar (kJ/jam) 1.993.938,0307 5.681.011,4583 691.917,0207 8.366.866,5097

14. Cooler (E-104) Pada cooler (E-104) hanya terjadi proses pendinginan cairan kental PET dan Prepolimer dari hasil filter press (FP-101). Cairan kental tersebut masuk ke cooler

(E-104) pada temperatur 290 oC dan keluar dari cooler (E-104) pada temperatur 60 o

C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk ke cooler (E-104) pada

temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di cooler (E-104) dapat dilihat pada Tabel 4.5 dibawah ini. Tabel 4.5 Neraca panas pada Cooler (E-104)

Q21 Q22 Qserap Jumlah

Panas masuk (kJ/jam) 3.902.554,7728 -3.387.123,0103 515.431,7624

Panas keluar (kJ/jam) 515.431,7624 515.431,7624

15. Kristaliser (CR-101) Cairan kental PET dan Prepolimer yang keluar dari cooler (E-104) dengan temperatur 60 oC masuk ke kristaliser (CR-101) untuk diubah menjadi cairan kristal. Cairan tersebut keluar dari kristaliser (CR-101) dengan temperatur 30 oC. Media pendingin yang digunakan pada kristaliser (CR-101) adalah air yang masuk ke kristaliser (CR-101) pada temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di kristaliser (CR-101) dapat dilihat pada Tabel 4.6 dibawah ini. Tabel 4.6 Neraca panas pada kritaliser (CR-101)


Panas masuk (kJ/jam) 515.431,7624 -443.232,5707 72.199,1917


16. Partial condenser (E-103) Campuran EG dan H2O dari steam ejector (EJ-101) masuk ke partial condenser (E-103) pada temperatur 308 oC dan keluar pada temperatur 160 oC. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-103) dapat dilihat pada Tabel 4.7 dibawah ini.

Tabel 4.7 Neraca panas pada Partial Condenser (E-103)


Panas masuk (kJ/jam) 47.038.409,0253 -5.890.207,2677 41.148.201,7576


17. Partial condenser (E-102) Campuran EG dan H2O dari reaktor 1 (R-101) dan reaktor 2 (R-102) masuk ke partial condenser (E-102) pada temperatur 260 oC dan keluar pada temperatur 160 o

C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC

dan keluar pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-102) dapat dilihat pada Tabel 4.8 dibawah ini. Tabel 4.8 Neraca panas pada Partial Condenser (E-102)




18. Cooler (E-101) Campuran EG dan H2O dari knock out drum (V-101) masuk ke cooler (E-101) pada temperatur 160 oC dan keluar pada temperatur 30 oC. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-102) dapat dilihat pada Tabel 4.9 dibawah ini. Tabel 4.9 Neraca panas pada cooler (E-101)


Panas masuk (kJ/jam) 3.048.850,3630 0 -2.942.705,8104 106.144,5527

Panas keluar (kJ/jam) 0 106.144,5527 0 106.144,5527

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Tangki Penyimpanan Ethylene Glycol (T – 101) Fungsi

: Menyimpan Ethylene Glycol untuk kebutuhan 15 hari

Jenis

: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm

: Carbon steel, SA-285, Grade C

Jumlah

= 3 buah

Kapasitas tangki

= 818,8935 m3

Diameter tangki

= 8,5539 m

Tinggi silinder

= 12,8308 m

Tinggi tutup ellipsoidal

= 1,4259 m

Pdesain

= 3,0065 atm

Tebal silinder

= 1 in

Tebal head standar

= 1 in

5.2 Silo Tank (ST – 101) Fungsi

: Menyimpan Terepthalate acid untuk kebutuhan 15 hari.

Jenis

: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut

Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 3 buah

Kapasitas tangki

= 1.746,1298 m3

Diameter tangki

= 11,0098 m

Tinggi silinder

= 16,5147 m

Tinggi kerucut

= 5,5049 m

Pdesain

= 4,6502 atm

Tebal silinder

= 1 ¾ in

Tebal head standar

= 1 ¾ in

5.3 Tangki Penyimpanan Antimon Trioksida (ST – 102) Fungsi

: Menyimpan Antimon Trioksida untuk kebutuhan 30 hari.

Jenis


Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 1 buah

Kapasitas tangki

= 1,8388 m3

Diameter tangki

= 1,1201 m

Tinggi silinder

= 1,6802 m

Tinggi kerucutl

= 0,5601 m

Pdesain

= 2,3248 atm

Tebal silinder

= 5/16 in

Tebal head standar

= 5/16 in

5.4 Tangki Penyimpanan Polyethylene Terepthalate (ST – 103) Fungsi

: Menyimpan produk Polyethyleneterepthalate selama 30 hari.

Jenis


Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 6 buah

Kapasitas tangki

= 2.323,6993 m3

Diameter tangki

= 12,1101 m

Tinggi silinder

= 18,615 m

Tinggi kerucutl

= 6,0550 m

Pdesain

= 3,6730 atm

Tebal silinder

= 1 ½ in

Tebal head standar

= 1 ½ in

5.5 Tangki Penyimpanan Mother Liquor (T – 102) Fungsi

: Menampung mother liquor selama 30 hari.

Jenis


Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 1 buah

Kapasitas tangki

= 361,1468 m3

Diameter tangki

= 6,5110 m

Tinggi silinder

= 9,7665 m


= 1,0852 m

Pdesain

= 1,8831 atm

Tebal silinder

= 5/8 in

Tebal head standar

= 5/8 in

5.6 Bak terbuka tempat penampungan sisa katalis (T – 103) Fungsi

: Menampung katalis dari filter press.

Jenis

: Bak terbuka berbentuk balok alas datar

Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm

: Stainless steel 316

Jumlah

= 2 buah

Kapasitas bak

= 0,3368 m3

Panjang bak

=3m

Lebar bak

=2m

Tinggi bak

=1 m

Tebal plat

= 5/16 in

5.7 Tangki Berpengaduk (MT – 101) Fungsi

: Mencampur PTA dan EG.

Jenis


Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 80 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 1 buah

Kapasitas tangki

= 30,6401 m3

Diameter tangki

= 2,8610m

Tinggi silinder

= 4,2915 m


= 0,7152 m

Pdesain

= 1,8521 atm

Tebal silinder

= 3/8 in

Tebal head standar

= 3/4 in

Jenis pengaduk

= turbin daun enam datar

Jumlah baffle

= 4 buah

Diameter impeller

= 0,7152 m

Daya motor

= 3 Hp

5.8 Reaktor Esterifikasi (R – 101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara Terepthalate Acid dengan Ethylene Glycol menghasilkan Bishydroxylethyl Terepthalate dan air.

Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 250 0C

Tekanan

= 1 atm

: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410

Jumlah

= 3 buah

Kapasitas tangki

= 44,1613 m3

Diameter tangki

= 3,1307 m

Tinggi silinder

= 4,6961 m


= 0,5218 m

Pdesain

= 1,6539 atm

Tebal silinder

= 3/16 in

Tebal head standar

= 3/16 in

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

= 4 buah

Diameter impeller

= 0,7827 m

Daya motor

= 3 Hp

5.9 Reaktor Prepolimer (R – 102) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi Bishydroxylethyl Terepthalate dengan Ethylene Glycol menghasilkan Ethylene Glycol dan Prepolimer.

Jenis


Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 270 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 4 buah

Kapasitas tangki

= 44,5775 m3

Diameter tangki

= 3,1405 m

Tinggi silinder

= 4,7108 m


= 0,5234 m

Pdesain

= 1,7363 atm

Tebal silinder

= 3/16 in

Tebal head standar

= 3/16 in

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

= 4 buah

Diameter impeller

= 0,7851 m

Daya motor

= 2 Hp

5.10 Reaktor Polikondensasi (R – 103) Fungsi

: Tempat

berlangsungnya

reaksi

polikondensasi

Prepolimer

menghasilkan Ethylene Glycol dan Polyethyleneterepthalate.

Jenis

: Tangki berpengaduk helical screw dengan tutup dan alas ellipsoidal.

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Bahan konstruksi

= 290 0C = 0,00197385 atm


Jumlah

= 5 buah

Kapasitas tangki

= 47,4008 m3

Diameter tangki

= 3,2054 m

Tinggi silinder

= 4,8081 m


= 0,5342 m

Pdesain

= 0,7411 atm

Tebal silinder

= 3/16 in

Tebal head standar

= 3/16 in

Jenis pengaduk

= helical screw

Diameter impeller

= 1,0257 m

Daya motor

=10 Hp

5.11 Steam Ejector (EJ – 101) Fungsi

: Untuk memvakumkan reaktor polikondensasi (R-103) sampai tekanan 200 Pa.

Jenis

: Four Stage Vacum Ejector

Jumlah

= 1 buah

Kapasitas

= 1.538,3 lb/hr

Kapasitas steam

= 15.102,9979 kg steam/jam

Tekanan steam

= 100 psig

5.12 Knock Out Drum (V – 101) Fungsi

: Tempat memisahkan gas (uap) dan cairan yang berasal dari partial condenser (E-102 dan E-103).

Jenis

: Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Kondisi operasi


Bahan konstruksi

= 160 0C = 0,00197385 atm


Jumlah

= 1 buah

Kapasitas tangki

= 31,2001 m3

Diameter tangki

= 2,7883 m

Tinggi silinder

= 4,1825 m


= 0,6971 m

Pdesain

= 1,6148 atm

Tebal silinder

= 3/8 in

Tebal head standar

= 3/8 in

5.13 Filter Press (FP – 101) Fungsi

: Untuk memisahkan produk PET liquid dari katalis Sb2O3

Bahan konstruksi

: Carbon Steel, SA-36

Bentuk

: Plate and Frame Filter Press

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 17,7861 m3

Bahan media filter

: kanvas

Luas efektif penyaringan : 297,2974 m2 Jumlah Plate

: 328

Jumlah frame

: 328

5.14 Kristaliser (CR – 101) Fungsi

: Tempat terbentuknya kristal PET

Jenis

: Continous Stireed Tank Crystallizer (CSTC)

Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm


Jumlah

= 1 buah

Kapasitas tangki

= 21,3151 m3

Diameter tangki

= 2,4557 m

Tinggi silinder

= 3,6836 m


= 0,6139 m

Pdesain

= 1,6487 atm

Tebal silinder

= 3/8 in

Tebal head standar

= 3/8 in

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

= 4 buah

Diameter impeller

= 0,7367 m

Daya motor

= 10 Hp

5.15 Centrifuge (CF – 101) Fungsi

: Untuk memisahkan produk kristal PET dengan mother liquor

Jenis

: Nozzle discharge centrifuge

Kondisi operasi

Bahan konstruksi

: Temperatur

= 30 0C

Tekanan

= 1 atm

: Carbon steel, SA-285 Grade C

Jumlah

= 1 buah

Kapasitas centrifuge

= 65,4236 gpm

Diameter bowl

= 0,4064 m

Speed

= 6250 rpm

Daya motor

= 30 Hp

5.16 Pelletizer (P-101) Fungsi

: Membentuk produk PET menjadi pelet dengan ukuran 3 mm.

Jenis

: Four Cylinder Dry Ice Pelletizer

Bahan Konstruksi : Commercial Steel Jumlah

: 3 unit

Kapasitas yang ingin dibentuk menjadi pelet = 22.095,9596 kg/jam Untuk kapasitas diatas berdasarkan dari Cold Jet Manufacturer maka digunakan pelletizer dengan spesifikasi :

(www.coldjet.com)

Production Output

: 10.909 kg/hr

Dimensions (with shutes and exhausts)

: W 72” x L 108” x H 88”

Weigth

: 6825 lbs / 3100 kg

Hydraulic Oil

: 85 gallons / 321,8 liters

Avg Power Consumption

: 14,2 kW

5.17 Bucket Elevator (BE-101) Fungsi

: Mengangkut bahan baku Terepthalate Acid (PTA) menuju ke tangki pencampur (MT-101)

Bahan konstruksi

: Baja karbon

Kapasitas

: 39,329 ton/jam

Ukuran bucket

: 10 x 6 x 6 ¼ (in)

Bucket spacing

: 16 in

Elevator center

: 25 ft

Bucket Speed

: 68,6 m/menit

Belt width

: 11 in

Jumlah

: 1 unit

Daya motor

: 6 Hp

5.18 Belt Conveyor (BC-101) Fungsi

: Mengangkut Polyethylene Terepthalate (PET) Kristal menuju ke Bucket elevator (BE-102)

Tipe

: Throughed Belt on Continous Plate

Kapasitas

: 53,0303 ton/jam

Kecepatan Belt

: 100 ft/menit

Lebar Belt

: 18 in

Panjang Belt

: 30 ft

Sudut elevasi

: 18o

Bahan kontruksi

: Baja karbon

Jumlah

: 1 unit

Daya motor

: 5 Hp

5.19 Cooler (E-101) Fungsi

: Mendinginkan ethylene glycol dan air keluaran knock out drum (V – 101)

Jenis

: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger

Jumlah

: 1 unit

Suhu umpan masuk

: 160 0C

Suhu umpan keluar

: 30 0C

Suhu air pendingin masuk : 10 0C Suhu air pendingin keluar : 40 0C Diameter shell

: 21 ¼ in

Pitch (PT)

: 1 1/4 in square pitch

Diameter tube

: 1 in

Jenis tube

: 11 BWG

Jumlah tube

: 170

Panjang tube

: 9 ft

5.20 Partial Condenser (E-102) Fungsi

: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran reaktor Esterifikasi (R-101) dan reaktor Prepolimer (R-102)

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Suhu umpan masuk

: 260 0C

Suhu umpan keluar

: 160 0C


: 19 ¼ in

Pitch (PT)


Diameter tube

: 1 in

Jenis tube

: 11 BWG

Jumlah tube

: 140

Panjang tube

: 9 ft

5.21 Partial Condenser (E-103) Fungsi

: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran steam ejector (EJ-101)

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Suhu umpan masuk

: 308 0C

Suhu umpan keluar

: 160 0C


: 17 ¼ in

Pitch (PT)


Diameter tube

: 1 in

Jenis tube

: 11 BWG

Jumlah tube

: 106

Panjang tube

: 9 ft

5.22 Cooler (E-104) Fungsi

: Mendinginkan produk Polyethylene Terepthalate keluaran filter press (FP-101)

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Suhu umpan masuk

: 290 0C

Suhu umpan keluar

: 60 0C


: 17 ¼ in

Pitch (PT)


Diameter tube

: 1 in

Jenis tube

: 11 BWG

Jumlah tube

: 106

Panjang tube

: 9 ft

5.23 Pompa Ethylene glycol (J-101) Fungsi

: Memompa Ethylene Glycol dari T-101 ke MT-101

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

:

1

/20 Hp

Jumlah

: 2 unit (1 buah cadangan)

5.24 Pompa Mixer (J-102) Fungsi

: Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101

Jenis

: Pompa screw

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

: 2 Hp

Jumlah

:

2 unit (1 buah cadangan)

5.25 Pompa Reaktor Esterifikasi (J-103) Fungsi

: Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101

Jenis

: Pompa screw

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

: 1 ½ Hp

Jumlah

:


5.26 Pompa Reaktor Prepolimer (J-104) Fungsi

: Memompa produk dari bottom R-102 ke R-103

Jenis

: Pompa screw

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

:

3

Jumlah

:


/4 Hp

5.27 Pompa Knock Out Drum (J-105) Fungsi

: Memompa produk dari bottom V-101 ke E-101

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

:

1

Jumlah

:


/2 Hp

5.28 Pompa Partial Condenser (J-106) Fungsi

: Memompa produk dari bottom E-103 ke V-101

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

:

1

Jumlah

:


/2 Hp

5.29 Pompa Reaktor Polikondensasi (J-107) Fungsi

: Memompa produk dari reaktor 3 (R-103) ke filter press (FP-101)

Jenis

: Pompa screw

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

: 1 Hp

Jumlah

:


5.30 Pompa Filter Press (J-108) Fungsi

: Memompa produk dari filter press (FP-101) ke E-104

Jenis

: Pompa screw

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

: ½ Hp

Jumlah

:


5.31 Pompa Crystallizer (J-109) Fungsi

: Memompa produk dari CR-101 ke CF-101

Jenis

: Pompa screw

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Daya motor

: 1 Hp

Jumlah

:


BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1 Instrumentasi Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999). Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel-variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen-instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu

peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alatalat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control). (Perry,1999). Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu : −

Pengendalian secara manual Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian

ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan. −

Pengendalian secara otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis

menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah: − Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan − Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah − Sistem kerja lebih efisien − Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Timmerhaus, 2004) : 1.

Range yang diperlukan untuk pengukuran

2.

Level instrumentasi

3.

Ketelitian yang dibutuhkan

4.

Bahan konstruksinya

5.

Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

6.1.1 Tujuan Pengendalian Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup : − Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil. − Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems). − Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.

6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya : 1. Feedback control Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan

dengan

set

point,

hasil

perbandingan

digunakan

untuk

mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 2. Feedforward control Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 3. Adaptive control Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor).

4. Inferential control Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika. Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini : gangguan (disturbances)

+

controller

Elemen Pengendali Akhir

Proses

measuring device

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback

Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain : a. Konsentrasi b. Kepadatan (density) dan spesific gravity c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture) d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity)

Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer). SET POINT ELEMEN PENGENDALI ELEMEN PENGUKURAN

ELEMEN PENGENDALI AKHIR

ELEMEN PRIMER PROSES

GANGGUAN Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali. Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) : a. Elemen Primer (Primary Element) Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada. − Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll. − Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll. − Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll. − Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.

b. Elemen Pengukuran (Measuring Element) Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali. − Tipe Konvensional Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi. − Tipe Smart Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.

c. Elemen Pengendali (Controlling Element) Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya. Untuk variabel proses yang lain misalnya : a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC) c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC) d. Level menggunakan Level Controller (LC)

d. Elemen Pengendali Akhir Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu: − Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator. − Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a.

Actuator spring/per.

Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator. b.

Actuator aksi ganda (double acting) Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator.

− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen. 2. Pompa Listrik Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu : − Actuator Pompa. Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor. − Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat. Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut : 1. Penunjuk (indicator) 2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator) 4. Pemberi tanda bahaya (alarm)

Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik PET ini mencakup : 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja :

Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja : Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 3. Flow Controller (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja : Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja :

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point. Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja. Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point). Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu : 1. Jenis – P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas. 2. Jenis – PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair. 3. Jenis – PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur.

6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam Sistem Pengendalian 1. Tekanan Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran/plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower. 2. Temperatur Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, heat exchanger,dan crystallizer .

3. Laju Alir Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan reaktor. 4. Perbandingan Laju Alir Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil pengukuran laju alir aliran yang satu menentukan set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor 5. Permukaan Cairan Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan lengan gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung akibat perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan cairan selalu mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaannya adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat boiler, dan tangki.

6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %. 4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.

5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.

Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Polietilen Tereftalat (PET) No

Nama Alat

Instrumentasi

1

Tangki

LI

Mengetahui tinggi bahan dalam tangki

2

Mixer

PC

Mengontrol tekanan dalam mixer

TI

Mengetahui suhu dalam mixer

TC

Mengontrol suhu dalam reaktor

PI

Mengetahui tekanan dalam reaktor

TC

Mengontrol suhu dalam cooler

PC

Mengontrol tekanan dalam cooler

Partial

TC

Mengotrol suhu dalam Partial Condenser

Condenser

PC

Mengontrol tekanan dalam Partial Condenser

6

Steam Ejector

PI

Mengetahui tekanan dalam steam ejector

7

Knock out drum

TC

Mengontrol suhu dalam KO Drum

(KO Drum)

PI

Mengetahui tekanan dalam KO Drum

LC

Mengatur level cairan dalam Knock Out Drum

3

4

5

Reaktor

Cooler

Kegunaan

8

Pompa

FC

Mengontrol aliran dalam pompa

9

Crystallizer

TI

Mengetahui suhu dalam Crystallizer

PC

Mengontrol tekanan dalam Crystallizer

TI

Mengetahui Temperatur dalam Filter Press

PI

Mengetahui tekanan dalam Filter Press

10

Filter Press

PI

Steam

TC LC

Tangki

PC

Reaktor

FC

TC

FC

LC

Exchanger

Pompa

Steam Ejector

KO Drum

Gambar 6.3 Alat-alat Pengendali pada Pabrik PET

6.2 Keselamatan Kerja Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk-petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995) Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan

dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995) Dari 330 peristiwa

Hanya kerusakan benda

300

28

Cedera ringan

2

Cedera berat sampai cedera mematikan

Gambar 6.4 Tingkat kerusakan di suatu pabrik

Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Lokasi pabrik − Sistem pencegahan kebocoran − Sistem perawatan − Sistem penerangan − Sistem penyimpanan material dan perlengkapan − Sistem pemadam kebakaran Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu: − Tidak boleh merokok atau makan − Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah

pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi. Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan PET dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran − Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses. − Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station. − Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran. − Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil. − Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya. 2. Memakai peralatan perlindungan diri Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : −

Pakaian pelindung Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.

−

Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.

−

Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.

−

Sarung tangan

Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan. −

Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. (Bernasconi, 1995)

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis − Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan. − Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat − Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman 4. Pencegahan terhadap bahaya listrik − Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya. − Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah − Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi − Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus − Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi, 1995) 5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan − Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan. − Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.

− Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. − Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya.

Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah : a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik. b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) : − Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi. − Instalasi pemadam dengan CO2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.

BAB VII UTILITAS Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya suatu proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang penting. Karena suatu proses produksi dalam suatu pabrik tidak akan berjalan dengan baik jika utilitas tidak ada. Oleh sebab itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol adalah sebagai berikut: 1.

Kebutuhan uap (steam)

2.

Kebutuhan air

3.

Kebutuhan bahan kimia

4.

Kebutuhan tenaga listrik

5.

Kebutuhan bahan bakar

6.

Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan uap (steam) Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol dapat dilihat dari tabel di bawah ini. Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat Nama Alat

Kebutuhan Uap (kg/jam)

Mixing Tank (MT – 101)

2.483,7648

Reactor I (R – 101)

14.658,4293

Reactor II (R – 102)

3.279,7474

Reactor III (R – 103)

2.140,9580

Steam Ejector

15.102,9979

Total

37.665,8974

Uap yang dihasilkan dari ketel adalah 37.665,8974 kg/jam.

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 % (Perry dan Green, 1999) maka : Total steam yang dibutuhkan = 1,3 × 37.665,8974 kg/jam = 48.965,6667 kg/jam. Diperkirakan 80 % dari kondensat dapat digunakan kembali. Kondensat yang digunakan kembali adalah : 80 % x 37.665,8974 = 30.132,7180 kg/jam

7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol ini adalah sebagai berikut: •

Air untuk umpan ketel = (48.965,6667 – 30.132,7180) = 18.832,9487 kg/jam

•

Air Pendingin :

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat Nama Alat

Kebutuhan Air (kg/jam)

Cooler (E – 101)

23.382,6445

Partial Condenser (E – 102)

56.017,6253

Partial Condenser (E – 103)

46.803,3951

Cooler (E – 104)

26.913,9691

Crystallizer Total

3521,9116 156.639,5456

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown. (Perry, 1997) Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc (T2 – T1) (Perry, 1997) Di mana:

Wc = Jumlah air masuk menara = 156.639,5456 kg/jam T1 = Temperatur air masuk = 10 °C = 50 °F T2 = Temperatur air keluar = 40 °C = 104 °F Maka, We = 0,00085 × 156.639,5456 × (104-50) = 7.189,7551 kg/jam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002 × 156.639,5456 = 313,2791 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka: Wb =

We 7.189,7551 = = 1.797,4388 kg/jam S −1 5 −1

Sehingga air tambahan yang diperlukan

(Perry, 1997)

= We + Wd + Wb = 7.189,7551 + 313,2791 + 1.797,4388 = 9.300,4730 kg/jam

•

Air untuk berbagai kebutuhan Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan

Jumlah air (kg/jam)

Domestik dan kantor

600

Laboratorium

100

Kantin dan tempat ibadah

150

Poliklinik

50

Total

900

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 18.832,9487 + 9.300,4730 + 900 = 29.033,4217 kg/jam Sumber air untuk pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol adalah dari Sungai Citarum, Kabupaten Karawang, Provinsi Jawa Barat.

Adapun kualitas air Sungai Citarum, Jawa Barat dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat No 1. 2. 3. 4. 5.

Analisa I. FISIKA Kekeruhan Warna Suhu Zat terlarut Zat tersuspensi

Satuan

Hasil

NTU Unit PtCo 0 C mg/L mg/L

36 10 30 174 80

II. KIMIA 1. Total kesadahan dalam CaCO3 mg/L 89,6 2. Klorida mg/L 18,6 3. Nitrat (NO3 – N) mg/L 0,354 4. COD mg/L 16 5. BOD 6,04 mg/L 6. SO4mg/L 38 7. Posfat (PO4) mg/L 0,063 8. Cr+2 mg/L 9. Alkaliniti (CaCO3) 89,6 mg/L 10. Fe2+ 1,724 mg/L 11. Mn2+ mg/L 0,112 12. Zn2+ mg/L 0,032 2+ 13. Ca mg/lL 24,6 14. Mg2+ mg/L 6,86 15. Asiditi (CO2) mg/L 5,56 16. Cu2+ mg/L Kalium 17. 3,98 mg/L 18. Amoniak total (NH3 – N) mg/L 0,498 19. Silika reaktif mg/L 40 20. pH 7,1 Sumber : Laporan Badan Pengendalian Lingkungan Hidup Daerah Jawa Barat tahun 2006 Unit Pengolahan Air Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol diperoleh dari sungai Citarum, yang terletak di kawasan pabrik. Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan

digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) : 1.

Screening

2.

Klarifikasi

3.

Filtrasi

4.

Demineralisasi

5.

Deaerasi

7.2.1 Screening Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan screening adalah (Degremont, 1991): − Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas. − Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai. Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

7.2.2 Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu). Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak Clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991). Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na2 CO3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH.

Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar Clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004).

Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan : Total kebutuhan air

= 29.033,4217 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 × 50 = 27 ppm

Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 × 29.033,4217 = 1,4517 kg/jam Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 29.033,4217 = 0,7839 kg/jam

7.2.3 Filtrasi Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut : 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm). 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).

3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf & Eddy, 1991). Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 900 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (2.10-6 × 900)/0,7 = 0,0026 kg/jam

7.2.4 Demineralisasi Air untuk umpan ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi dibagi atas : a. Penukar kation Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg, dan Mn yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe gel dengan merek IR–22 (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi : 2H+R + Ca2+

Ca2+R + 2H+

2H+R + Mg2+

Mg2+R + 2H+

2H+R + Mn2+

Mn2+R + 2H+

Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi : Ca2+R + H2SO4

CaSO4 + 2H+R

Mg2+R + H2SO4

MgSO4 + 2H+R

Mn2+R + H2SO4

MnSO4 + 2H+R

Perhitungan Kesadahan Kation : Air Sungai Citarum, Jawa Barat mengandung kation Fe2+, Zn+2, Mn2+, Ca2+, dan Mg2+ masing-masing 1,724 ppm, 0,032 ppm, 0,112 ppm, 24,6 ppm, 6,86 ppm (Tabel 7.4) 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 1,724 + 0,032 + 0,112 + 24,6 + 6,86 ppm = 33,328 ppm = 33,328 ppm / (17,1 ppm/gr.gal-1) = 1,949 gr/gal Jumlah air yang diolah = 18.832,9487 kg/jam =

18.832,9487 kg/jam × 264,17 gal/m 3 3 996,24 kg/m

= 4.993,8770 gal/jam Kesadahan air = 1,949 gr/gal × 4.993,8770 gal/jam × 24 jam/hari = 233.593,5922 gr/hari = 233,5936 kg/hari

Perhitungan ukuran Cation Exchanger : Jumlah air yang diolah = 4.993,8770 gal/jam = 83,2313 gal/menit Dari Tabel 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data – data sebagai berikut : -

Diameter penukar kation = 2 ft

-

Luas penampang penukar kation = 0,7854 ft2

-

Jumlah penukar kation

= 1 unit

Volume Resin yang Diperlukan Total kesadahan air = 233,5936 kg/hari Dari Tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : -

Kapasitas resin = 20 kg/ft3

-

Kebutuhan regenerant

Jadi,

= 6 lb H2SO4/ft3 resin

Kebutuhan resin =

Tinggi resin =

233,5935 kg/hari = 11,6797 ft3/hari 3 20 kg/ft

11,6797 = 14,8710 ft 0,7854

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft

(Tabel 12.4, Nalco, 1988)

Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 0,7854 ft2 = 1,9635 ft3 Waktu regenerasi =

1.9635 ft 3 × 20 kg/ft 3 = 0,1681 hari 233,5936 kg/hari

10 lb/ft 3 Kebutuhan regenerant H2SO4 = 233,5936 kg/hari × 20 kg/ft 3 = 70,0781 lb/hari = 31,8154 kg/hari = 1,3256 kg/jam b. Penukar anion Penukar anion berfungsi untuk menukar anion negatif yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA–410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi: 2ROH + SO42ROH + Cl-

R2SO4 + 2OHRCl

+ OH-

Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2SO4 + 2NaOH

Na2SO4 + 2ROH

RCl

NaCl

+ NaOH

+

ROH

Perhitungan Kesadahan Anion : Air Sungai Citarum, Jawa Barat mengandung Anion Cl-, SO4-, NO32-, PO42- dan CO32- sebanyak 18,6 ppm, 38 ppm, 0,354 ppm, 0,063 ppm, dan 89,6 ppm (Tabel 7.4) 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 18,6 + 38 + 0,354 + 0,063 + 89,6 ppm = 146,617 ppm / (17,1 ppm/gr.gal-1) = 8,5741 gr/gal Jumlah air yang diolah = 18.832,9487 kg/jam = 4.993,8770 gal/jam

Kesadahan air = 8,5741 gr/gal × 4.993,8770 gal/jam × 24 jam/hari = 1.027.632,0262 gr/hari = 1.027,6320 kg/hari

Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 4.993,8770 gal/jam = 83,2313 gal/menit Dari Tabel 12.3 , Nalco, 1988, diperoleh : - Diameter penukar anion

= 2 ft

- Luas penampang penukar anion

= 0,7854 ft2

- Jumlah penukar anion

= 1 unit

Volume resin yang diperlukan : Total kesadahan air

= 1.027,6320 kg/hari

Dari Tabel 12.7, Nalco, 1988, diperoleh : - Kapasitas resin

= 12 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 5 lb NaOH/ft3 resin

Jadi, Kebutuhan resin =

Tinggi resin =

1.027,6320 kg/hari = 85,6360 ft3/hari 3 12 kg/ft

85,6360 = 109,0349 ft 0,7854

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Nalco, 1988) Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 0,7854 ft2 = 1,9635 ft3 Waktu regenerasi =

1,9635 ft 3 × 12 kg/ft 3 = 0,0229 hari = 0,5503 jam 1.027,6320 kg/hari

Kebutuhan regenerant NaOH = 1.027,6320 kg/hari ×

5 lb/ft 3 12 kg/ft 3

= 428,1800 lb/hari = 194,3937 kg/hari

= 8,0997 kg/jam

7.2.5 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dengan memakai panas dari kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan supaya gas-gas yang

terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Adapun perhitungan Temperatur keluaran dari Deaerator berdasarkan asas Black, yaitu : Qserap = Qlepas m1.C1.(Tkeluaran – 300C) = m2.C2.(3100C – Tkeluaran) ,dimana C1 = C2 (kapasitas panas) 18.832,9487 kg/jam x (Tkeluaran – 300C) = 30.132,7180 kg/jam x (3100C – Tkeluaran) Tkeluaran = 202,30C

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia : − Al2(SO4)3 = 1,4517 kg/jam − Na2CO3

= 0,7839 kg/jam

− Kaporit

= 0,0026 kg/jam

− H2SO4

= 1,3256 kg/jam

− NaOH

= 8,0997 kg/jam

7.4 Kebutuhan Listrik Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.5 berikut : Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik No.

Pemakaian

Jumlah (HP)

1.

Unit proses

50

2.

Unit utilitas

53

3.

Ruang kontrol dan Laboratorium

30

5.

Bengkel

40

6.

Penerangan Mess dan perkantoran

100

Total

273

Total kebutuhan listrik = 50 + 53 + 30 + 40 + 100 = 273 Hp × 0,7457 kW/Hp = 203,5761 kW Efisiensi generator 80 %, maka : Daya output generator = 203,5761/0,8 = 254,4701 kW

7.5

Kebutuhan Bahan Bakar Kebutuhan bahan bakar adalah :

1. Untuk bahan bakar generator Nilai bakar solar = 19.860 btu/lb

(Perry,1999)

Densitas solar

(Perry,1999)

= 0,89 kg/l

Daya yang dibutuhkan = 273 Hp × 2.544,5

btu/jam 1 Hp

= 694.648,5 btu/jam Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah :

=

694.648,5 btu/jam kg 1 × 0,45359 x =17,8262 liter/jam 19.860 btu/lb lb 0,89 kg/l

2. Untuk bahan bakar ketel uap a. Panas yang keluar ketel uap : Steam/uap yang dihasilkan ketel uap

= 48.965,6667 kg/jam

Panas laten saturated steam (310°C) = 1.327,6 kJ/kg (Reklaitis, 1983) Panas yang keluar ketel : = 48.965,6667 kg/jam × 1.327,6 kj/kg = 65.006.819,1109 kJ/jam b. Panas yang masuk ketel Panas Kondensat masuk (T = 202,30C) = Massa kondensat × Hliquid Kondensat = 48.965,6667 kg/jam × 831,4 kJ/kg = 40.710.055,2944 kJ/jam Maka total panas yang dibutuhkan ketel uap = Panas keluar – Panas masuk = (65.006.819,1109 – 40.710.055,2944) kJ/jam = 24.296.763,8165 kJ/jam x 1,05506 Btu/kJ = 25.634.543,6323 Btu/jam Efisiensi ketel uap = 75 % Panas yang harus disuplai ketel =

25.634.543,6323 0,75

= 34.179.391,5097 Btu/jam

Nilai bahan bakar solar = 19.860 Btu/lb Jumlah bahan bakar

(Perry, 1999)

= (34.179.391,5097 Btu/jam) / (19.860 Btu/lbm) = 1.721,0167 lbm/jam × 0,45359 kg/lbm = 780,6360 kg/jam

Kebutuhan solar = (780,6360 kg/jam) / (0,89 kg/ltr) = 877,1191 ltr/jam Total kebutuhan solar = 17,8262 ltr/jam + 877,1191 ltr/jam = 894,9453 ltr/jam

7.6

Unit Pengolahan Limbah Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau

atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan Polietilen Tereftalat ini meliputi : 1. Limbah padat berupa sisa katalis yang disimpan dalam tangki T-103, pada limbah ini tidak dilakukan pengolahan tetapi dikirim kembali ke produsennya untuk diregenerasi. 2. Limbah proses akibat zat-zat yang terbuang, bocor atau tumpah. 3. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 4. Limbah domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. 5. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses.

Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1999). Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Pencucian peralatan pabrik dan limbah proses diperkirakan 500 liter/jam, dengan rincian sebagai berikut :  Limbah proses dari tangki mother liqour (T-102) sebesar : =

272,0681 kg/jam = 0,4179 m 3 /jam = 417,9 liter/jam 650,89 kg/m 3

 Limbah pencucian peralatan sebesar : 82,1 Liter/jam 2. Limbah domestik dan kantor Diperkirakan air buangan tiap orang untuk : - Domestik = 10 ltr/hari

(Metcalf & Eddy, 1991)

- Kantor


= 20 ltr/hari

Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor = 167 x (20 + 19) ltr/hari x 1 hari / 24 jam = 271,375 ltr/jam 3. Laboratorium

= 15 liter/jam

Total air buangan = 500 + 271,375 + 15 = 786,375 liter/jam = 0,7864 m3/jam

7.6.1 Bak Penampungan Fungsi : tempat menampung air buangan sementara Laju volumetrik air buangan

= 0,7864 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 10 hari

Volume air buangan

= 0,7864 x 10 x 24 = 188,736 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak

=

188,736 = 209,7067 m3 0,9

Jika digunakan 2 bak penampungan maka : Volume 1 bak = 1/2 . 209,7067 m3 = 104,8533 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p)

= 1,5 x lebar bak (l)

- tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka : Volume bak = p x l x t 104,8533 m3 = 1,5 l x l x l l = 4,1194 m Jadi, panjang bak

= 6,1791 m

Lebar bak

= 4,1194 m

Tinggi bak

= 4,1194 m

Luas bak

= 25,4542 m2

7.6.2 Bak Pengendapan Awal Fungsi : menghilangkan padatan dengan cara pengendapan Laju volumetrik air buangan = 0,7864 m3/jam = 20,9707 m3/hari Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari = 20,9707 m3/hari x 0,083 hari = 1,7406 m3

Volume bak (V)

Bak terisi 90 % maka volume bak =

1,7406 = 1,934 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 1,934 m3

= pxlxt

= 2l x l x l

l = 0,9889 m Jadi,

panjang bak

= 1,9778 m

Lebar bak

= 0,9889 m

Tinggi bak

= 0,9889 m

Luas bak

= 1,9558 m2

7.6.3 Bak Netralisasi Fungsi : tempat menetralkan pH limbah Laju volumetrik air buangan = 0,7864 m3/jam

(Perry, 1997)

Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 3 hari. Volume air buangan =0,7864 m3/ jam x 3 hari x 24 jam/1 hari = 56,6208 m3

Bak yang digunakan direncanakan terisi 90% bagian. Volume bak =

56,6208 = 69,912 m3 0,9

Direncanakan menggunakan 2 buah bak penetralan. Volume 1 bak = ½ . 69,912 m3 = 31,456 m3 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p

= 2 × lebar bak, l

- tinggi bak, t = 1,5 m maka; Volume bak

= p×l×t

31,456 m3

= 2l × l ×1,5 l = 3,2381 m

Jadi, panjang bak

= 2 x 3,2381 = 6,4762 m

Lebar bak

= 3,2381 m

Tinggi bak

= 1,5 m

Luas bak

= 6,4762 m2

Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5 (Hammer, 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998). Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 gr Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999). Jumlah air buangan = 20,9707 m3/hari = 20,9707 x 103 L/hari Kebutuhan Na2CO3 : = (20,9707 x 103 L/hari) x (12 mg/L) x (1 kg/106 mg) x (1 hari/24 jam) = 0,0105 kg/jam 7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang

mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Data: Laju volumetrik (Q) air buangan = 0,7864 m3/jam = 18,8736 m3/hari = 207,7449 gal/jam = 4.985,8776 gal/hari BOD5 (So)

= 783 mg/l

Efisiensi (E) = 95%

(Punmia & Ashok, 1998)

Koefisien pertumbuhan yield (Y) = 0,6 mg VSS/mg BOD5 ( Punmia & Ashok, 1998) Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,06 hari-1 (Tabel 14.2, Punmia & Ashok, 1998) Mixed Liquor Suspended Solid

= 441 mg/l

Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 353 mg/l Direncanakan: Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S)

Es =

So − S × 100 So

95 =

So − S × 100 So

(Pers. 14.17, Punmia & Ashok, 1998)

S = 39,15 mg/l

2. Penentuan Volume Aerator (V)

xV= V =

Y × Q × (So − S)θ c (1 + k d .θ c )

(Pers. 14.15a, Punmia & Ashok, 1998)

(0,6) × (4.985,8776 gal/hari) × (783 − 39,15)mg/l × (10 hari) (353 mg/l) × (1 + 0,06 × 10)

= 39.398,8497 gal = 149,1409 m3

3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Direncanakan Panjang bak

= 2 × tinggi bak

Lebar bak

= 2 × tinggi bak

Selanjutnya : V= p×l×t V = 2t × 2t × t 149,1409 m3 = 4 t3 t = 3,3408 m Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut: Panjang

= 6,6816 m

Lebar

= 6,6816 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air Tinggi


= (3,3408 + 0,5 ) m = 3,8408 m

4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr)

Q

Tangki aerasi

Q + Qr X

Tangki sedimentasi

Qr Xr

Qe Xe

Qw Qw' Xr

Asumsi: Qe = Q = 4.985,8776 gal/hari Xe = 0,001 X = 0,001 × 353 mg/l = 0,353 mg/l Xr = 0,999 X = 0,999 × 353 mg/l = 352,647 mg/l Px = Qw × Xr


Px = Yobs .Q.(So – S)


Yobs =

Y 1 + k dθc


Yobs =

0,8 = 0,64 1 + (0,025).(10)

Px

= (0,64) × (4.985,8776 gal/hari) × (783 – 39,15 )mg/l

= 2.373.596,83 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

QX(0,001 − 1) + Px X (4.985,8776)(353)(0,001 − 1) + 2.373.596,83 = 353

Qr =

= 1.743,1786 gal/hari = 72,6324 gal/jam

5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)

θ=

Vr 39.398,8497 = 140,5208 jam = 5,8550 hari = Q + Qr 207,7449 + 72,6324

6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan Tipe aerator yang digunakan adalah surface aerator. Kedalaman air = 3,8408 m, dari Tabel 10–11, Metcalf & Eddy, 1991 diperoleh daya aeratornya 10 hp.

7.6.5 Tangki Sedimentasi Fungsi

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

Laju volumetrik air buangan = Q + Qr = (4.985,8776 + 1.743,1786) gal/hari = 6.729,0562 gal/hari = 25,4723 m3/hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari

(Perry, 1999)

Waktu tinggal air = 2 jam = 0,0833 hari

(Perry, 1999)

Volume tangki (V) = 25,4723 m3/hari x 0,0833 hari = 2,1218 m3

Luas tangki (A)

= (18,8736 m3/hari) / (33 m3/m2 hari) = 0,5719 m2

A

= ¼ π D2

D

= (4A/π)1/2 = (4 x 0,5719 / 3,14 )1/2 = 0,8535 m

Kedalaman tangki, H = V/A = 2,1218 / 0,8535 = 2,4860 m.

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Tata letak peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan pabrik merupakan syarat penting untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik yang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenis dan jumlah peralatan dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya yang terperinci sebelum pendirian. Lokasi suatu pabrik merupakan bagian penting untuk mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik. Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut : − Kemampuan untuk melayani konsumen dengan memuaskan. − Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan harganya sampai di tempat cukup murah. − Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan. Oleh karena itu, pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor primer dan faktor skunder. a. Faktor Primer/Utama Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik yaitu meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitasnya. Yang termasuk dalam faktor utama adalah (Bernasconi, 1995) : 1. Letak pasar Pabrik yang letaknya dekat dengan pasar dapat lebih cepat melayani konsumen, sedangkan biayanya juga lebih rendah terutama biaya angkutan. 2. Letak sumber bahan baku Idealnya, sumber bahan baku tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan

penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat. Hal-hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah : −

Lokasi sumber bahan baku

−

Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut dapat diandalkan pengadaannya

−

Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasinya

−

Harga bahan baku serta biaya pengangkutan

−

Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain

3. Fasilitas pengangkutan Pertimbangan-pertimbangan kemungkinan pengangkutan bahan baku dan produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai dan laut dan juga angkutan melalui udara yang sangat mahal. 4. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu merupakan faktor pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled labor di daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain diperlukan peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik. 5. Pembangkit tenaga listrik Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang dekat dengan sumber tenaga listrik.

b. Faktor Sekunder Yang termasuk ke dalam faktor sekunder antara lain adalah : 1. Harga tanah dan gedung Harga tanah dan gedung yang murah merupakan daya tarik tersendiri. Perlu dikaitkan dengan rencana jangka panjang. Jika harga tanah mahal mungkin hanya dapat diperoleh luasan tanah yang terbatas, sehingga perlu dipikirkan untuk membuat bangunan bertingkat walaupun pembangunan gedungnya lebih mahal. 2. Kemungkinan perluasan Perlu diperhatikan apakah perluasan di masa yang akan datang dapat dikerjakan di satu tempat atau perlu lokasi lain, apakah di sekitar sudah banyak pabrik lain.

Hal ini menjadi masalah tersendiri dalam hal perluasan pabrik di masa mendatang. 3. Fasilitas servis Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil yang tidak memiliki bengkel sendiri. Perlu dipelajari adanya bengkel-bengkel di sekitar daerah tersebut yang mungkin diperlukan untuk perbaikan alat-alat pabrik. Perlu juga dipelajari adanya fasilitas layanan masyarakat, misalnya rumah sakit umum, sekolah-sekolah, tempat-tempat ibadah, tempat-tempat kegiatan olahraga, tempat-tempat rekreasi, dan sebagainya. Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani sendiri walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan daya tarik bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan mental sehingga efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan. 4. Fasilitas finansial Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar modal, bursa, sumber-sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan lembaga keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk memberikan kemudahan bagi suksesnya dalam usaha pengembangan pabrik. 5. Persediaan air Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang kemungkinan diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), laut. 6. Peraturan daerah setempat Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain. 7. Masyarakat daerah Sikap, tangggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan pabrik di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu dijaga dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangan kepada masyarakat.

8. Iklim di daerah lokasi Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini berhubungan dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk. Disamping itu, iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan. Keaktifan kerja karyawan dapat meningkatkan hasil produksi. 9. Keadaan tanah Sifat-sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal ini berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat-alat, bangunan gedung, dan bangunan pabrik. 10. Perumahan Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih membuat kerasan para karyawan juga dapat meringankan investasi untuk perumahan karyawan. 11. Daerah pinggiran kota Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik. Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah lokasi di pinggiran kota antara lain : − Upah buruh relatif rendah − Harga tanah lebih murah − Servis industri tidak terlalu jauh dari kota

8.1 Lokasi Pabrik Secara geografis, penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan serta kelangsungan dari suatu industri kini dan pada masa yang akan datang karena berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di sekitar lokasi pabrik (Timmerhause, 2004). Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan PET ini direncanakan berlokasi di daerah Karawang, Jawa Barat.

Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah : a. Bahan baku Bahan baku direncanakan diperoleh dari pabrik sekitarnya di Karawang. Misalnya Asam Tereftalat diperoleh dari PT. Amoco Mitsui Indonesia yang ada di daerah Subang dan Etilen Glikol diperoleh dari PT. Glorindo yang ada di Karawang. Untuk katalis Antimon Trioksida di impor dari Amerika Serikat. b. Transportasi Pembelian bahan baku dan penjualan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan industri, yang telah memiliki sarana pelabuhan dan pengangkutan darat sehingga pembelian bahan baku dan pelemparan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. c. Pemasaran Kebutuhan PET terus menunjukan peningkatan dari tahun ke tahun dengan semakin banyaknya industri kimia berbasis PET sehingga pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. Selain itu Karawang merupakan daerah industri sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau diekspor ke manca negara. d. Kebutuhan air Air yang dibutuhkan dalam proses diperoleh dari sungai yang ada di Karawang yang mengalir di sekitar pabrik untuk proses, sarana utilitas dan keperluan rumah tangga e. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang paling penting. Pembangkit listrik utama untuk pabrik adalah menggunakan generator diesel yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina. Selain itu, kebutuhan tenaga listrik juga dapat diperoleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) Jawa Barat. f. Tenaga kerja Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para pencari kerja. Tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan baik yang terdidik maupun yang belum terdidik.

g. Biaya untuk lahan pabrik Lahan yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang terjangkau. h. Kondisi Iklim dan Cuaca Seperti daerah lain di Indonesia, maka iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Pada setengah bulan pertama musim kemarau dan setengah bulan kedua musim hujan. Walaupun demikian perbedaan suhu yang terjadi relatif kecil. i.

Limbah Satu hal lagi yang menjadi pertimbangan lokasi pabrik adalah limbah yang dibuang. Pabrik PET mempunyai limbah organik yang mudah diolah.

j.

Kemungkinan perluasan dan ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah sekitar memang dikhususkan untuk daerah pembangunan industri.

k. Sosial masyarakat Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan Polietilen Tereftalat karena akan menjamin tersedianya lapangan kerja bagi mereka. Selain itu pendirian pabrik ini diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya.

8.2 Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Disain yang rasional harus memasukkan unsur lahan proses, storage (persediaan) dan lahan alternatif (areal handling) dalam posisi yang efisien dan dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut : a. Urutan proses produksi. b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang. c. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, steam proses, tenaga listrik dan bahan baku

d. Pemiliharaan dan perbaikan. e. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja. f. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. g. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. h. Masalah pembuangan limbah cair. i.

Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa

keuntungan, seperti : 1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling. 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown. 3. Mengurangi ongkos produksi. 4. Meningkatkan keselamatan kerja. 5. Mengurangi kerja seminimum mungkin. 6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.

8.3 Perincian Luas Tanah Luas tanah yang digunakan sebagai tempat berdirinya pabrik diuraikan dalam Tabel 8.1 berikut ini : Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah No

Jenis Areal

Luas (m2)

1

Areal proses

7087

2

Areal produk

1.050

3

Bengkel

800

4

Areal bahan baku

900

5

Pengolahan limbah

900

Tabel 8.1 Pembagian areal tanah (lanjutan) No 6

Jenis Areal

Luas (m2)

Laboratorium

200 2

7

Stasiun Operator

8

Pengolahan air

9

Ruang boiler

200

10

Pembangkit listrik

400

11

Unit pemadam kebakaran

200

12

Perpustakaan

144

13

Kantin

225

14

Parkir

400

15

Perkantoran

900

16

Daerah Perluasan

17

Pos keamanan

50

18

Tempat Ibadah

600

19

Poliklinik

600

20

Perumahan karyawan

21

Taman

22

Jalan

23

Sarana Olahraga

00 1.750

2.000

3.500 800 1.810 500

Total

25.216

Luas areal antara bangunan diperkirakan 10 % dari luas total = 2.522 m2 Sehingga luas areal seluruhnya adalah = 25.216 + 2.522 = 27.738 m2

In 17

3 18

15

14

7 4

2 1

5

N W

E S

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Polyethyleneterepthalate Keterangan Gambar :

No

Keterangan

No

Keterangan

1

Daerah Proses

12

Kantin

2

Areal Produk

13

Perpustakaan

3

Bengkel

14

Parkir

4

Gudang Bahan Baku

15

Perkantoran

5

Pengolahan Limbah

16

Daerah Perluasan

6

Laboratorium

17

Pos Keamanan

7

Stasiun Operator

18

Tempat Ibadah

8

Pengolahan Air

19

Taman

9

Ruang Boiler

20

Poliklinik

10

Pembangkit Listrik

21

Perumahan Karyawan

11

Unit Pemadam Kebakaran

22

Sarana olahraga

BAB IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN Masalah organisasi merupakan hal yang penting di dalam perusahaan, hal ini menyangkut

efektifitas

dalam

peningkatan

kemampuan

perusahaan

dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektifitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada organisasi yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur baik dari kenerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada secara otomatis organisasi akan berkembang.

9.1 Organisasi Perusahaan Perkataan organisasi berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat, anggota badan.

James D. Mooney, mengatakan organisasi adalah bentuk setiap

perserikatan manusia untuk mencapai tujuan bersama.

Dari pendapat ahli yang

dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung-jawab masing-masing (Manulang ,1982). Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi, yaitu (Sutarto,2002): 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992): 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsionil 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf 1. Bentuk Organisasi Garis

Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi. Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : 

Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu tangan.



Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali.



Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal. Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu :



Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran.



Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter.



Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang.

2.

Bentuk Organisasi Fungsionil Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak

mempunyai bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut. Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 

Pembagian tugas-tugas jelas



Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin



Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsifungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu :



Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya.



Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi.

3.

Bentuk Organisasi Garis dan Staf

Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah : 

Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya.



Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli. Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah :



Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan.



Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang sukar diharapkan.

4.

Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk

organisasi fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Siagian,1992). Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan Polietilen Tereftalat (PET) menggunakan bentuk organisasi garis dan staf.

9.2 Manajemen Perusahaan Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen.

Dengan

kata

lain

bahwa

manajemen

bertindak

memimpin,

merencanakan, menyusun, mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian,1992). Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktor-faktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan.

Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992). Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat-syarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000): 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan 7. Berjiwa besar.

9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari perusahaan itu secara terus-menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) : 1.

Perusahaan Perorangan

2.

Persekutuan dengan firma

3.

Persekutuan Komanditer

4.

Perseroan Terbatas

5.

Koperasi

6.

Perusahaan Negara

7.

Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha dalam Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Polietilen

Tereftalat (PET) ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan

Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya. Pemilihan bentuk badan usaha ini didasari atas pertimbangan-pertimbangan berikut: 1. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham perusahaan. 2. Adanya tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan, sehingga pemegang saham hanya menderita kerugian sebesar jumlah saham yang dimilikinya. 3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin sebab kehilangan seorang pemegang saham tidak begitu mempengaruhi jalannya perusahaan. 4. Terdapat efisiensi yang baik dalam kepemimpinan karena dalam perusahaan yang berbentuk PT dipekerjakan tenaga-tenaga yang ahli pada bidangnya masingmasing. 5. Adanya pemisahan antara pemilik dan pengurus, sehingga merupakan faktor pendorong positif bagi perusahaan untuk memperoleh keuntungan besar.

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS : 1. Meminta pertanggung-jawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang. 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri. 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali.

9.4.2 Dewan Komisaris Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah: 1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan. 2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham. 3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur Utama secara berkala. 4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas Direktur

9.4.3 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris. Adapun tugas-tugas Direktur adalah: 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien. 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS. 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan. 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga. 5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan. Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Pemasaran, Manajer Keuangan, Manajer Personalia, Manajer Teknik dan Manajer Produksi.

9.4.4 Staf Ahli Staf ahli bertugas memberikan masukan, baik berupa saran, nasehat, maupun pandangan terhadap segala aspek operasional perusahaan.

9.4.5 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh direktur utama untuk menangani masalah suratmenyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu direktur dalam menangani administrasi perusahaan.

9.4.6 Manajer Pemasaran Manajer Pemasaran bertanggung jawab langsung kepada Direktur. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan pemasaran. Manajer ini dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian penjualan dan kepala bagian promosi.

9.4.7 Manajer Keuangan Manajer Keuangan bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengawasi dan mengatur keuangan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Keuangan dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian pembukuan dan kepala bagian perpajakan.

9.4.8 Manajer Personalia Manajer Personalia bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengawasi dan mengatur karyawan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Personalia dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian kepegawaian dan kepala bagian humas.

9.4.9 Manajer Produksi Manajer Produksi bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses baik di bagian produksi maupun utilitas. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Produksi dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian proses dan kepala bagian utilitas.

9.4.10 Manajer Teknik Manajer Teknik bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di

lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Teknik dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian mesin dan kepala bagian listrik.

9.4.11 Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian Pembelian bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembelian bahan baku, bahan penolong, dan segala keperluan perusahaan.

9.4.12 Kepala Bagian Penjualan Kepala Bagian Penjualan bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan penjualan dan promosi produk.

9.4.13 Kepala Bagian Pembukuan Kepala Bagian Pembukuan bertanggung jawab kepada Manajer Keuangan. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembukuan baik administrasi maupun akuntansi. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Pembukuan dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi akuntansi.

9.4.14 Kepala Bagian Perpajakan Kepala Bagian Perpajakan bertanggung jawab kepada Manajer Keuangan. Kepala bagian ini bertugas mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan perpajakan.

9.4.15 Kepala Bagian Kepegawaian Kepala Bagian Kepegawaian bertanggung jawab kepada Manajer Personalia. Tugasnya adalah mengawasi dan memperhatikan kinerja kerja serta kesejahteraan karyawan. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Kepegawaian dibantu oleh kepala seksi personalia.

9.4.16 Kepala Bagian Humas Kepala Bagian Humas bertanggung jawab kepada Manajer Personalia. Tugasnya adalah untuk menjalin hubungan perusahaan dengan masyarakat setempat dan hubungan perusahaan dengan karyawan.

9.4.17 Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Mesin bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan proses. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Mesin dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi instrumentasi dan seksi pemeliharaan pabrik.

9.4.18 Kepala Bagian Listrik Kepala Bagian Listrik bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan dan perbaikan peralatan listrik.

9.4.19 Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Proses bertanggung jawab kepada Manajer Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan proses meliputi operasi, research & developement dan laboratorium. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Proses dibantu oleh tiga kepala seksi, yaitu seksi operasi, seksi Research & Developement dan seksi laboratorium.

9.4.20 Kepala Bagian Utilitas Kepala Bagian Utilitas bertanggung jawab kepada Manajer Produksi. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan utilitas meliputi pengolahan air dan limbah. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Utilitas dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi pengolahan air dan seksi pengolahan limbah.

9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja Jumlah tenaga kerja pada pabrik pembuatan PET ini direncanakan sebanyak 167 orang. Status tenaga kerja pada perusahaan ini dibagi atas: 1. Tenaga kerja bulanan dengan pembayaran gaji sebulan sekali. 2. Tenaga kerja harian dengan upah yang dibayar 2 minggu sekali. 3. Tenaga kerja honorer/kontrak dengan upah dibayar sesuai perjanjian kontrak.

9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan di pabrik pembuatan PET dibutuhkan susunan tenaga kerja seperti pada susunan struktur organisasi. Adapun jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan yang disyaratkan dapat dilihat pada Tabel berikut ini.

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya Jumlah Jabatan Pendidikan Dewan Komisaris 3 Teknik/Ekonomi (SI) Direktur 1 Teknik Kimia (S1) Staf Ahli 2 Teknik/Ekonomi (S1) Sekretaris 1 Sekretaris (D3) Manajer Pemasaran 1 Manajemen (S1) Manajer Keuangan 1 Akuntansi (S1) Manajer Personalia 1 Psikologi (S1) Manajer Teknik 1 Teknik Mesin (S1) Manajer Produksi 1 Teknik Kimia (S1) Kepala Bagian Penjualan 1 Tekmik Industri (S1) Kepala Bagian Promosi 1 Manajemen (S1) Kepala Bagian Pembukuan 1 Akutansi (S1) Kepala Bagian Perpajakan 1 Hukum (S1) Kepala Bagian Kepegawaian 1 Psikologi (S1) Kepala Bagian Humas 1 Teknik Industri (S1) Kepala Bagian Mesin 1 Teknik Mesin (S1) Kepala Bagian Listrik 1 Teknik Elektro (S1) Kepala Bagian Proses 1 Teknik Kimia (S1) Kepala Bagian Utilitas 1 Teknik Kimia (S1) Kepala Seksi 11 Teknik /Ekonomi /FMIPA (S1) Karyawan Produksi 69 STM/SMU/Politeknik Karyawan Teknik 20 STM/SMU/Politeknik Karyawan Keuangan dan Personalia 9 SMEA/Politeknik

Karyawan Pemasaran dan penjualan Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Jumlah

9 1 2 10 10 4 167

SMEA/Politeknik Kedokteran (S1) Akademi Perawat (D3) SMU/Pensiunan ABRI SMU SMU/STM -

9.5.2 Pengaturan Jam Kerja Pabrik pembuatan PET ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu: 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 43 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah: Senin – Kamis -

Pukul 07.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat

-

Pukul 13.00 – 16.00 WIB → Waktu kerja Jum’at

-


-

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-

Pukul 14.00 – 16.00 WIB → Waktu kerja Sabtu

-


2. Karyawan shift, yaitu karyawan yang berhubungan langsung dengan proses produksi yang memerlukan pengawasan secara terus-menerus selama 24 jam, misalnya bagian produksi, utilitas, kamar listrik (genset), keamanan, dan lainlain. Perincian jam kerja shift adalah: -

Shift I : pukul 07.00 – 15.00 WIB

-

Shift II : pukul 15.00 – 23.00 WIB

-

Shift III

: pukul 23.00 – 07.00 WIB

Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.

Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift REGU 1 I III II

A B C D

2 I III II

3 I III II

4 II I III -

5 II I III

HARI 6 7 II II I I III III

8 III II I -

9 III II I

10 III II I

11 III II I

12 I III II -

9.6 Sistem Penggajian Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian, resiko kerja. Perincian gaji karyawan adalah sebagai berikut : Tabel 9.3 Gaji Karyawan Jabatan Dewan Komisaris Direktur Staf Ahli Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Keuangan Manajer Personalia Manajer Teknik Manajer Produksi Kepala Bagian Penjualan Kepala Bagian Pembelian Kepala Bagian Pembukuan Kepala Bagian Perpajakan Kepala Bagian Kepegawaian Kepala Bagian Humas Kepala Bagian Mesin Kepala Bagian Listrik

Jumlah 3 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Gaji/bulan (Rp) 25.000.000 20.000.000 15.000.000 5.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000

Jumlah gaji/bulan (Rp) 75.000.000 20.000.000 30.000.000 5.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000

Tabel 9.3 Gaji Karyawan ...............................................................................(lanjutan) Jabatan Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Keuangan Personalia Karyawan Pemasaran penjualan Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Jumlah

Jumlah

dan

1 1 11 69 20 9

Gaji/bulan (Rp) 5.000.000 5.000.000 5.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000

Jumlah gaji/bulan (Rp) 5.000.000 5.000.000 55.000.000 138.000.000 40.000.000 18.000.000

dan

9

2.000.000

18.000.000

3.000.000 1.500.000 1.250.000 1.000.000 1.000.000 170.750.000

3.000.000 3.000.000 12.500.000 10.000.000 4.000.000 516.500.000

1 2 10 10 4 167

9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja Besarnya gaji dan fasilitas kesejahteraan tenaga kerja tergantung pada tingkat pendidikan, jumlah jam kerja dan resiko kerja. Untuk mendapatkan hasil kerja yang maksimal dari setiap tenaga kerja diperlukan dukungan fasilitas yang memadai. Fasilitas yang tersedia pada pabrik pembuatan PET ini adalah: 1. Fasilitas cuti tahunan. 2. Tunjangan hari raya dan bonus. 3. Tunjangan kecelakaan kerja. 4. Tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan. 5. Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan. 6. Penyediaan tempat ibadah, balai pertemuan dan sarana olah raga. 7. Fasilitas perumahan yang dilengkapi dengan sarana air dan listrik. 8. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma. 9. Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, kaca mata dan sarung tangan).

10. Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu tahun sekali. 11. Beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi.

STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN PABRIK PEMBUATAN POLIETILEN TEREFTALAT

Keterangan:

RUPS

Garis Komando Dewan Komisaris Staf Ahli

Garis Koordinasi

Direktur

Sekretaris

Manajer Pemasaran

Kabag Pembelian

Kabag Penjualan

Manajer Personalia

Manajer Keuangan

Kabag Pembukuan

Kasie Adm

Kasie Akutansi

Kabag Perpajakan

Kabag Kepegawaian

Kasie Kesehatan

Manajer Teknik

Kabag Humas

Kasie Keamanan

Kabag Mesin

Kasie Kasie Instrumentasi Maintenence

Manajer Produksi

Kabag Listrik

Kabag Proses

Kasie Operasi

Kasie R&D

Kabag Utilitas

Kasie Lab.

Kasie Air

KARYAWAN

Edi Sinaga : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 200.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Kasie Limbah

BAB X ANALISA EKONOMI

Untuk

mengevaluasi kelayakan

berdirinya

suatu

pabrik

dan tingkat

pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan. Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain: 1. Modal investasi / Capital Investment (CI) 2. Biaya produksi total / Total Cost (TC) 3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM) 4. Titik impas / Break Even Point (BEP) 5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI) 6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT) 7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)

10.1 Modal Investasi Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari:

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari:

LE-1

LE-112

1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi: -

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan

-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp 207.822.588.162,-

2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)

Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar = Rp 56.112.098.804,-

Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 207.822.588.162,- + Rp 56.112.098.804,-

LE-113

= Rp 263.934.686.965,-

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi: -

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Modal untuk kas Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan

jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya. -

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

Modal untuk piutang dagang Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan

yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD =

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja, MK sebesar Rp 2.107.281.282.885,Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 263.934.686.965,- + Rp 2.107.281.282.885,= Rp 2.371.215.969.850,Modal investasi berasal dari: -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total Dari Lampiran E diperoleh modal sendiri = Rp 1.422.729.581.910,-

LE-114

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investasi total Dari Lampiran E diperoleh pinjaman bank = Rp 948.486.387.940,-

10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi:

10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi: -

Gaji tetap karyawan

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Pajak bumi dan bangunan

-

Bunga pinjaman bank

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan

-

Biaya administrasi umum

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya asuransi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap, BT sebesar Rp 371.538.872.338,-

10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: -

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan

-

Biaya pemasaran

-

Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)

-

Biaya pemeliharaan

-

Biaya tambahan

LE-115

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar Rp 3.186.601.053.996,-

Maka, biaya produksi total, BPT = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 371.538.872.338,- + Rp 3.186.601.053.996,= Rp 3.558.139.926.334,-

10.3 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk Polyethyleneterepthalate yaitu sebesar Rp 5.122.950.000.000,-

10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1. Laba sebelum pajak

= Rp 1.564.810.073.666,-

2. Pajak penghasilan

= Rp 469.425.522.100,-

3. Laba setelah pajak

= Rp 1.095.384.551.566,-

10.5 Analisa Aspek Ekonomi 10.5.1 Profit Margin (PM) Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. PM =

Laba sebelum pajak × 100 % Total penjualan

PM =

Rp 1.564.810.073.666,× 100 % Rp 5.122.950.000.000,-

= 30,55 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 30,55 %, maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

10.5.2 Break Even Point (BEP)

LE-116

Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak untung dan tidak rugi. BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp 371.538.872.338 × 100% Rp 5.122.950.000.000 − Rp 3.186.601.053.996

= 19,19 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 33.582.500 kg Nilai penjualan pada titik BEP

= Rp 983.094.105.000,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)

-

BEP ≥ 70 %, pabrik kurang layak (infeasible).

Dari perhitungan diperoleh BEP = 19,19 % maka pra rancangan pabrik ini layak.

10.5.3 Return on Investment (ROI) Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih. ROI =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI =

Rp 1.095.384.551.566 × 100 % Rp 2.371.215.969.850

= 46,20 % Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah: •

ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah

•

15 ≤ ROI ≤ 45 % resiko pengembalian modal rata-rata

•

ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi

Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 46,20 %, sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal tinggi.

LE-117

10.5.4 Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas penuh setiap tahun. POT =

1 × 1 tahun ROI

POT =

1 × 1 tahun = 2,16 tahun 0,4620

Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 2,16 tahun operasi.

10.5.5 Return on Network (RON) Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 1.095.384.551.566 × 100 % Rp 1.422.729.581.910

= 76,99 %

10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR sebesar 50,57 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini sebesar 16 % (Bank Mandiri, 2007).

LE-118

LE-119

BAB XI KESIMPULAN

Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan kristal polyethylene terephthalate dengan proses esterifikasi langsung terephthalate acid dan ethylene diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu : 1. Kapasitas rancangan pabrik direncanakan 175.000 ton/tahun. 2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT). 3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dan staf. 4. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 27.738 m2. 5. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 167 orang. Analisa ekonomi : - Modal Investasi

: Rp 2.371.215.969.850,-

- Biaya Produksi

: Rp 3.558.139.926.334,-

- Hasil Penjualan

: Rp 5.122.950.000.000,-

- Laba Bersih

: Rp 1.095.384.551.566,-

- Profit Margin

: 30,55 %

- Break Event Point

: 19,19 %

- Return of Investment

: 46,20 %

- Pay Out Time

: 2,16 Tahun

- Internal Rate of Return

: 50,57 %

6. Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan polyethylene terephthalate kristal dengan proses esterifikasi langsung terephthalate acid dan ethylene glycol layak didirikan

LE-120

DAFTAR PUSTAKA Anonim1. 2007. www.coldjet.com. Anonim2. 2007. www.wikipedia.com. Anonim3. 2007. www.chemicalelements.com. Anonim4. 2007. www.freepatentsonline.com. Anonim5. 2007. www.tradeindia.com. Anonim6. 2007. www.lanntech.com. Anonim7. 2007. www.icispricing.com. Bank Mandiri. 2007. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. Bapedal. 2006. Laporan Baku Mutu Air, Jawa Barat. Bernasconi, G. 1995. Teknologi Kimia. Bagian 1 dan 2. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Biro Pusat Statisitik (BPS), 1997-2001, “Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia”, Jakarta. Brownell, L.E., Young E.H., 1959. Process Equipment Design. New Delhi: Wiley Eastern Ltd. Chuse, Robert Eber. 1954. Pressure Vessel. Section VIII. USA: America Society of Mechanical Engineers. Coulson, J. M., and Richardson., J. F., 1983, “Chemical Engineering”, Vol 6, 1st Edition, Pergamon Press, Oxford. Considine, Douglas M. 1974. Instruments and Controls Handbook. 2rd Edition. USA: Mc.Graw-Hill, Inc. CV. Rudang Jaya. 2008. Price Product List. Medan. Degremont. 1991. Water Treatment Hadbook. 5th Edition, New York: John Wiley & Sons. Foust, A.S. 1979. Principles of Unit Operation. John Wiley and Sons.London. Geankoplis, C.J. 2003. Transport Process and Unit Operation. 4th Edition. New Delhi: Prentice-Hall of India. Holland, C. D., and Anthony, R. G., 1989, “Fundamental of Chemical Reaction Engineering”, 2nd edition, Prentice Hall New Jersey. Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engeneering. John Willey and Sons. Inc. New York.

LE-121

Kern, D.Q. 1950. Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company. Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain : McGraw-Hill Book Company, Inc. Ludwig, E. E., 1982, Aplied Process Design of Chemical and Petrochemical Plant”, 2nd edition, volume I, Gulf Publishing Co., Texas. Luyben, W. L., and Wensel, L.A., 1988, “Chemical Process Analysis Mass and Energy Balance”. 1st edition, Prentice Hall, New Jersey. Madura, Jeff. 2000. Introduction to Business.2nd Edition. USA: South-Western College Publishing. Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit Liberty. Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi. Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan). Kuala Lumpur: Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang. Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company. New York. Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1997. Chemical Engineering HandBook. 5th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1999. Chemical Engineering HandBook. 7th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineer. 4th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and Economics for Chemical Engineer. 5th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore. Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balance. New York: McGraw-Hill Book Company. Smith, J.M., 1996. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 5th Edition. New York: McGraw- Hill Book Company.

LE-122

Ulrich, Gael D.. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design Economics. Jhon Wiley and Sons Inc, USA. New York. Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balance. New York: McGraw-Hill Book Company. Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya. Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

LE-123

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi

= 175.000.000 kg/tahun

Waktu operasi

= 330 hari/tahun

Berat molekul

:

- EG

= 62 kg/kmol

- H2O

= 18 kg/kmol

- PTA

= 166 kg/kmol

- BHET

= 254 kg/kmol

- Prepolimer

= 3.902 kg/kmol

- PET

= 19.262 kg/kmol

- Sb2O3

= 291,5 kg/kmol

(sumber : www.wikipedia.com; Kirk Othmer, 1981) Basis perhitungan

= 1 jam operasi

Produksi PET/jam

=

175.000.000 kg/tahun 330 hari/tahun x 24 jam/hari

= 22.095,9596 kg/jam Misal :

-F

= Laju alir massa, kg/jam

-N

= Laju alir mol, kmol/jam

-X

= Fraksi mol

- EG

= Ethylene Glycol

- H2O

= Air

- PTA

= Terepthalate Acid

- BHET = Bishydroxylethyl Terepthalate - PET

= Polyethylene Terepthalate

- Sb2O3 = Antimony Trioxide Untuk mendapatkan PET sebesar 22.095,9596 kg/jam, digunakan perhitungan dengan menggunakan alur maju. Basis perhitungan yang digunakan adalah alur 1 (PTA) sebesar 19.664,5183 kg/jam yang diperoleh dengan menggunakan faktor pengali dari basis perhitungan awal. Perhitungan awal memakai basis alur 1 (PTA) sebesar 20.000 kg/jam, didapat PET sebesar 22.495,3951 kg/jam

LE-124

LA.1 Tangki Pencampur (MT-101) 1 TPA H2O

3 EG H2O

MT-101 4

TPA EG H2O

Basis perhitungan : F1 = 19.664,5183 kg/jam

PTA (Terepthalate Acid) Kemurnian PTA sebesar 99,9 % (www.intox.orgdatabankterephac.htm), maka: F1PTA = 0,999 x 19.664,5183 kg/jam = 19.644,8538 kg/jam 1 FTPA 19.644,8538 kg/jam N PTA = = =118,3425 kmol/jam BM TPA 166 kg/kmol

1

F4PTA = F1PTA = 19.644,8538 kg/jam N4PTA = N1PTA = 118,3425 kmol/jam

EG (Ethylene Glycol) N 3EG = 2 x N1PTA ..........(US Patent 6096838) N 3EG = 2 x 118,3425 kmol/jam = 236,92057 kmol/jam 3 = N 3EG x BM EG = 236,92057 kmol/jam x 62 kg/kmol = 14.689,0758 kg/jam FEG

Kemurnian EG sebesar 99,8 % (www.chemicalland21.comethyleneglycol.htm), maka: 3 = 0,998 x F3 FEG

F3 =

3 FEG 14.689,0758 kg/jam = = 14.718,5129 kg/jam 0,998 0,998

4 3 = FEG = 14.689,0758 kg/jam FEG

N 4EG = N 3EG = 236,685 kmol/jam

LE-125

H2O (Air) FH1 2 O = 0,001 x 19.664,5183 kg/jam = 19,6645 kg/jam

N 1H 2 O =

FH1 2O

19,6645 kg/jam =1,0924 kmol/jam BM H 2 O 18 kg/kmol =

FH3 2 O = 0,002 x 14.718,5129 kg/jam = 29,4371 kg/jam

N 3H 2 O =

FH3 2O

29,4371 kg/jam =1,6354 kmol/jam BM H 2 O 18 kg/kmol =

FH4 2 O = FH1 2 O + FH3 2 O = 19,6645 kg/jam + 29,4371 kg/jam = 49,1016 kg/jam N 4H 2 O =

FH4 2O

49,1016 kg/jam = 2,7278 kmol/jam BM H 2 O 18 kg/kmol =

Tabel LA.1 Neraca massa pada Tangki Pencampur (MT-101) Komponen


Keluar (kg/jam)

Alur 3

Alur 4

PTA

19.644,8538

-

19.644,8538

EG

-

14.689,0758

14.689,0758

H2O

19,6645

29,4371

49,1016

19.664,5183

14.718,5129

Jumlah

34.383,0312

LA.2 Reaktor 1 (R-101)

4 TPA EG H 2O

5 Sb2O3 H2O

7 EG H 2O

R-101 6

TPA Sb2O3 BHET

34.383,0312

LE-126

Perhitungan katalis Katalis yang dibutuhkan pada reaksi pembentukan PET ini adalah sebanyak 3,19 x 10-4 kmol katalis/kmol PTA (US Patent 20080033084), sehingga perhitungan kebutuhan katalis adalah sebagai berikut : N

5 Sb 2 O 3

3,19 x 10 -4 kmol katalis = x N 1TPA kmol TPA 3,19 x 10 -4 kmol katalis = x 118,3425 kmol TPA/jam kmol TPA = 0,0377

5 x BM Sb2O3 FSb5 2 O 3 = N Sb 2O3

FSb5 2 O 3 = 0,0377 kmol/jam x 291,5 kg/kmol = 10,9933 kg/jam

Kemurnian Sb2O3 sebesar 99,5 % (www.chemicalland21.comANTIMONY%20TRIOXIDE.htm), maka : FSb5 2 O 3 = 0,995 x F5 5

F

=

F5

=

FSb5 2 O 3 0,995

10,9933 kg/jam = 11,0485 kg/jam 0,995

FSb6 2O3 = FSb5 2O3 = 11,0485 kg/jam

FH5 2 O = 0,005 x 11,0485 kg/jam = 0,0552 kg/jam N 5H 2 O =

FH5 2O

0,0552 kg/jam = 0,00306 kmol/jam BM H 2 O 18 kg/kmol =

Reaksi : PTA + 2EG

BHET + 2H2O ….............................(1)

Konversi PTA = 90 % ............. (Kirk Othmer, 1981) Dari reaksi persamaan (1) diperoleh :

PTA (Terepthalate Acid) 4 − X TPA . N TPA − 0,9 x 118,3425 kmol/jam r1 = = =106,5201 kmol/jam σ TPA −1 4 N 6TPA = N TPA − r1 = 118,3425 kmol/jam −106,5201 kmol/jam =11,8224 kmol/jam

LE-127

6 FTPA = N 6TPA x BM TPA =11,8224 kmol/jam x 166 kg/kmol =1.962,5163 kg/jam

EG (Ethylene Glycol) N 7EG = N 4EG − 2r1 = 236,6850 kmol/jam − 2x 106,5201 kmol/jam = 23,6447 kmol/jam 7 FEG = N 7EG x BM EG = 23,6447 kmol/jam x 62 kg/kmol =1.465,9760 kg/jam

H2O (Air)

(

)

N 7H 2O = N H4 2O + N 5H 2O + 2 r1

= (2,7278 + 0,00306 )kmol/jam + 2x106,5201 kmol/jam = 215,5272 kmol/jam

FH7 2O = N 7H 2O x BM H 2 O = 215,5272 kmol/jam x 18 kg/kmol = 3.879,4896 kg/jam

BHET(Bishydroxylethyl Terepthalate) N 6BHET = r1 = 106,5201kmol/jam 6 FBHET = N 6BHET x BM BHET

=106,5201 kmol/jam x 254 kg/kmol = 27.075,1045 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101) Kompone n


Keluar (kg/jam)

Alur 5

Alur 6

Alur 7

PTA

19.644,8538

-

1.962,5163

-

EG

14.689,0758

-

-

1.465,9760

H2O

49,1016

0,0552

-

3.879,4896

Sb2O3

-

10,9933

10,9933

-

BHET

-

-

27.075,1045

-

34.383,0312

11,0485

29.048,6141

5.345,4656

Jumlah

34.394,0797

34.394,0797

LE-128

LA.3 Reaktor 2 (R-102) 6 TPA Sb2O3 BHET

9 EG H2O

R-102 8

Reaksi : 20 BHET

BHET Sb2O3 Prepolimer

19 EG + Prepolimer ......(2)

PTA + 2 EG Dari reaksi (2) : 20 BHET

BHET + 2H2O ………..(3) 19 EG + Prepolimer

Prepolimer yang terbentuk mempunyai derajat polimerisasi (n) = 20 Untuk mencari konversi reaksi dapat dipergunakan rumus :

n =

1 ……………………………..(Mark Bilakes,1989) (1 − p )

dimana : n = derajat polimerisasi p = konversi reaksi

20 =

1 (1 − p )

P = 1−

1 = 1 − 0,05 = 0,95 = 95 % 20

maka konversi reaksi BHET pada reaksi persamaan (2) adalah sebesar 95 %, sehingga : − X BHET . N 6BHET − 0,95 x 106,5201 kmol/jam r2 = = = 5,0541 kmol/jam σ BHET − 20

BHET(Bishydroxylethyl Terepthalate) N 8BHET = N 6BHET − 20r2 (2)

= (106,5201 − 20 x 5,0541) kmol/jam = 5,3202 kmol/jam

LE-129

Sb2O3 (Antimony Trioxide) FSb8 2O3 = FSb6 2O3 =10,9933 kg/jam

EG (Ethylene Glycol)

N 9EG =19r2 =19 x 5,0541 kmol/jam = 96,0279 kmol/jam (2)

Prepolimer N 8Prepolimer = r2 = 5,0541kmol/jam 8 FPrepolimer = N 8Prepolimer x BM Prepolimer

= 5,0541 kmol/jam x 3.902 kg/kmol =19.721,0494 kg/jam

Dari reaksi persamaan (3) : PTA + 2 EG

BHET + 2H2O

Asumsi konversi PTA = 100 % r3 =

− X TPA . N 6TPA − 1 x 11,8224 kmol/jam = =11,8224 kmol/jam σ TPA −1


N 9EG = N 9EG − 2r3 = (96,0279 − 2 x 11,8224 ) kmol/jam = 72,38288 kmol/jam (2)

9 FEG = N 9EG x BM EG

= 72,38288 kmol/jam x 62 kg/kmol = 4.487,7390 kg/jam

BHET(Bishydroxylethyl Terepthalate)

N 8BHET = N 8BHET + r3 = (5,3202 + 11,8224 ) kmol/jam =17,3356 kmol/jam (2)

8 FBHET = N 8BHET x BM BHET

=17,33553 kmol/jam x 254 kg/kmol = 4.403,2264 kg/jam

H2O (Air) N 9H 2O = 2 r3 = 2 x 11,8224 kmol/jam = 23,6448 kmol/jam FH9 2O = N 9H 2O x BM H 2 O = 23,6448 kmol/jam x 18 kg/kmol = 425,6060 kg/jam

LE-130

Tabel LA.3 Neraca massa pada Reaktor 2 (R-102) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 6

Alur 8

Alur 9

PTA

1.962,5163

-

-

BHET

27.075,1045

4.403,2264

-

Sb2O3

10.9933

10.9933

-

Prepolimer

-

19.721,0494

-

EG

-

-

4.487,7390

H2O

-

-

425,6060

29.048,6141

24.135,2691

4.913,3450

Jumlah

29.048,6141

29.048,6141

LA.4 Reaktor 3 (R-103) 8 BHET Sb2O3 Prepolimer

10 EG

R-103 11

Sb2O3 Prepolimer PET

Menentukan derajat polimerisasi (n) Dari Persamaan Mark Howink ..................(Kirk Othmer, 1981) η = 1,17 x 10 −4 x Mn 0,87 dimana η = viskositas intrinsik PET = 0,629 Mn = Berat molekul rata - rata PET

LE-131

0,629

dl mol x Mn 0,87 = 1,177498727 x 10 − 4 2 g dl x g

Mn = 19.262

g mol

Mn = n x Mo dimana Mo = Berat molekul repeating unit = 192

g mol

Mn 19.262 = = 100,3229 Mo 192 Jika diambil n = 100, maka :

n=

1 1− p 1 p =1 − n 1 p =1 − = 0,99 = 99 % 100 n =

Reaksi : 20 BHET

19 EG + Prepolimer ......(4)

5 Prepolimer

4EG + PET ....................(5)

Dari reaksi persamaan (4) : 20 BHET

19 EG + Prepolimer

Asumsi konversi BHET = 100% − X BHET . N 8BHET − 1 x 17,3356 kmol/jam r4 = = = 0,8667 kmol/jam σ BHET − 20

Prepolimer 8 N 11 Prepolimer = N Prepolimer + r4 = (5,0541 + 0,8667 ) kmol/jam = 5,9208 kmol/jam (4)


N 10 EG = 19r4 = 19 x 0,8667 kmol/jam = 16,4673 kmol/jam (4)

Dari reaksi persamaan (5) 5 Prepolimer

4EG + PET

LE-132

Konversi Prepolimer = 99%

− X Prepolimer . N 11 Prepolimer (4)

r5 =

σ Prepolimer

=

− 0,99 x 5,9208 kmol/jam =1,1723 kmol/jam −5

11 N 11 Prepolimer = N Prepolimer − 5 r5 = (5,9208 − 5 x 1,1723) kmol/jam = 0,0593 kmol/jam (4)

11 = N 11 FPrepolimer Prepolimer x BM Prepolimer

= 0,0593 kmol/jam x 3.902 kg/kmol = 231,1447 kg/jam

EG (Ethylene Glycol) 10 N 10 EG = N EG + 4r5 = (16,4673 + 4 x 1,1723) kmol/jam = 21,1565kmol/jam (4)

10 FEG = N 10 EG x BM EG

= 21,1565 kmol/jam x 62 kg/kmol =1.299,9819 kg/jam

PET (Polyethylene Terepthalate) N 11 PET = r5 = 1,1723 kmol/jam 11 FPET = N 11 PET x BM PET

=1,1723 kmol/jam x 19.262 kg/kmol = 22.593,1492 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103) Komponen



Alur 11

BHET

4.403,2264

-

-

Sb2O3

10,9933

-

10,9933

19.721,0494

-

231,1447

EG

-

1.299,9819

-

PET

-

-

22.593,1492

24.135,2691

1.299,9819

22.835,2872

Prepolimer

Jumlah

24.135,2691

24.135,2691

LE-133

LA.5 Filter Press (FP-101)


PET 21 Prepolimer

11

FP-101

20


Efisiensi alat = 98 % (www.lenntech.com), berarti 2 % larutan (prepolimer + PET) terbawa bersama Sb2O3, sehingga : 20 11 F(PET + prepolimer) = 0,02 x F(PET + prepolimer)

= 0,02 x 22.824,2939 kg/jam = 456,4858 kg/jam 20 Fprepolimer =

11 Fprepolimer 11

F

20 x F(PET + prepolimer) =

231,1447 kg/jam x 456,4858 kg/jam 22.835,2872 kg/jam

= 4,6207 kg/jam 20 : FPET =

11 FPET 22.593,1492 kg/jam 20 x F(PET x 456,4858 kg/jam + prepolimer) = 11 22.835,2872 kg/jam F

= 451,6455 kg/jam 20 Sb 2 O 3

F

11 = FSb = 10,9933 kg/jam 2O3

21 11 20 Fprepolimer = Fprepolimer − Fprepolimer = (231,1447 − 4,6207 ) kg/jam = 226,5240 kg/jam 21 11 20 FPET = FPET − FPET = (22.593,1492 − 451,6455) kg/jam = 22.141,5037 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101) Komponen



Alur 21

Sb2O3

10,9933

10,9933

-

Prepolimer

231,1447

4,6207

226,5240

22.593,1492

451,6455

22.141,5037

22.835,2872

467,2595

22.368,0277

PET Jumlah

22.835,2872

22.835,2872

LE-134

LA.6 Kristaliser (CR-101)

PET kristal 23 PET non kristal Prepolimer

PET non kristal 22 Prepolimer

CR-101

Kelarutan PET dalam prepolimer = 0,1765..........(US Patent 20050110182) Jumlah kristal yang terbentuk :

S=Fx

% berat kristal − % kelarutan 1 − % kelarutan

dimana : S = berat kristal yang terbentuk F = berat total alur 22 = 22.368,0277 kg/jam 22 FPET 22.141,5037 kg/jam % berat kristal = 22 = = 0,9899 22.368,0277 kg/jam F

S = 22.368,0277 kg/jam x

(0,989863478 − 0,1765) = 22.093,6905 kg/jam (1 − 0,1765)

maka: 23 FPET kristal = 22.093,6905 kg/jam 23 Fprepolimer = 226,5240 kg/jam

F 22 = F 23 = 22.368,0277 kg/jam

(

23 23 23 23 FPET − FPET non kristal = F kristal + Fprepolimer

)

= 22.368,0277 kg/jam − (22.093,6905 + 226,5240 ) kg/jam = 47,8132 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101) Komponen PET kristal PET non kristal Prepolimer Jumlah

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 22

Alur 23 -

22.093,6905

22.141,5037

47,8132

226,5240

226,5240

22.368,0277

22.368,0277

LE-135

LA.7 Centrifuge (CF-101)

PET kristal PET non kristal Prepolimer 23

PET kristal PET non kristal Prepolimer 25

CF-101

24

PET non kristal Prepolimer

Mother liquor (25) terdiri dari : - PET non kristal - Prepolimer Pada proses pemisahan kristal di centrifuge, mother liquor yang akan terbawa pada kristal adalah sebesar 1 % dari mother liquor umpan (www.tradeindia.com). Tingkat kebasahan kristal sebesar 1 % , maka mother liquor yang terbawa adalah 23 23 = 0,01 x (FPrepolimer + FPET non kristal

)

= 0,01 x 274,3372 kg/jam = 2,7433 kg/jam Mother liquor yang ikut dengan kristal adalah : 25 FPET non kristal =

=

25 Fprepo lim er

(F

23 FPET non kristal

23 PET non kristal

23 + Fprepolimer

) x 2,7433 kg/jam

47,8132 kg/jam x 2,7433 kg/jam = 0,4781 kg/jam (47,8132 + 226,5240) kg/jam

23 Fprepolimer

=

(F

=

226,5240 kg/jam x 2,7433 kg/jam =1,7910 kg/jam (47,8132+ 226,5240) kg/jam

23 PET non kristal

23 + Fprepolimer

) x 2,7433 kg/jam

24 23 25 FPET non kristal = FPET non kristal − FPET non kristal

= (47,8132 − 0,4781)kg/jam = 47,3351 kg/jam

24 23 25 = Fprepolimer − Fprepolimer Fprepolimer

= (226,5240 −1,7910 )kg/jam = 224,7330 kg/jam

LE-136

Tabel LA.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101) Masuk (kg/jam)

Komponen

Keluar (kg/jam)

Alur 23 PET kristal

Alur 24

Alur 25

22.093,6905

-

22.093,6905

PET non kristal

47,8132

47,3351

0,4781

Prepolimer

226,5240

224,7330

1,7910

22.368,0277

272,0681

22.095,9596

Jumlah

22.368,0277

22.368,0277

LA.8 Steam Ejector (EJ-101)

12 H2O

EJ-101

13

EG H2O

10 EG

Suction pressure : 1,55 mmHg = 1,974.10-3 atm (200 Pa) Untuk pressure section 1,55 mmHg, maka digunakan steam ejector 4 stage (Fig 6-9 Ludwig, 1982). Volume Steam : V

= 1000 ft3/min (Tabel 6-1 Ludwig, 1982)

Ρwater (510 oF) = 0,0255 lb/ft3 (Lampiran A.2-12 Geankoplis, 2003) V

= V. Ρwater = 1000 ft3/min x 0,0255 lb/ft3 = 25,5 lb/min x 60 min/1hr = 1530 lb/hr

air leakage = 8,3 lb/hr (Fig 6-9 Ludwig, 1982)

LE-137

Kapasitas Ejector : Wm = (1530 + 8,3) lb/hr = 1.538,3 lb/hr Kebutuhan Steam : Tekanan steam = 100 psig Steam yang dibutuhkan per pound air mixture, Ws Ws = 24 lbs steam/lb air mixture (Fig 6.25 Ludwig, 1982) Mengkonversikan lb vapor mixture ke lb air mixture Vapor terdiri dari steam dan air leakage Dari gambar 6-17 Ludwig : : 0,88 lbs air at 70o F/lbs air at 590o F

 Entrainment for ratio air 70o F air equipment

: 7,4/0,88 = 8,4091 lbs/hr : 0,835 lb vapor at 70o F/ lb vapor at 590o F

 Entrainment vapor 70o F vapor equipment

: 1530/0,835 = 1.832,3353 lbs/hr

Dari gambar 6-18, pada BM ethylene glycol = 62,08 ,% entrainment ratio = 1,33 Maka : 70o F air equipment

: 1.832,3353 /1,33 = 1.377,6957 lbs/hr

Mixture 70o F air equipment

: (1.377,6957 +8,4091) lbs/hr = 1.386,1048 lbs/hr

Jadi steam yang dibutuhkan adalah : Ws = 24 lbs steam/lb air mixture = (24 lbs steam/lb air mixture) x 1.386,1048 lbs air mixture/hr = 33,266,5152 lbs steam/hr x 0,454 kg steam/1lbs steam = 15.102,9979 kg steam/jam

FH132O = F12 =15.102,9979 kg steam/jam 10 13 FEG = FEG =1.299,9819 kg/jam

Tabel LA.8 Neraca massa pada Steam Ejector (EJ-101) Komponen


Keluar (kg/jam)

Alur 12

Alur 13

EG

1.299,9819

-

1.299,9819

H2O

-

15.102,9979

15.102,9979

1.299,9819

15.102,9979

16.402,9798

Jumlah

16.402,9798

16.402,9798

LE-138

LA.9 Mix Point (MP-01) 15 EG H2O

9

EG H2O

7 EG H2O

15 7 9 FEG = FEG + FEG = (1.465,9760 + 4.487,7390 ) kg/jam = 5.953,7150 kg/jam

FH152O = FH7 2O + FH9 2O = (3.879,4896 + 425,6060 ) kg/jam = 4.305,0956 kg/jam

LA.9 Neraca massa pada Mix Point (MP-01) Masuk (kg/jam)

Komponen

Alur 7

Keluar (kg/jam)

Alur 9

Alur 15

EG

1.465,9760

4.487,7390

5.953,7150

H2O

3.879,4896

425,6060

4.305,0956

5.345,4656

4.913,3450

10.258,8106

Jumlah

10.258,8106

LA.10 Knock Out Drum (V-101) 17 H2O 16 EG H2O

V-101

EG H2O 18

EG 14 H2O

10.258,8106

LE-139

Neraca input : H2O (Air) FH142O + FH162O = (15.102,9979 + 4.305,0956 ) kg/jam = 19.408,0935 kg/jam

Ethylene Glycol 14 16 + FEG = (1.299,9819 + 5.953,7150 ) kg/jam = 7.253,6969 kg/jam FEG

Fraksi masing-masing komponen 19.408,0935 kg/jam =1.078,2274 kmol/jam 18 kg/kmol 7.253,6969 kg/jam = = 116,9951 kmol/jam 62 kg/kmol

N input H 2O = N input EG

input input N input ( H 2 O + EG ) t = N H O + N EG = (1.078,2274 + 116,9951) kmol/jam = 1.195,2225 kmol/jam 2

X

input H 2O

=

X input EG =

N input H 2O N

input ( H 2 O + EG )

N input EG N

input ( H 2 O + EG )

=

1.078,2274 kmol/jam = 0,9021 1.195,2225 kmol/jam

=

116,9951 kmol/jam = 0,0979 1.195,2225 kmol/jam

Dari persamaan Antoine

Log Pi = A −

B ..................................................(Felder,2005) (C + T )

dimana : Pi = tekanan uap komponen-i (mmHg) T = Temperatur (C) A, B, C = konstanta masing-masing komponen Tabel LA.10.A Data konstanta masing-masing komponen Komponen

A

B

C

T

EG

8,09083

2.088,936

203,454

160

H2O

7,96681

1.668,210

228,000

160

LE-140

Tekanan uap ethylene glycol : 2.088,936   PEG = 10^  8,09083 −  160 + 203,454   PEG = 220,4823 mmHg Tekanan uap air : 1.668,210   PH 2O = 10^  7,96681 −  160 + 228,000   PH 2O = 4.648,3593 mmHg

P = 760 mmHg Pa sat 220,4823 Ka EG = = = 0,2901 P 760 Pa sat 4.648,3593 Ka H 2 O = = = 6,1163 P 760 Xi = Zi

PBubble = ∑ X i .Pi

sat

Sat 17 Sat = X 17 EG .p EG + X H 2 O .PH 2 O

= (0,0979 x 220,4823 + 0,9021 x 4.648,3593) mmHg = 4.214,8701 mmHg

Yi = Kai.Zi

YEG = Ka EG x X 17 EG = 0,2901 x 0,0979 = 0,0284 YH 2O = Ka H 2O x X 17 H 2 O = 6,1163 x 0,9021 = 5,5175 P Dew =

1 Yi

∑P

i

Sat

=

1 0,0284 5,5175 + 220,4823 4.648,3593

= 760,0017 mmHg

P Dew < P < P Bubble terjadi keseimbangan uap cair

(Smith, 1987)

Maka alat knock out drum beroperasi pada kondisi P = 760 mmHg dan T = 160 0C

EG (Ethylene Glycol) 18 input = FEG = 7.253,6969 kg/jam FEG

LE-141

H2O (Air) Kemurnian EG yang keluar dari bagian bottom knock out drum sebesar 99,8 % (www.chemicalland21.comethyleneglycol.htm), maka : 18 FEG = 0,998 x F18 18 FEG F = 0,998 7.253,6969kg/jam F18 = = 7.268,2334 kg/jam 0,998 18

18 FH182O = F18 − FEG = (7.268,2334 - 7.253,6969 ) kg/jam = 14,5365 kg/jam

F17 = FHinput − FH182O = (19.408,0935 - 14,5365) kg/jam = 19.393,5570 kg/jam 2O Tabel LA.10.B Neraca massa pada Knock Out Drum (V-101) Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 14

Alur 16

EG

1.299,9819

5.953,7150

-

7.253,6969

H2O

15.102,9979

4.305,0956

19.393,5570

14,5365

16.402,9798

10.258,8106

19.393,5570

7.268,2334

Jumlah

26.661,7904

EG H2O

19 3 EG H 2O

Alur 18

26.661,7904

LA.11 Mix Point (MP-02) 2

Alur 17

EG H 2O

LE-142

2 3 19 FEG = FEG − FEG = (14.689,0758 − 7.253,6969 ) kg/jam = 7.435,3789 kg/jam 19 FH2 2O = FH3 2O − FEG = (29,4371 − 14,5365) kg/jam =14,9006 kg/jam

LA.11 Neraca massa pada Mix Point (MP-02) Komponen


Keluar (kg/jam)

Alur 19

Alur 3

EG

7.435,3789

7.253,6969

14.689,0758

H2O

14,9006

14,5365

29,4371

7.450,2795

7.268,2334

14.718,5129

Jumlah

14.718,5129

14.718,5129

LE-143

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan

= 1 jam operasi

Suhu referensi

= 250 C

Satuan perhitungan

= kJ/jam

B. Sifat Fisika Bahan B.1 Kapasitas panas (Cp) Tabel B.1.1 Kapasitas panas cairan : Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [kJ/kmol K] Komponen a b c H2O 1,82964E+01 4,72118E–01 -1,33878E–03 EG 3,10224E+01 1,10034E–01 -2,84571E–03 Sumber : Reklaitis, 1983

d 1,31424E–06 2,80921E–06

Tabel B.1.2 Kapasitas panas gas : Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [kJ/kmol K] Komponen a b c d H2O 3,40471E+01 –9,65064E–03 3,29983E–05 –2,04467E–08 EG 3,58417E+01 1,08695E–01 2,90598E–04 -4,52216E–07 Sumber : Reklaitis, 1983

e 4,30228E–12 1,86584E–10

Dari Perry, 1997 Tabel 2-393 Halaman 2-354, diketahui kontribusi elemen atom untuk estimasi Cp (kapasitas panas) bahan berupa padatan adalah: Tabel B.1.3 Kapasitas Panas Bahan Berupa padatan pada Suhu 298 K Elemen Atom C H O Sb

∆E (J/mol. K) 10,89 7,56 13,42 26,63

Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan adalah n

Cps =

∑ N i ∆ Ei

………………………………………………(1)

i =1

Dimana: Cps = Kapasitas panas padatan pada suhu 298 K ( J/mol K) n

= Jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa

Ni = Jumlah elemen atom pada senyawa i ∆Ei = Kapasitas panas bahan padatan

LE-144

Untuk estimasi Cp (kapasitas panas) bahan berupa cairan dapat dilihat berdasarkan kontribusi gugus atom (Perry,1997). Tabel B.1.4 Kapasitas Panas untuk Cairan Pada Suhu 298 K Ikatan

Cp (J/mol. K)

CH2

25,94

OH

44,77

O

52,97

C 15,90 C 22,18 CH -O-

35,15

Besarnya harga kapasitas panas (Cp) cairan adalah (Perry,1997) n

Cps =

∑ N i ∆Cp i =1

i

………………………………………………….(2)

Dimana: Cps = Kapasitas panas padatan pada suhu 298 K (J/mol K) n

= Jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa

Ni = Jumlah elemen atom pada i senyawa ∆Cp i = Kapasitas panas cairan maka Cp masing-masing komponen dapat dihitung sebagai berikut: O Cp BHET

= HO-CH2-CH2-O-C( C

O CH CH CH CH C )C-O-

CH2-CH2-OH

O

= 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 4 (

CH

)+

2( C ) = [2 (44,77) + 4 (25,94) + 2 (35,15) + 2 (52,97) + 4 (22,18) + 2 (15,9)] J/mol K = 490,06 J/mol K = 490,06 kJ/kmol K

LE-145

O Cp Prepolimer

= HO-CH2-CH2-O-C( C

O CH CH CH CH C )20C-O-

CH2-CH2-OH

O

= 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 80 ( CH

)+

40 ( C ) = [2 (44,77) + 4 (25,94) + 2 (35,15) + 2 (52,97) + 80 (22,18) + 40 (15,9)] J/mol K = 2.779,94 J/mol K = 2.779,94 kJ/kmol K O Cp PET

= HO-CH2-CH2-O-C( C

O CH CH CH CH C )100C-O-

CH2-CH2-OH

O

= 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 400 (

CH

)+

200 ( C ) = [2 (44,77) + 4 (25,94) + 2 (35,15) + 2 (52,97) + 400 (22,18) + 200 (15,9)] J/mol K = 12.421,54 J/mol K = 12.421,54 kJ/kmol K Cp TPA

= C6H4(CO)2(OH)2 = 8 (C) + 6 (H) + 4 (O) = [8 (10,89) + 6 (7,56) + 4 (13,42)] J/mol K = 186,16 J/mol K = 186,16 kJ/kmol K

Cp Sb2O3

= Sb2O3 = 2 (Sb) + 3 (O) = [2 (26,63) + 3 (13,42)] J/mol K = 93,52 J/mol K = 93,52 kJ/kmol K

B.2 Panas Pembentukan Standar (ΔH0f 298) ΔH0f 298 Air

= -57,8 kcal/mol x 4,1840 kJ/kcal = -241,8352 kJ/mol = -241.835,2 kJ/kmol (Reklaitis, 1983)

ΔH0f 298 EG

= -93,05 kcal/mol x 4,1840 kJ/kcal = -389,3212 kJ/mol = -389.321,2 kJ/kmol (Reklaitis, 1983)

LE-146

Dari Perry, 1997 Tabel 2-388 Halaman 2-349 diperoleh estimasi ΔH0f

298

untuk

ikatan (kJ/mol) adalah: Tabel B.2.1 Estimasi ΔH0f

298

(Panas pembentukan standar) ΔH (kJ/mol)

Ikatan CH2

-20,64

OH

-208,04

O

-133,22

C 46,43 C 2,09 CH -O-

-132,22

Besarnya harga panas pembentukan standar (ΔH0f

298)

adalah (Perry,1997):

ΔH0f 298 = 68,29 + Ni ΔHi ............................................................................. (3) Dimana: ΔH0f 298 = Panas pembentukan standar pada suhu 298 K (kJ/mol) Ni

= Jumlah elemen atom pada senyawa i

∆ Hi

= panas pembentukan

Sehingga diperoleh ΔH0f 298 untuk masing-masing senyawa yaitu: O ΔH

0

f 298

BHET

= HO-CH2-CH2-O-C( C

CH CH CH CH C )

O C-O-CH2-CH2-OH O = 68,29 kJ/mol + 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 4(

CH ) + 2 ( C )

= [68,29 + 2 (-208,04) + 4 (-20,64) + 2 (-132,22) + 2 (133.22) + 4 (2,09) + 2 (46,43)] kJ/mol = -327,13 kJ/mol = -327.130 kJ/kmol

LE-147

O ΔH0f 298 Prepolimer = HO-CH2-CH2-O-C( C

CH CH CH CH C )20

O C-O-CH2-CH2-OH

O

= 68,29 kJ/mol + 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 80 (

CH ) + 40 ( C )

= [68,29 + 2 (-208,04) + 4 (-20,64) + 2 (-132,22) + 2 (133.22) + 80 (2,09) + 40 (46,43)] kJ/mol = 1.596,05 kJ/mol = 1.596.050 kJ/kmol O ΔH0f 298 PET

= HO-CH2-CH2-O-C( C

CH CH CH CH C )100

O C-O-CH2-CH2-OH

O

= 68,29 kJ/mol + 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 400 (

CH ) + 200 ( C )

= [68,29 + 2 (-208,04) + 4 (-20,64) + 2 (-132,22) + 2 (133.22) + 400 (2,09) + 200 (46,43)] kJ/mol = 9.693,65 kJ/mol = 9.693.650 kJ/kmol O ΔH

0

f 298

TPA

= HO-C-C

O CH CH CH CH C-C-OH O

= 68,29 kJ/mol + 2 (-OH) + 2 (-C-) + 2 (-C ) + 4 (-CH ) = [68,29 + 2 (-208,04) + 2 (133.22) + 2 (46,43) + 4 (2,09) = 19,87 kJ/mol = 19.870 kJ/kmol

Tabel B.2.3 Panas Laten ( kJ/kmol) Komponen BM Boiling Point (K) EG 62 470,600 Air 18 373,161 Sumber : Reklaitis, 1983

∆HvL 49.629,6 40.656,2

LE-148

LB.1 Tangki Pencampur (MT-101) Q1 T=300C EG H2O Qout

Q3 T=300C EG H2O Qin

MT-101

Q4 T=800C TPA EG H 2O

Panas masuk Tangki pencampur (MT-101) :

 303  Panas masuk pada aliran 1, Q1= ∑ N  ∫ Cp dT   298  1 S

 303  Q1 (H 2O ) = N 1H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 1,0924 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 409,3004 kJ/jam  298  Q1 (TPA ) = N

1 TPA

 303   ∫ Cp (s )dT  =118,3425 kmol/jam x 186,16 kJ/kmol K x (303-298) K    298  = 110.153,1990 kJ/jam

Q1 = Q1 (H 2O ) + Q1 (TPA ) = (409,3004 + 110.153,1990) kJ/jam = 110.562,4994 kJ/jam

Panas masuk pada aliran 3, Q3=

 303  3 N ∑ S  ∫ Cp (l )dT   298 

 303  Q 3 (H 2O ) = N 3H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 1,6354 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 612,7517 kJ/jam  298   303  Q 3 (EG ) = N 3EG  ∫ Cp (l )dT  = 236,685 kmol/jam x 904,67 kJ/kmol  298  = 214.121,8189 kJ/jam Q3 = Q 3 (H 2O ) + Q 3 (EG ) = (612,7517 + 214.734,5706) kJ/jam = 214.734,5706 kJ/jam

LE-149

Panas keluar Tangki pencampur (MT-101) :

 353  Panas keluar pada aliran 4, Q4= ∑ N  ∫ Cp dT   298  4 S

 353  4  ∫ Cp (s )dT  =118,3425 kmol/jam x 186,16 kJ/kmol K x (353-298) K Q 4 (TPA ) = N TPA    298  = 1.211.685,1890 kJ/jam

 353  Q 4 (H 2O ) = N 4H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 2,7278 kmol/jam x 3.243,4 kJ/kmol  298  = 8.847,3465 kJ/jam

 353  Q 4 (EG ) = N 4EG  ∫ Cp (l )dT  = 236,685 kmol/jam x 10.149,4 kJ/kmol  298  = 2.402.210,7390 kJ/jam Q4 = Q 4 (TPA ) + Q 4 (H 2O ) + Q 4 (EG ) = (1.211.685,1890 + 8.847,3465 + 2.402.210,7390) kJ/jam = 3.622.743,2745 kJ/jam

Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101):

∑Q ∑Q ∑Q ∑Q

in

= Q1 + Q3

in

= (110.562,4994 + 214.734,5706) kJ/jam = 325.297,0700 kJ/jam

out

= Q4

out

= 3.622.743,2745 kJ/jam

Qout - Qin

= Q4 – (Q1 + Q3)

Qout – Qin

= (3.622.743,2745 – 325.297,0700) kJ/jam

Qsteam = Qout – Qin = 3.297.446,2045 kJ/jam (endoterm) Media pemanas yang digunakan pada Tangki pencampur (MT-101) adalah saturated steam pada temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F (Smith, 1996) adalah sebagai berikut : HL

= 1.402,4 kJ/kg

HV

= 2.730,0 kJ/kg

LE-150

λ

= 1.327,6 kJ/kg

maka steam yang dibutuhkan : m=

Q steam 3.297.446,2045 kJ/jam = = 2.483,7648 kg/jam 0 1.327,6 kJ/kg λ (310 C )

Tabel LB.1.4 Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101) Panas masuk (kJ/jam) 110.562,4994 214.734,5706 3.297.446,2045 3.622.743,2745

Q1 Q3 Q4 Qsteam Jumlah


LB.2 Reaktor 1 (R-101)

Q4 T=800C

Q5 T=300C Sb2O3 H2O

TPA EG H 2O

Qin

Q7 T=2500C EG H 2O

R-101

QR

Qout

Q6 T=2500C TPA Sb2O3 BHET

Panas masuk reaktor 1 (R-101) : Panas masuk pada alur 4, Q4 = 3.622.743,2745 kJ/jam Panas masuk pada alur 5, Q5=

 303  5 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 

 303  Q 5 (H 2O ) = N 5H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 0,00306 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 1,1465 kJ/jam  298 

LE-151

Tabel LB.2.1 Panas Masuk pada alur 5 Komponen

N5S (kmol/jam)

Cp (kJ/kmol K)

 303  N  ∫ Cp dT   298 

303

∫ Cp dT

5 S

298

Sb2O3 0,0377 H2O 0,00306 Jumlah Panas keluar reaktor 1 (R-101) : Panas keluar pada alur 6, Q6=

93,52 -

467,60 374,68

17,6285 1,1465 18,7750

 523  6 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 

Tabel LB.2.2 Panas keluar pada alur 6 Komponen

N6 (kmol/jam)

TPA Sb2O3 BHET Jumlah

Cp (kJ/kmol K)

11,8224 0,0377 106,5201

 523  N  ∫ Cp dT   298  6

186,16 495.193,0464 93,52 793,2834 490,06 11.745.279,0464 12.241.265,3762

523  BP   Panas keluar pada alur 7, Q7= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT  BP  298  7 S

BP

∫ Cp (l) dT =

298

BP

1

∫ a(BP - 298) + 2 b(BP

298

523 523

∫ Cp

(g)

dT =

BP

1 1 - 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 ) 3 4

2

1

∫ [a(523 - BP) + 2 b(523

2

BP

1 1 - BP 2 ) + c(5233 - BP 3 ) + d(523 4 - BP 4 ) 3 4

1 e(5235 - BP 5 )] 5

Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K dan H2O = 373,161 0K Tabel LB.2.3 Panas keluar pada alur 7 Komponen

N7 (kmol/jam)

BP

∫ Cp (l) dT

∆HvL (kJ/kmol)

298

EG H2O Jumlah

23,6447 33.488,741 215,5272 5.683,940

523

∫ Cp (g) dT

BP

49.629,6 40.656,2

Panas reaksi pada 250 0C (523 0K), Qr atau ∆Hr :

 523  N 7  ∫ Cp dT   298 

6.154,729 2.110.834,9582 5.199,730 11.108.243,8695 13.219.078,8277

LE-152

Reaksi : TPA + 2 EG

BHET + 2 H2O

Panas reaksi standar pada 25 0C (298 0K) : ∆Hr = σ. ∆Hf 298 0 K

dimana σ adalah koefisien reaksi Tabel LB.2.4 Panas reaksi pada 298 0K Komponen TPA EG BHET H2O Jumlah

∆Hf 298 0 K σ (koefisien reaksi) (kJ/kmol) 1 19.870 2 -389.321,2 1 -327.130 2 -241.835,2

∆Hproduk 298 0 K (kJ/kmol) 0 0 -327.130 -483.670,4 -810.800,4

ΔHreaktan 298 0 K (kJ/kmol) 19.870 -778.642,4 0 0 -758.772,4

∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K ∆Hr298 0 K = (− 810.800,4 − (− 758.772,4 )) kJ / kmol ∆Hr298 0 K = -52.028 kJ/kmol

Panas reaksi pada 250 0C (523 0K) : 523

Qr = ∆Hr(5230 K ) = ∆Hr2980 K −

523

∫ Cp (l) TPA dT − 2 ∫ Cp (g ) EG dT +

298

298

523

∫

298

523

Cp ( l ) BHET dT +

∫ Cp

(g ) H O 2

298

Qr = ∆Hr(5230 K ) = (- 52.028 - 41.886 - 2 x 23.203,11 + 110.263,5 + 7.741,2 ) kJ/kmol Qr = ∆Hr(5230 K ) = − 22.315,52 kJ/kmol Qr = ∆Hr(5230 K ) = − 22.315,52 kJ/kmol x r1

r1 = 106,5201 kmol/jam Qr = ∆Hr(5230 K ) = − 22.315,52 kJ/kmol x 106,5201 kmol/jam = - 2.377.051,4220 kJ/jam

Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101):

∑Q

in

= Q4 + Q5

∑Q

in

= (3.622.743,2745 + 18,7750) kJ/jam = 3.622.762,0495 kJ/jam

dT

LE-153

∑Q ∑Q ∑Q

out

= Q6 + Q7 + Qr

out

= (12.241.265,3762 + 13.219.078,8277 + (-2.377.051,4220) kJ/jam

out

= 23.083.292,7819 kJ/jam

Qout - Qin

= Q6 + Q7 + Qr – (Q4 + Q5)

Qout - Qin

= (23.083.292,7819 – 3.622.762,0495) kJ/jam

Qout - Qin

= 19.460.530,7324 kJ/jam

Qsteam = Qout – Qin = 19.460.530,7324 kJ/jam (endoterm)

Media pemanas yang digunakan pada reaktor-1 adalah saturated steam pada temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F (Smith, 1996) adalah sebagai berikut : HL

= 1.402,4 kJ/kg

HV

= 2.730,0 kJ/kg

λ

= 1.327,6 kJ/kg

maka steam yang dibutuhkan :

m=


Tabel LB.2.5 Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101)

Q4 Q5 Q6 Q7 Qr Qsteam Jumlah

Panas masuk (kJ/jam) 3.622.743,2745 18,7750 19.460.530,7324 23.083.292,7819

Panas keluar (kJ/jam) 12.241.265,3762 13.219.078,8277 -2.377.051,4220 23.083.292,7819

LE-154

LB.3 Reaktor 2 (R-102) Q6 T=250 0C

Q9 T=270 0C EG H 2O

TPA Sb2O3 BHET Qout

Qin

R-102

Q8 T=270 0C BHET Sb2O3 Prepolimer

Qr

Panas masuk reaktor 2 (R-102) : Panas masuk pada alur 6, Q6 = 12.241.265,3762 kJ/jam

Panas keluar reaktor 2 (R-102) : Panas keluar pada alur 8, Q8=

 543  8 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 

Tabel LB.3.1 Panas Masuk pada alur 8 Komponen

N8S (kmol/jam)

Sb2O3 BHET Prepolimer Jumlah

0,0377 17,3356 5,0541

Cp (kJ/kmol K) 93,52 490,06 2.779,94

543

∫ Cp dT

298

 543  N 8S  ∫ Cp dT   298 

22.912,4 863,7975 120.064,7 2.081.393,6133 681.085,3 3.442.273,2147 5.524.530,6255

543  BP   Panas keluar pada alur 9, Q9= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT  BP  298  9 S

BP

∫ Cp (l) dT =

298

BP

∫ Cp

BP

(g)

dT =

2

298

543 543

1

∫ a(BP - 298) + 2 b(BP 1

∫ [a(543 - BP) + 2 b(543

BP

1 1 - 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 ) 3 4 2

1 1 - BP 2 ) + c(5433 - BP 3 ) + d(543 4 - BP 4 ) 3 4

1 e(5435 - BP 5 )] 5

Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K dan H2O = 373,161 0K

LE-155


N9 (kmol/jam)

BP

∫ Cp

(l)

dT

∆HvL (kJ/kmol)

543

∫ Cp

298

EG H2O Jumlah

(g)

dT

BP

72,3828 33.488,741 23,6448 5.683,940

49.629,6 40.656,2

8.612,975 5.910,314

 543  N  ∫ Cp dT   298  9

6.639.769,4998 1.235.451,5347 7.875.221,0345

Panas reaksi 1 pada 270 0C (543 0K), Qr1 atau ∆Hr1 : Reaksi : 20 BHET

19 EG + Prepolimer

Tabel LB.3.3 Panas reaksi 1 standar pada 25 0C (298 0K) Komponen BHET EG Prepolimer Jumlah

σ (koefisien reaksi) 20 19 1

∆Hf 298 0 K

∆Hproduk 298 0 K

ΔHreaktan 298 0 K

(kJ/kmol) -327.130 -389.321,2 1.596.050

(kJ/kmol)

(kJ/kmol) -6.542.600 0 0 -6.542.600

0 -7.397.102,8 1.596.050,0 -5.801.052,8

∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K ∆Hr298 0 K = (− 5.801.052,8 − (- 6.542.600 )) kJ/kmol ∆Hr298 0 K = 741.547,2 kJ/kmol

Panas reaksi 1 pada 270 0C (543 0K) : 543

543

543

298

298

298

Qr1 = ∆Hr1 (5430 K ) = ∆Hr2980 K − 20 ∫ Cp ( l ) BHET dT + 19 ∫ Cp ( g ) EG dT +

∫ Cp

( l ) Pr epo lim er

Qr1 = ∆Hr1 (5430 K ) = (741.547,2 - 20 x 120.064,7 + 19 x 91.731,3 + 681.085,3) kJ/kmol

Qr1 = ∆Hr1

( 5430 K )

= 764.233,2 kJ/kmol

Qr1 = ∆Hr1

( 5430 K )

= 764.233,2 kJ/kmol x r2

r2 = 5,0541 kmol/jam Qr1 = ∆Hr1

( 5430 K )

= 764.233,2 kJ/kmol x 5,0541 kmol/jam = 3.862.511,0161 kJ/jam

Panas reaksi 2 pada 270 0C (543 0K), Qr2 atau ∆Hr2 Reaksi : TPA + 2 EG

BHET + 2 H2O

(543 0 K)

:

dT

LE-156

Tabel LB.3.4 Panas reaksi 2 standar pada 25 0C (298 0K) Komponen TPA EG BHET H2O Jumlah

∆Hf 298 0 K σ (koefisien reaksi) (kJ/kmol) 1 19.870 2 -389.321,2 1 -327.130 2 -241.835,2

∆Hproduk 298 0 K (kJ/kmol) 0 0 -327.130 -483.670,4 -810.800,4

ΔHreaktan 298 0 K (kJ/kmol) 19.870 -778.642,4

-758.772,4

∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K ∆Hr298 0 K = (− 810.800,4 − (− 758.772,4 )) kJ / kmol

∆Hr298 0 K = -52.028 kJ/kmol

Panas reaksi 2 pada 270 0C (543 0K) : Qr2 = ∆Hr2 (5430 K ) = ∆Hr2980 K −

543

543

543

543

298

298

298

298

∫ Cp (l) TPA dT − 2 ∫ Cp (g ) EG dT +

∫ Cp (l) BHET dT + 2 ∫ Cp (g ) H O dT 2

Qr2 = ∆Hr2 (5430 K ) = (- 52.028 - 45.609,2 − 2 x 91.731,3 + 120.197 + 2 x 52.250,5) kJ/kmol

Qr2 = ∆Hr2

( 5430 K )

= − 56.401,8 kJ/kmol

Qr2 = ∆Hr2

( 5430 K )

= − 56.401,8 kJ/kmol x r3

r3 = 11,8224 kmol/jam Qr2 = ∆Hr2

( 5430 K )

= − 56.401,8 kJ/kmol x 11,8224 kmol/jam = - 666.804,6403 kJ/jam

+ ΔHr2

Qr

= ΔHr1

Qr

= 3.862.511,0161 kJ/jam + (-666.804,6403) kJ/jam = 3.195.706,3758 kJ/jam

(543 0 K)

(543 0 K)


∑Q ∑Q ∑Q ∑Q

in

= Q6 = 12.241.265,3762 kJ/jam

out

= Q8 + Q9 + Qr

out

= (5.524.530,6255 + 7.875.221,0345 + 3.195.706,3758) kJ/jam

out

= 16.595.458,0358 kJ/jam

Qout - Qin

= Q8 + Q9 + Qr – Q6

Qout - Qin

= (16.595.458,0358 – 12.241.263,3762) kJ/jam

LE-157

Qout - Qin

= 4.354.192,6597 kJ/jam

Qserap = Qout – Qin = Qwo – Qwi = 4.354.192,6597 kJ/jam (endoterm) Media pemanas yang digunakan pada reaktor-2 adalah saturated steam pada temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F (Smith, 1996) adalah sebagai berikut : HL

= 1.402,4 kJ/kg

HV

= 2.730,0 kJ/kg

λ

= 1.327,6 kJ/kg


m=


Tabel LB.3.5 Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102) Panas masuk (kJ/jam) 12.241.265,3762 4.354.192,6597 16.595.458,0358


Panas keluar (kJ/jam)

LB.4 Reaktor-3 (R-103) Q8 T=270 0C BHET Sb2O3 Prepolimer Qout

Q10 T=290 0C EG Qin

R-103 Q11 T=290 0C


5.524.530,6255 7.875.221,0345 3.195.706,3758 16.595.458,0358

LE-158

Panas masuk reaktor 3 (R-103) : Panas masuk pada alur 8, Q8 = 5.524.530,6255 kJ/jam 563  BP  Panas keluar pada alur 10, Q10= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT  BP  298  10 S

BP

∫ Cp (l) dT =

298

BP

1

∫ a(BP - 298) + 2 b(BP

298

563 588

∫ Cp

(g)

dT =

BP

1 1 - 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 ) 3 4

2

1

∫ [a(563 - BP) + 2 b(563

2

BP

1 1 - BP 2 ) + c(5633 - BP 3 ) + d(563 4 - BP 4 ) 3 4

1 e(5635 - BP 5 )] 5

Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K Tabel LB.4.1 Panas keluar pada alur 10 Komponen

N 10 (kmol/jam)

BP

∫ Cp (l) dT

∆HvL (kJ/kmol)

298

EG Jumlah

21,1565 33.488,741

Panas keluar pada alur 11, Q11=

563

∫ Cp (g) dT

BP

49.629,6 11.128,724

 563  N  ∫ Cp dT   298  10

1.993.938,0307 1.993.938,0307

 563  11 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 


N11S (kmol/jam)

Sb2O3 PET Prepolimer Jumlah

0,0377 1,1723 0,0593

563 Cp  563  11   Cp dT N (kJ/kmol S  ∫ Cp dT  ∫298 298   K) 93,52 24.782,8 934,3116 12.421,54 3.291.708,1 5.636.391,7796 2.779,94 736.684,1 43.685,3671 5.681.011,4583

Panas reaksi 1 pada 290 0C (563 0K), Qr1 atau ∆Hr1 Reaksi : 20 BHET

19 EG + Prepolimer

( 563 0 K )

:

LE-159

Tabel LB.4.3 Panas 1 reaksi standar pada 25 0C (298 0K) Komponen BHET EG Prepolimer Jumlah


∆Hf 298 0 K

∆Hproduk 298 0 K

(kJ/kmol) -327.130 -389.321,2 1.596.050

(kJ/jam) 0 -7.397.102,8 1.596.050,0 -5.801.052,8

ΔHreaktan 298 0 K (kJ/jam) -6.542.600 0 0 -6.542.600

∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K

∆Hr298 0 K = (− 5.801.052,8 − (- 6.542.600 )) kJ/kmol ∆Hr298 0 K = 741.547,2 kJ/kmol Panas reaksi 1 pada 290 0C (563 0K) : 563

563

563

298

298

298

Qr1 = ∆Hr1 (5630 K ) = ∆Hr2980 K − 20 ∫ Cp ( l ) BHET dT + 19 ∫ Cp ( g ) EG dT +

∫ Cp

( l ) Pr epo lim er

dT

Qr1 = ∆Hr1 (5630 K ) = (741.547,2 - 20 x 129.865,9 + 19 x 94.247,1 + 736.684,1) kJ/kmol

Qr1 = ∆Hr1

( 5630 K )

= 671.608,2 kJ/kmol

Qr1 = ∆Hr1

( 5630 K )

= 671.608,2 kJ/kmol x r4

r4 = 0,8667 kmol/jam Qr1 = ∆Hr1

( 5630 K )

= 671.608,2 kJ/kmol x 0,8667 kmol/jam = 582.082,8269 kJ/jam

Panas reaksi 2 pada 290 0C (563 0K), Qr2 atau ∆Hr2 Reaksi : 5 Prepolimer

( 563 0 K )

:

4 EG + PET

Tabel LB.4.4 Panas reaksi 2 standar pada 25 0C (298 0K) Komponen Prepolimer EG PET Jumlah


∆Hf 298 0 K

∆Hproduk 298 0 K

(kJ/kmol) 1.596.050 -389.321,2 9.693.650

(kJ/jam)

∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K

∆Hr298 0 K = (8.136.365,2 − (7.980.250) ) kJ/kmol

0 -1.557.284,8 9.693.650 8.136.365,2

ΔHreaktan 298 0 K (kJ/jam) 7.980.250

7.980.250

LE-160

∆Hr298 0 K = 156.115,2 kJ/kmol Panas reaksi 2 pada 290 0C (563 0K) : 563

563

563

298

298

298

Qr2 = ∆Hr2 (5630 K ) = ∆Hr2980 K − 5 ∫ Cp ( l ) prepo lim er dT + 4 ∫ Cp ( g ) EG dT +

∫ Cp

( l ) PET

dT

Qr2 = ∆Hr2 (5630 K ) = (156.115,2 - 5 x 736.684,1 + 4 x 94.247,1 + 3.244.008,1) kJ/kmol

Qr2 = ∆Hr2

( 5630 K )

= 93.691,2 kJ/kmol

Qr2 = ∆Hr2

( 5630 K )

= 93.691,2 kJ/kmol x r5

r5 = 1,1723 kmol/jam Qr2 = ∆Hr2

( 5630 K )

= 93.691,2 kJ/kmol x 1,1723 kmol/jam = 109.834,1938 kJ/jam

+ ∆Hr2

Qr

= ∆Hr1

Qr

= 582.082,8269 kJ/jam + 109.834,1938 kJ/jam = 691.917,0207 kJ/jam

( 5630 K )

( 5630 K )


∑Q

in

= Q8 = 5.524.530,6255 kJ/jam

∑Q

out

= Q10 + Q11 + Qr

out

= (1.993.938,0307 + 5.681.011,4583 + 691.917,0207) kJ/jam

out

= 8.366.866,5097 kJ/jam

∑Q ∑Q

Qout - Qin

= Q10 + Q11 + Qr - Q8

Qout - Qin

= (8.366.866,5097 – 5.524.530,6255) kJ/jam

Q steam = Qout - Qin = 2.842.335,8842 kJ/jam (endoterm) Media pemanas yang digunakan pada reaktor-3 adalah saturated steam pada temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F (Smith, 1996) adalah sebagai berikut : HL

= 1.402,4 kJ/kg

HV

= 2.730,0 kJ/kg

λ

= 1.327,6 kJ/kg


m=

Q steam 2.842.335,8842 kJ/jam = = 2140,9580 kg/jam 0 1.327,6 kJ/kg λ (310 C )

LE-161

Tabel LB.4.5 Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103) Panas masuk (kJ/jam) 5.524.530,6255 2.842.335,8842 8.366.866,5097


Panas keluar (kJ/jam) 1.993.938,0307 5.681.011,4583 691.917,0207 8.366.866,5097

LB.5 Filter Press (FP-101)

Sb2O3 Prepolimer Q11 PET T=290 0C

FP-101

PET Q21 T=290 0C Prepolimer

Q20


Panas masuk Filter press (FP-101) : Panas masuk pada alur 11, Q11 = 5.681.011,4583 kJ/jam

Panas keluar Filter press (FP-101) : Panas keluar pada alur 21, Q21=

 563  21 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 

Tabel LB.5.1 Panas Keluar pada alur 21 Komponen

N21S (kmol/jam)

PET Prepolimer Jumlah

1,1723 0,0593

563 Cp  563  21   Cp dT N (kJ/kmol S  ∫ Cp dT  ∫298 298   K) 12.421,54 3.291.708,1 3.858.869,4056 2.779,94 736.684,1 43.685,3671 3.902.554,7728

Neraca panas Filter press (FP-101) : Filter press bersifat adiabatis, sehingga: dQ =0 dt

LE-162

N ins ∫ Cp s dT - N sout ∫ Cp s dT = 0 Qout = Qin Q20 + Q21 = Q11 Q20 + 3.902.554,7728 kJ/jam = 5.681.011,4583 kJ/jam Q20 = (5.681.011,4583 - 3.902.554,7728) kJ/jam = 1.778.456,6856 kJ/jam

Tabel LB.5.2 Neraca panas pada Filter press (FP-101)

Q11 Q20 Q21 Jumlah

Panas masuk (kJ/jam) 5.681.011,4583 0 0 5.681.011,4583

Panas keluar (kJ/jam) 1.778.456,6856 3.902.554,7728 5.681.011,4583

LB.6 Cooler (E-104) Qwi PET Q21 Prepolimer T=290 0C

Q22 T=60 0C

E-104

PET Prepolimer

Qwo

Panas masuk Cooler (E-104) : Panas masuk pada alur 21, Q21 = 3.902.554,7728 kJ/jam

Panas keluar Cooler (E-104) :

 333  Panas keluar pada alur 22, Q22= ∑ N  ∫ Cp dT   298  22 S

LE-163

Tabel LB.6.1 Panas keluar pada alur 22 N22S Cp (kmol/jam) (kJ/kmol K)

Komponen

333

∫ Cp dT

298

PET Prepolimer Jumlah

1,1723 0,0593

12.421,54 2.779,94

 333  N  ∫ Cp dT   298  22 S

434.753,9 509.661,9970 97.297,9 5.769,7655 515.431,7625

Neraca panas pada cooler (E-104) : Qout - Qin = Q22 – Q21 = (515.431,7625 – 3.902.554,7728) kJ/jam = -3.387.123,0103 kJ/jam Qserap = Qwo - Qwi = -3.387.123,0103 kJ/jam (eksoterm)

Digunakan air pendingin dengan kondisi : Temperatur H2O masuk

= 10 0C

Temperatur H2O keluar

= 40 0C

Cp (10 0C)

= 4,195 kJ/kg K (Geankoplis, 2003)

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan : m=

Q serap Cp x ∆T

=

- 3.387.123,0103 kJ/jam = - 26.913,9691 kg/jam = 26.913,9691 kg/jam 4,195 kJ/kg K x 30 K

Tabel LB.6.2 Neraca panas pada Cooler (E-104)


Panas masuk (kJ/jam) 3.902.554,7728 -3.387.123,0103 515.431,7624


LE-164

LB.7 Kristaliser (CR-101) Qwi Q23 T=30 0C

Q22 T=60 0C PET non kristal Prepolimer

CR-101

PET kristal PET non kristal Prepolimer

Qwo

Panas masuk Kristaliser (CR-101) : Panas masuk pada alur 22, Q22 = 515.431,7624 kJ/jam

Panas keluar Kristaliser (CR-101) : Panas keluar pada alur 23, Q23=

 303  23 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 


PET kristal PET non kristal Prepolimer Jumlah

N23S (kmol/jam) 1,1470 0,0025 0,0581

Cp (kJ/kmol K) 12.421,54 12.421,54 2.779,94

303

∫ Cp dT

298

62.107,7 62.107,7 13.899,7

 303  N S23  ∫ Cp dT   298 

71.238,1010 154,1672 806,9235 72.199,1917

Neraca panas pada kristaliser (CR-101) : Qwo - Qwi = Q23 – Q22 = (72.199,1917 – 515.431,7624) kJ/jam = -443.232,5707 kJ/jam Qserap = Qwo - Qwi = -443.232,5707 kJ/jam (eksoterm)


= 10 0C


= 40 0C

Cp (100C)


Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

LE-165

m=

Q serap Cp x ∆T

=

- 443.232,5707 kJ/jam = - 3.521,9116 kg/jam = 3.521,9116 kg/jam 4,195 kJ/kg K x 30 K

Tabel LB.7.2 Neraca panas pada Kristaliser (CR-101) Panas masuk (kJ/jam) 515.431,7624 -443.232,5707 72.199,1917



LB.8 Steam Ejector (EJ-101)

Q12 T=310 0C H 2O

Q13 T=308 0C EG H2O

EJ-101

Q10 T=290 0C EG

Panas masuk steam ejector (EJ-101) : Panas masuk pada alur 12, Q12= BP

∫ Cp

BP (l)

dT =

298

2

298

583

BP

1

∫ a(BP - 298) + 2 b(BP

583

∫ Cp

583  BP  12  + + N Cp dT H Cp (g) dT  ∑ S  ∫ (l) vl ∫ BP  298 

(g)

dT =

1

∫ [a(583 - BP) + 2 b(583

BP

1 1 - 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 ) 3 4 2

1 1 - BP 2 ) + c(5833 - BP 3 ) + d(583 4 - BP 4 ) 3 4

1 e(5835 - BP 5 )] 5

Boiling point (BP) untuk H2O = 373,161 0K

LE-166

Tabel LB.8.1 Panas masuk pada alur 12 Komponen

N 12 (kmol/jam)

∆HvL (kJ/kmol)

BP

∫ Cp

(l)

dT

298

H2O Jumlah

839,0554

583

∫ Cp

(g)

dT

BP

5.683,940

40.656,2

 583  N  ∫ Cp dT   298  12

7.344,6 45.044.470,9946 45.044.470,9946

563  BP   Panas masuk pada alur 10, Q10= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT  BP  298  10 S

BP

∫ Cp (l) dT =

298

BP

1

∫ a(BP - 298) + 2 b(BP

298

563 588

∫ Cp

(g)

dT =

1 1 - 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 ) 4 3

2

1

∫ [a(563 - BP) + 2 b(563

2

BP

1 1 - BP 2 ) + c(5633 - BP 3 ) + d(563 4 - BP 4 ) 3 4

1 e(5635 - BP 5 )] 5

BP

Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K Tabel LB.8.2 Panas masuk pada alur 10 Komponen

N 10 (kmol/jam)

BP

∫ Cp (l) dT

∆HvL (kJ/kmol)

298

EG Jumlah

21,1565 33.488,741

563

∫ Cp (g) dT

BP

49.629,6 11.128,724

 563  N 10  ∫ Cp dT   298  1.993.938,0307 1.993.938,0307

Neraca panas steam ejector (EJ-101) : Steam ejector bersifat adiabatis, sehingga: dQ =0 dt

N ins ∫ Cp s dT - N sout ∫ Cp s dT = 0 Qout = Qin Q13 = Q10 + Q12 Q13 = (1.993.938,0307 + 45.044.470,9946) kJ/jam = 47.038.409,0253 kJ/jam

LE-167

Tabel LB.8.3 Neraca panas pada steam ejector (EJ-101) Panas masuk (kJ/jam) 1.993.938,0307 45.044.470,9946 47.038.409,0253

Q10 Q12 Q13 Jumlah


LB.9 Partial Condenser (E-103) Qwi Q13 EG T=308 0C H2O

E-103

Q14 T=160 0C EG H2O

Qwo

Panas masuk Partial Condenser (E-103) : Panas masuk pada alur 13, Q13 = 47.038.409,0253 kJ/jam

Panas keluar Partial Condenser (E-103) : Panas keluar pada alur 14, Q14 terdiri dari Q14 ( H 2O ) dan Q14 (EG) 433   373,161   Q14 ( H 2O ) = N 14 Cp dT H Cp dT + + H 2O  ∫ (l) vl (g) ∫  BP   298

Q14 ( H 2O ) = 839,0554 kmol/jam x (5.683,940 + 40.656,2 + 2.052,3) kJ/kmol

Q14 ( H 2O ) = 40.603.938,1012 kJ/jam

 433    Q14 (EG) = N 14 EG  ∫ Cp dT   298  Q14 (EG) = 21,1565 kmol/jam x 25.725,6 kJ/kmol = 544.263,6564 kJ/jam Q14 = Q14 ( H 2O ) + Q14 (EG) = (40.603.938,1012 + 544.263,6564) kJ/jam = 41.148.201,7576 kJ/jam

LE-168

Neraca panas Partial Condenser (E-103) : Qwo - Qwi = Q14 – Q13 = (41.148.201,7576 - 47.038.409,0253) kJ/jam = -5.890.207,2677 kJ/jam Qserap = Qwo - Qwi = -5.890.207,2677 kJ/jam


= 10 0C


= 40 0C

Cp (10 0C)



Q serap Cp x ∆T

=


Tabel LB.9.1 Neraca panas pada Partial Condenser (E-103)




LB.10 Mix Point-01 (MP-01) Q15 T=260 0C EG H 2O Q9 T=270 0C EG H 2O Q7 T=250 0C EG H 2O

Panas masuk Mix Point-01 (MP-01) : Panas masuk pada alur 7, Q7 = 13.219.078,8277 kJ/jam Panas masuk pada alur 9, Q9 = 7.875.221,0345 kJ/jam

LE-169

Neraca panas Mix point-01 (MP-01) : Mix point-01 bersifat adiabatis, sehingga : dQ =0 dt

N ins ∫ Cp s dT - N sout ∫ Cp s dT = 0 Qout = Qin Q15 = Q7 + Q9 Q15 = (13.219.078,8277 + 7.875.221,0345) kJ/jam = 21.094.299,8622 kJ/jam

Tabel LB.10.1 Neraca panas pada Mix point-01 (MP-01)

Q7 Q9 Q15 Jumlah



LB.11 Partial Condenser (E-102) Qwi

Q15 0 EG T=260 C H2O

E-102

Q16 T=160 0C EG H2O

Qwo

Panas masuk Partial Condenser (E-102) : Panas masuk pada alur 15, Q15 = 21.094.299,8622 kJ/jam

Panas keluar Partial Condenser (E-102) : Panas keluar pada alur 16, Q16 terdiri dari Q16 ( H 2O ) dan Q16 (EG)

LE-170

433   373,161   Q16 ( H 2O ) = N 16 Cp dT H Cp dT + + H 2O  ∫ (l) vl (g) ∫  BP   298

Q16 ( H 2O ) = 239,1720 kmol/jam x (5.683,940 + 40.656,2 + 2.052,3) kJ/kmol Q16 ( H 2O ) = 11.574.116,6597 kJ/jam

 433    Q16 (EG) = N 16 EG  ∫ Cp dT   298  Q16 (EG) = 96,0275 kmol/jam x 25.725,6 kJ/kmol = 2.470.365,0540 kJ/jam Q16 = Q16 ( H 2O ) + Q16 (EG) = (11.574.116,6597 + 2.470.365,0540) kJ/jam = 14.044.481,7137 kJ/jam Neraca panas Partial Condenser (E-102) : Qwo - Qwi = Q16 – Q15 = (14.044.481,7137 - 21.094.299,8622) kJ/jam = -7.049.818,1485 kJ/jam Qserap = Qwo - Qwi = -7.049.818,1485 kJ/jam


= 10 0C


= 40 0C

Cp (10 0C)



Q serap Cp x ∆T

=


Tabel LB.11.1 Neraca panas pada Partial Condenser (E-102)




LE-171

LB.12 Knock Out Drum (V-101) Q17 T=160 0C H2O Q16 T=160 0C EG H2O

V-101

Q14 EG 0 H2O T=160 C

EG H 2O Q18 T=160 0C

Panas masuk Knock Out Drum (V-101) : Panas masuk pada alur 14, Q14 = 41.148.201,7576 kJ/jam Panas masuk pada alur 16, Q16 = 14.044.481,7137 kJ/jam

Panas keluar Knock Out Drum (V-101) : Panas keluar pada alur 18, Q18 terdiri dari Q18 ( H 2O ) dan Q18 (EG) 433   373,161  Q18 ( H 2O ) = N 18 Cp dT H Cp (g) dT  + + H 2O  ∫ (l) vl ∫ BP   298

Q18 ( H 2O ) = 0,8076 kmol/jam x (5.683,940 + 40.656,2 + 2.052,3) kJ/kmol

Q18 ( H 2O ) = 39.080,9280 kJ/jam

 433    Q18 (EG) = N 18 EG  ∫ Cp dT   298  Q18 (EG) = 116,9951 kmol/jam x 25.725,6 kJ/kmol = 3.009.769,4350 kJ/jam Q18 = Q18 ( H 2O ) + Q18 (EG) = (39.080,9280 + 3.009.769,4350) kJ/jam = 3.048.850,3630 kJ/jam

Neraca panas Knock Out Drum (V-101) : Knock Out Drum bersifat adiabatis, sehingga : Qout = Qin (Q17 + Q18) = (Q14 + Q16) (Q17 + 3.048.850,3630) kJ/jam = (41.148.201,7576 + 14.044.481,7137) kJ/jam Q17 = 52.143.833,1083 kJ/jam

LE-172

Tabel LB.12.1 Neraca panas pada Knock Out Drum (V-101) Panas masuk (kJ/jam) 41.148.201,7576 14.044.481,7137 55.192.683,4713

Q14 Q16 Q17 Q18 Jumlah

Panas keluar (kJ/jam) 52.143.833,1083 3.048.850,3630 55.192.683,4713

LB.13 Cooler (E-101) Qwi

Q18 EG T=160 0C H2O

Q19 T=30 0C

E-101

EG H2O

Qwo

Panas masuk Cooler (E-101) : Panas masuk pada alur 18, Q18 = 3.048.850,3630 kJ/jam

Panas keluar Cooler (E-101) : Panas keluar pada alur 19, Q19=

Q19 (H 2O ) = N

Q19 (EG ) = N

19 H 2O

19 EG

 303  19 N ∑ S  ∫ Cp dT   298 

 303   ∫ Cp (l )dT  = 0,8076 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 302,5853 kJ/jam    298 

 303   ∫ Cp (l )dT  = 116,9951 kmol/jam x 904,67 kJ/kmol    298  = 105.841,9673 kJ/jam

Q19 = Q19 (H 2O ) + Q19 (EG ) = (302,5853 + 105.841,9673) kJ/jam = 106.144,5527 kJ/jam

LE-173

Neraca panas cooler (E-101) : Qwo - Qwi = Q19 – Q18 = (106.144,5527 – 3.048.850,3630) kJ/jam = -2.942.705,8104 kJ/jam Qserap = Qwo - Qwi = -2.942.705,8104 kJ/jam


= 10 0C


= 40 0C

Cp (10 0C)



Q serap Cp x ∆T

=

- 2.942.705,8104 kJ/jam = - 23.382,6445 kg/jam = 23.382,6445kg/jam 4,195 kJ/kg K x 30 K

Tabel LB.13.1 Neraca panas pada cooler (E-101)


Panas masuk (kJ/jam) 3.048.850,3630 0 -2.942.705,8104 106.144,5527

Panas keluar (kJ/jam) 0 106.144,5527 0 106.144,5527

LE-174

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LC.1. Tangki Penyimpanan Ethylene glycol (T – 101) Fungsi

: Menyimpan ethylene glycol untuk kebutuhan 15 hari.

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA – 285 Grade C

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 3 unit

Tabel LC.1. Komposisi Ethylene glycol dalam tangki penyimpanan (T- 101) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) Ethylene glycol Air Jumlah

ρcampuran

7.435,3789

99,8

1.113,2

1.110,9736

14,9006

0,2

995,68

119,1360

7.450,2795

100,0

1.310,1096

Kondisi operasi : Tekanan

= 1 atm

Temperatur

= 30 0C = 303 K

Laju alir massa

= 7.450,2795 kg/jam

ρcampuran

= 1.310,1096 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 15 hari Faktor kelonggaran

= 20 % (Perry, 1997)

Perhitungan: A. Volume Tangki : Kebutuhan larutan ethylene glycol per jam = 7.450,2795 kg/jam Total massa bahan dalam tangki

= 7.450,2795 kg/jam ×24 jam/hari×15 hari = 2.682.100,6200 kg

LE-175

Direncanakan 3 buah tangki, sehingga: Total massa bahan dalam tangki =

2.682.100,6200 kg  894.033,5400 kg 3

= 1.310,1096 kg/m3

Densitas Bahan dalam tangki

Total volume bahan dalam 1 tangki =

894.033,5400 kg 1.310,1096 kg/m

3

= 682,4113 m3

Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 682,4113 m3 = 818,8935 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) Vs

=

1 π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4

=

3 π Dt3 = 1,1775 D3 8

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : Tinggi head (Hh) = 1/6 × D

(Brownell dan Young, 1959)

Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh = π/4 × D2(1/6 × D) = π/24 × D3 = 0,1309 D3


VT = Vs + Vh VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3 VT = 1.3084 D3 Diameter tangki (D)  3

Vt 818,8935 3 1,3084 1,3084

 8,5539 m  28,0635 ft

Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D

= 3/2 × 8,5539 m = 12,8308 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)

= 1/6 × D = 1/6 × 8,5539 m = 1,4256 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh

= 12,8308 m + 1,4256 m = 14,2564 m

B. Tebal shell tangki : Volume cairan = 682,4113 m3

LE-176

Volume tangki = 818,8935 m3 Tinggi cairan dalam tangki =

Volume cairan x Tinggi tangki Volume tangki

682,4113 m 3 x 14,2564 m = 11,8804 m = 818,8935 m 3 Tekanan hidrostatik : P =ρxgxl = 1.310,1096 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 11,8804 m = 152.532,8926 Pa = 22,1231 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 22,1231) = 44,1829 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress (S)

= 13.750 psia = 94.802,9 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

(Perry, 1997)

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun

Tebal shell tangki : t= =

PD + nCA 2SE − 1,2P

(44,1829 psi )(29,3412 ft x 12 in / 1 ft ) + 10(0,02) in 2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((44,1829 psi ))

Maka tebal shell standar yang digunakan 1 in

(Brownell,1959) = 0,878 in (Brownell,1959)

C. Tebal tutup tangki : t= =

PD + nCA 2 SE − 0,2 P


Maka tebal shell standar yang digunakan 1 in


LE-177

LC.2. Silo Tank (ST – 101) Fungsi

: Menyimpan Terepthalate acid

untuk kebutuhan 15

hari. Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 3 unit

Tabel LC.2. Komposisi Terepthalate acid dalam tangki penyimpanan (ST- 101) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) Terepthalate Acid Air Jumlah

ρcampuran

19.644,8538

99,9

1.522

1.520,4780

19,6645

0,1

995,68

99,5680

19.664,5138

100,0

1.620,0460


= 1 atm

Temperatur

= 30 0C = 303 K

Laju alir massa

= 19.664,5138 kg/jam

ρcampuran

= 1.620,0460 kg/m3


= 20 % (Perry, 1999)

Perhitungan: A. Volume Tangki : Kebutuhan Terepthalate acid per jam = 19.664,5138 kg/jam Total massa bahan dalam tangki


Direncanakan 3 buah tangki, sehingga: Total massa bahan dalam 1 tangki =

7.072.026,5880 kg  2.357.342,1960 kg 3

LE-178

= 1.620,0460 kg/m3


Total volume bahan dalam tangki =

2.357.342,1960 kg 1.620,0460 kg/m 3

= 1.455,1082 m3

Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.455,1082 m3 = 1.746,1298 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) Vs

=

1 π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4

=

3 π Dt3 = 1,1775 D3 8

Perbandingan kerucut dengan diameter tangki (Hk : Dt) = 1 : 2 Volume kerucut (Vk) Vk

=

1 1 x π Dt2 Hs 3 4

=

1 π Dt3 = 0,1309 Dt3 24

(Hk : Dt = 1 : 2)

VT = Vs + Vk VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3 VT = 1.3084 D3 Diameter tangki (D)  3

VT 1.746,1298 3  11,0098m  36,1209 ft 1,3084 1,3084


= 3/2 × 11,0098 m = 16,5147 m

Tinggi tutup kerucut (Hk)

= 1/2 × D = 1/2 × 11,0098 m = 5,5049 m


= 16,5147 m + 5,5049 m = 22,0196 m

B. Tebal shell tangki : Volume bahan = 1.455,1082 m3 Volume tangki = 1.746,1298 m3 Tinggi bahan dalam tangki =

=

Volume cairan x Tinggi tangki Volume tangki 1.455,1082 m 3 1.746,1298 m 3

x 22,0196 m = 18,3496 m

LE-179

Tekanan hidrostatik : P =ρxgxl = 1.620,0460 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 18,3496 m = 304.690,4176 Pa = 42,2536 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 42,2536) = 68,3395 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia = 94.802,9 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

(Perry, 1997)

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun



(Brownell,1959)


= 1,5515 in

Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ¾ in

(Brownell,1959)


PD + nCA 2 SE − 0,2 P

(Brownell,1959)


= 1,5473 in

Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ¾ in

(Brownell,1959)

LC.3. Tangki Penyimpanan Antimon Trioksida (ST – 102) Fungsi

:

Menyimpan

Antimon

Trioksida

kebutuhan 30 hari. Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk

untuk

LE-180

kerucut Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.3. Komposisi Antimon Trioksida dalam tangki penyimpanan (ST- 102) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) H2O

ρcampuran

0,0552

0,5

995,68

4,9784

Sb2O3

10,9933

99,5

5.212,51

5.186,4475

Jumlah

11,0485

5.191,4259


= 1 atm

Temperatur

= 30 0C = 303 K

Laju alir massa

= 11,0485 kg/jam

ρcampuran

= 5.191,4259 kg/m3


= 20 % (Perry, 1999)

Perhitungan: A. Volume Tangki : Kebutuhan Antimon Trioksida per jam = 11,0485 kg/jam Total massa bahan dalam tangki

= 11,0485 kg/jam ×24 jam/hari×30 hari = 7.954,92 kg

Direncanakan 1 buah tangki, sehingga: Total massa bahan dalam 1 tangki = 7.954,92 Densitas Bahan dalam tangki

= 5.191,4259 kg/m3


7.954,92 kg = 1,5323 m3 3 5.191,4259 kg/m

Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1,5323 m3 = 1,8388 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2

LE-181

Volume silinder (Vs) Vs

=

1 π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4

=

3 π Dt3 = 1,1775 D3 8

Perbandingan kerucut dengan diameter tangki (Hk : Dt) = 1 : 2 Volume kerucut (Vk) Vk

=

1 1 x π Dt2 Hs 3 4

=

1 π Dt3 = 0,1309 Dt3 24

(Hk : Dt = 1 : 2)


VT 1,8388 3  1,1201 m  3,6749 ft 1,3084 1,3084


= 3/2 × 1,1201 m = 1,6802 m


= 1/2 × D = 1/2 × 1,1201 m = 0,5601 m


= 1,6802 m + 0,5601 m = 2,2402 m

B. Tebal shell tangki : Volume bahan = 1,7512 m3 Volume tangki = 2,1015 m3 Tinggi cairan dalam tangki =

=

Volume cairan x Tinggi tangki Volume tangki 1,5323 m 3 1,8388 m 3

x 2,2402m = 1,8669 m

Tekanan hidrostatik : P =ρxgxl = 5.191,4259 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,8669 m = 94.978,3835 Pa = 13,7755 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi

LE-182

maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 13,7755) = 34,1658 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia = 94.802,9 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

(Perry, 1997)

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun



(Brownell,1959)


Maka tebal shell standar yang digunakan 5/16 in

= 0,2686 in (Brownell,1959)


PD + nCA 2 SE − 0,2 P

(Brownell,1959)



= 0,2685 in (Brownell,1959)

LC.4. Tangki Penyimpanan Polyethylene Terepthalate (ST – 103) Fungsi

:

Menyimpan produk Polyethyleneterepthalate

selama 30 hari. Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 6 unit

Tabel

LC.4.

Komposisi

produk

Polyethylene

Terepthalate

dalam

tangki

penyimpanan (ST- 103) Senyawa PET Prepolimer

ρ (kg/m3)

ρcampuran (kg/m3)

Laju alir (kg/jam)

% Berat

22.093,6905

99,99

1370

1.356,30

1,7910

0,008

1300

10,40

LE-183

PET non-kristal Jumlah

0,4781

0,002

22.095,9596

100,00

1295

2,59 1.369,29


= 1 atm

Temperatur

= 30 0C = 303 K

Laju alir massa

= 22.095,9596 kg/jam

ρcampuran

= 1.369,29 kg/m3


= 20 % (Perry, 1999)

Perhitungan: A. Volume Tangki : Produksi Polyethyleneterepthalate per jam = 22.095,9596kg/jam Total massa bahan dalam tangki


Direncanakan 6 buah tangki, sehingga: Total massa bahan dalam 1 tangki =

15.909.090,9120 kg  2.651.515,1520 kg 6

= 1.369,29 kg/m3



2.651.515,1520 kg 1.369,29 kg/m

3

= 1.936,4161 m3

Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.936,4161 m3 = 2.323,6993 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) Vs

=

1 π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4

=

3 π Dt3 = 1,1775 D3 8

Perbandingan kerucut dengan diameter tangki (Hk : Dt) = 1 : 2 Volume kerucut (Vk)

=

1 1 x π Dt2 Hs 3 4

(Hk : Dt = 1 : 2)

LE-184

Vk

=

1 π Dt3 = 0,1309 Dt3 24


VT 2323,6993 3 1,3084 1,3084

 12,1101 m  39,7307 ft


= 3/2 × 12,1101 m = 18,1651 m


= 1/2 × D = 1/2 × 12,1101 m = 6,0550 m


= 18,1651 m + 6,0550 m = 24,2201 m

B. Tebal shell tangki : Volume bahan = 1.936,4161 m3 Volume tangki = 2.323,6993 m3 Tinggi bahan dalam tangki =

=

Volume cairan x Tinggi tangki Volume tangki 1.936,4161 m 3 2.323,6993 m 3

x 24,2201 m = 20,1834 m

Tekanan hidrostatik : P =ρxgxl = 1.369,29 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 20,1834 m = 270.842,4441 Pa = 39,2825 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi

Pdesign = (1,2) (14,696 + 39,2825) = 53,9785 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia = 94.802,9 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

(Perry, 1997)

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun

LE-185



(Brownell,1959)


= 1,3732 in

Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ½ in

(Brownell,1959)


PD + nCA 2 SE − 0,2 P

(Brownell,1959)


= 1,3704 in

Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ½ in

(Brownell,1959)

LC.5. Tangki Penyimpanan Mother Liquor (T – 102) Fungsi

:

Menampung mother liquor selama 30 hari.

Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.5. Komposisi Mother Liquor dalam tangki penyimpanan (T- 102) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) PET non kristal

ρcampuran

47,3351

17,40

1300

226,20

Prepolimer

224,7330

82,60

514,15

424,69

Jumlah

272,0681

100,0


= 1 atm

Temperatur

= 30 0C = 303 K

Laju alir massa

= 272,0681 kg/jam

ρcampuran

= 650,89 kg/m3

650,89

LE-186


= 20 % (Perry, 1997)

Perhitungan: A. Volume Tangki : Produksi mother liquor per jam

= 272,0681kg/jam

Total massa bahan dalam tangki

= 272,0681 kg/jam ×24 jam/hari×30 hari = 195.889,0320 kg

Direncanakan 1 buah tangki, sehingga: Total massa bahan dalam tangki = 195.889,0320 = 650,89 kg/m3


Total volume bahan dalam 1 tangki =

195.889,0320 kg = 300,9557 m3 3 650,89 kg/m

Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 300,9557 m3 = 361,1468 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) Vs

=

1 π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4

=

3 π Dt3 = 1,1775 D3 8

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : Tinggi head (Hh) = 1/6 × D


Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh = π/4 × D2(1/6 × D) = π/24 × D3 = 0,1309 D3 VT = Vs + Vh VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3 VT = 1.3084 D3


LE-187

Diameter tangki (D) = 3

Vt 361,1468 =3 1,3084 1,3084

= 6,511 m = 21,3613 ft


= 3/2 × 6,511 m = 9,7665 m


= 1/6 × D = 1/6 × 6,511 m = 1,0852 m


= 9,7665 m + 1,0852 m = 10,8517 m

B. Tebal shell tangki : Volume cairan = 300,9557 m3 Volume tangki = 361,1468 m3

Tinggi cairan dalam tangki =

=


x 10,8517 m = 9,0431 m

Tekanan hidrostatik : P =ρxgxl = 650,89 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 9,0431 m = 57.683,1439 Pa = 8,3663 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 8,3663) = 27,6747 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia = 94.802,9 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

(Perry, 1997)

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun






LE-188


PD + nCA 2 SE − 0,2 P

(Brownell,1959)



= 0,5225 in (Brownell,1959)

LC.6. Bak terbuka tempat penampungan sisa katalis (T – 103) Fungsi

:

Menampung katalis dari Filter Press.

Bahan konstruksi

: Stainless steel 316

Bentuk

: Bak terbuka berbentuk balok alas datar

Jenis sambungan


Jumlah

: 2 unit

Tabel LC.6. Komposisi katalis dalam bak penampungan (T- 103) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) Sb2O3

ρcampuran

10,9933

2,35

5200

122.20

4,6207

0,99

455,12

4,51

PET non kristal

451,6455

96,96

1300

1.260,48

Jumlah

467,2595

100,00

Prepolimer


= 1 atm

Laju alir massa

= 467,2595 kg/jam

ρcampuran

= 1.387,19 kg/m3

Direncanakan bak penampungan mempunyai : P (panjang bak penampungan)

=3m

L (lebar bak penampungan)

=2m

T (tinggi bak penampungan)

=1m

Ketebalan dinding bak penampungan 3/16 in

LC.7. Tangki berpengaduk (MT – 101)

1.387,19

LE-189

Fungsi

:

Mencampur PTA dan EG

Bahan konstruksi


Bentuk


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.7. Komposisi bahan dalam tangki berpengaduk (MT- 101) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

ρcampuran (kg/m3)

(kg/jam) PTA

19.644,8538

57,14

1.522,00

869,67

EG

14.689,0758

42,72

1.113,20

475,56

49,1016

0,14

971,83

1,36

H2O Jumlah

34.383,0312

1.346,59


= 1 atm

Temperatur

= 80 0C = 353 K

Laju alir massa

= 34.383,0312 kg/jam

ρcampuran

= 1.346,59 kg/m3 = 84,0649 lb/ft3

μcampuran

= 14,78 cp = 9,93 x 10-3 lb/ft.det

t

= 1 jam

Faktor kelonggaran, fk

= 20 % (Perry, 1997)

Perhitungan: A. Volume Tangki : Volume bahan masuk, Vt

=

m

ρ

xt

34.383,0312 kg

=

1.346,59 kg

= 25,5334 m3 Kapasitas volume tangki, Vt

= Vt (1 + fk)

jam

m3

x 1 jam

LE-190

= 25,5334 m3 (1 + 0,2 ) = 30,6401 m3

B. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :

-

-

•

Tinggi shell : Diameter (Hs : D = 3 : 2)

•

Tinggi head : Diameter (Hh : D = 1 : 4)

Volume shell tangki ( Vs) Vs =

1 π Di2 H 4

Vs =

3 3 πD 8

Volume tutup tangki (Vh) Vh =

-

= 1,1775 D3

π 24

= 0,1309 D3

D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Vh = 1,3084 D3

Diameter tangki (D) = 3

VT 30,6401 =3 1,3084 1,3084

= 2,8610 m = 9,3863 ft


= 3/2 × 2,8610 m = 4,2915 m


= 1/4 × D = 1/4 × 2,861 m = 0,7152 m


= 4,2915 m + 0,7152 m = 5,0067 m =16,4261 ft

C. Tebal shell tangki : Volume cairan = 25,5334 m3 Volume tangki = 30,6401 m3 Tinggi cairan dalam tangki =

= Tekanan hidrostatik :


x 5,0067 m = 4,1723 m

LE-191

P =ρxgxl = 1.346,59 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,1723 m = 55.059,8164 Pa = 7,9858 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 7,9858) = 27,2181 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia = 94.802,9 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

(Perry, 1997)

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun



(Brownell,1959)


= 0,3396 in


(Brownell,1959)

D. Tebal tutup tangki : t= =

PD + nCA 2 SE − 0,2 P

(Brownell,1959)



= 0,3394 in (Brownell,1959)

E. Perencanaan sistem pengaduk Jenis pengaduk

: turbin daun enam datar (six flate blade turbine)

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt = 1/4

; Da = 1/4 x 9,3863 ft

= 2,3466 ft = 0,7152 m

E/Da = 1

; E

= 2,3466 ft

L/Da = 1/4

; L

= 1/4 x 2,3466 ft

= 0,5866 ft

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 2,3466 ft

= 0,4893 ft

LE-192

J/Dt

= 1/12 ; J

= 1/12 x 9,3863 ft = 0,7822 ft

Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E

= tinggi turbin dari dasar tangki

L

= panjang blade pada turbin

W

= lebar blade pada turbin

J

= lebar baffle

F. Menentukan power motor yang dibutuhkan Kecepatan pengadukan, N = 1,3904 putaran/det Bilangan Reynold, N Re = N Re =

ρ N (D i ) µ

2

(Geankoplis, 2003)

(84,0649 )(1,3904)(2,3466)2 9,93 x10

−3

= 6,4815 x 104

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = 2,22 ×1.346,59 ×1,3904 3 × 0,7152 5 = 1504,1466 J/s x

1 hp 745,7 J/s

= 2,0171 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 2,0171 / 0,8 = 2,5214 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 3 hp.

E. Menghitung Jaket pemanas Jumlah steam ( 310 oC ) = 2.483,7648 kg/jam ρ (310 oC) = 0,377 kg/m3

(Geankoplis, 2003)

LE-193

Vsteam =

2.483,7648 = 6.588,2355 m3/jam 0,377

Diameter luar tangki (d) = diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = (9,3863 ft x 12 in ) + 2 ( 0,3396 ) = 113,3148 in Tinggi jaket = tinggi tangki = (16,4261 ft x 12 ) in = 197,1132 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter jaket (D) = 113,3148 in + ( 2x5 ) in = 123,3148 in Luas yang dilalui steam ( A ) Dimana : D = diameter jaket ( in ) d = diameter luar tangki ( in ) A=

π 4

( D2 – d2 ) =

π 4

( 123,31482 –113,31482 ) = 1.858,4845 in2 = 1,199 m2

Tebal dinding jaket : Dimana : Allowable stress

= 13.750 psia

Factor korosi

= 0,02 in

Efek sambungan

= 0,80

P Hidrostatis = ρ × g × tinggi fluida = 0,377 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,1723 m = 15,4149 Pa = 0,0022 psia Faktor kelonggaran = 20% Poperasi =14,696 psia Pdesign = 1,2 x (14,696+0,0022) = 17, 6378 psia Tebal plat (d) = =

PD + CA 2SE −1,2P (17,6378 x 9,3863 x 12) + 0,02(10) (2 x 13.750 x 0,8) − (1,2 x 17,6378 )

= 0,2903 in Maka tebal plat standar yang digunakan = 5/16 in

(Brownell,1959)

LE-194

LC.8. Reaktor Esterifikasi (R – 101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara Terepthalate Acid dengan Ethylene Glycol menghasilkan Bishydroxylethyl Terepthalate dan air.

Jenis


Jumlah

: 3 unit

Kondisi operasi

: Temperatur

= 250 0C

Tekanan

= 1 atm

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410 Laju total massa umpan masuk

= 34.383,0312 kg/jam

Densitas campuran umpan (ρ)

= 1.308,01 kg/m3 = 81,6564 lb/ft3

Volume total umpan masuk (vo)

= 26,2865 m3/jam

Viskositas (μ)

= 0,198 cP = 0,4790 lb/ft.jam

A.

Ukuran Tangki

Waktu tinggal (τ)

= 1,4 jam

(US Patent 20080033084)

Volume tangki yang ditempati bahan = τ × νo = 1,4 jam × 26,2865 m3/jam = 36,8011 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki

= 36,8011 × 1,2 = 44,1613 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3

Vt = Vs + Vh Vt = (3π/8 × D3) + (π/12 × D3)

(Brownell&Young,1979)

LE-195

Vt = 1,4392 D3 Diameter tangki (D) = 3

Vt 44,1613 =3 1,4392 1,4392

= 3,1307 m = 123,2557 in

Tinggi silinder (Hs) = 3/2 x D = 3/2 x 3,1307 m = 4,6961 m Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × D = 1/6 × 3,1307 m = 0,5218 m Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 5,7397 m

B.

Tekanan Desain

Tinggi cairan dalam tangki Volume tangki

= 44,1613 m3

Volume cairan

= 36,8011 m3

Tinggi tangki

= 5,7397 m


=

volume cairan dalam tangki × tinggi tangki volume tangki

36,8011× 5,7397 44,1613

= 4,7831 m Tekanan hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 1.308,01 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,7831 m = 61.312,1578 Pa = 8,8926 psi

Faktor keamanan untuk tekanan

= 20 %

Poperasi = 14,696 psia Pdesain = 1,2 × (14,696 + 8,8926) = 28,3063 psi

C.

Tebal dinding tangki (bagian silinder)

Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

(Chuse & Eber,1954)

Allowable working stress (S)

: 16.250 lb/in2

(Brownell &Young,1979)

Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

LE-196

Umur alat (A) direncanakan

Tebal dinding silinder (d) = dimana :

: 10 tahun

P×D + (C × A ) 2SE − 1,2P

d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) D = diameter dalam tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

28,3063 × 123,2557 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (1,2 × 28,3063 ) = 0,1685 in

d=

Dipilih tebal silinder standar 3/16 in

D.

Tebal dinding head (tutup tangki)

Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

(Chuse & Eber,1954)


: 16.250 lb/in2



: 0,85


: 10 tahun

Tebal dinding head (dh) = dimana :

P×D + (C × A ) 2SE − 0,2P

dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) D = diameter dalam tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

dh =

28,3063 × 123,2557 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 × 28,3063 )

= 0,1683 in Dipilih tebal head standar 3/16 in

E. Jenis

Pengaduk (impeller) : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

LE-197

Kecepatan putaran (N) = 71,13 rpm = 1,186 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

W : Dt = 1 : 20

(Holland, 1989)

C : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

L : Dt = 1 : 16

(Holland, 1989)

4 Baffle : J : Dt = 1 : 10

(Holland, 1989)

dimana: Da

= Diameter pengaduk

Dt

= Diameter tangki

W

= Lebar daun pengaduk (blade)

C

= Jarak pengaduk dari dasar tangki

J

= Lebar baffle

L

= Panjang daun pengaduk (blade)

Jadi: 

Diameter pengaduk (Da) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1307 m = 0,7827 m



Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 × Dt = 1/20 × 3,1307 m = 0,1565 m



Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1307 m = 0,7827 m



Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3,1307 m = 0,1957 m



Lebar baffle (J) = 1/10 Dt = 1/10 × 3,1307 m = 0,31307 m

Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =

=

Da 2 Nρ

µ 0,7827 2 × 1,186 × 1.308,01 1,98 x 10 -4

= 4,7998 x 106 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

LE-198

P = 2,22 × 1.308,01 × 1,186 3 × 0,7827 5 = 1.422,9668 J/s x

1 hp 745,7 J/s


F.

Koil Pemanas

Persamaan 20.4 (Kern,1965) untuk koil pemanas :

 L2 Nρ  hcD  = 0,87 k  µ  Direncanakan

2/3

 Cpµ     k 

1/ 3

 µ     µw 

0 ,14

: Koil berupa tube dengan OD = 0,03 x D = 0,3081 ft Diameter lingkar koil (Dk)

Dimana

: Diameter pengaduk (L)

= 0,7 x D

= 7,1898 ft

= 0,7827 m = 2,5679 ft

Diameter dalam tangki (D)

= 3,1307 m= 10,2712 ft

Putaran pengaduk (N)

= 1,186 rps = 4.269,6 rph

Densitas campuran (ρ)

= 81,6564 lbm/ft3

Viskositas campuran (μ)

= 0,198 cP = 0,4790 lb/ft.jam

Konduktivitas termal campuran (k) = 0,1878 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas campuran (Cp) Beban panas (Qco) = 19.460.530,7324 kJ/jam Rej

=

=

L2 Nρ

µ 2,5679 2 × 4.269,6 × 81,6564 0,479

= 4,7995 x 106  Cpµ     k 

1/ 3

=

 0,412 × 0,4790    0,1878  

= 1,0167

1/ 3

= 0,412 btu/lbm.0F

= 1,8445 x 107 btu/jam

LE-199

 µ     µw  hc

0 ,14

=

1 2/3

=

0,87 k  L2 Nρ    D  µ 

=

0,87 x 0,1878 × 4,7995 x 10 6 10,2712

 Cpµ     k 

(

1/ 3

 µ     µw 

)

2/3

0 ,14

x 1,0167 × 1

= 776,2158 untuk steam : hoi = 1500 dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,002 maka : hd = 1/Rd = 1/0,002 = 500 Uc

=

hc × hoi hc + hoi

=

776,2158 x 1500 776,2158 + 1500

= 511,5173 btu/jam.ft2.0F UD

=

Uc × hd Uc + hd

=

511,5173 × 500 511,5173 + 500

= 252,8465 Menghitung LMTD (Δt) Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 590 °F

Temperatur yang lebih tinggi

t2 = 482 °F

∆t1 = 108 °F

T2 = 590 °F

Temperatur yang lebih rendah t1 = 176 °F

∆t2 = 414 °F

T1 – T2 = 0°F

LMTD =

Selisih Δt 2 − Δt 1  Δt ln 1  Δt 2

  

=

- 306  108  ln   414 

t2 – t1 = 306°F

= 227,72 °F

∆t2 – ∆t1 = -306 °F

LE-200

Luas permukaan perpindahan panas (A)

=

Qs U D × ∆T

=

1,8445 x 10 7 252,8465 × 227,72

= 320,3468 ft2

Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh : tube 4 in Sch 40, memiliki :Surface per lin ft, ft2 (a1)= 1,178 ft2/ft OD = 4,5 in = 0,375 ft Panjang linier tube koil (L)

= A / a1 = 320,3468/1,178 = 271,9413 ft

L 271,9413 = = 12,0456 =13 lilitan π Dk 3,14 x 7,1898

Banyak lilitan (n)

=

Jarak antar lilitan koil (S)

= 1,25 × Dtube = 1,25 x 4 in x 1 ft/12 in = 0,4167 ft

Tinggi koil dari dasar tangki (b)

= 0,15 x D = 0,15 x 10,2712 ft = 1,5407 ft

Tinggi koil

= n x OD + [(n-1) x S] + b = 12,0456 x 0,375 ft + [(12,0456-1) x 0,4167 ft]+1,5407 ft = 10,6605 ft

LC.9. Reaktor Prepolimerisasi (R – 102) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi Bishydroxylethyl Terepthalate dengan Ethylene Glycol menghasilkan Ethylene Glycol dan Prepolimer.

Jenis


Jumlah

: 4 unit

Kondisi operasi

: Temperatur

= 270 0C

Tekanan

= 1 atm

Bahan konstruksi


Laju total massa umpan masuk

= 29.048,6141 kg/jam

LE-201


= 1.329,35 kg/m3 = 82,9886 lb/ft3


= 21,8517 m3/jam

Viskositas (μ)

= 0,13 cP = 0,3145 lb/ft.jam

A.

Ukuran Tangki

Waktu tinggal (τ)

= 1,7 jam

(US Patent 20080033084)

Volume tangki yang ditempati bahan = τ × νo = 1,7 jam × 21,8517 m3/jam = 37,1479 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki

= 37,1479 × 1,2 = 44,5775 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3

Vt = Vs + Vh Vt = (3π/8 × D3) + (π/12 × D3)



Vt 44,5775 =3 1,4392 1,4392

= 3,1405 m = 123,6415 in


B.

Tekanan Desain


= 44,5775 m3

LE-202

Volume cairan

= 37,1479 m3

Tinggi tangki

= 4,7108 m


=


37,1479 × 4,7108 44,5775

= 3,4757 m Tekanan hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 1.329,35 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,4757 m = 45.280,1336 Pa = 6,5674 psi


= 20 %

Poperasi = 14,696 psia Pdesain = 1,2 × (14,696 + 6,5674) = 25,5161 psi

C.


Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

(Chuse & Eber,1954)


: 16.250 lb/in2



: 0,85


: 10 tahun


P×D + (C × A ) 2SE − 1,2P


25,5161 × 123,6415 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (1,2 × 25,5161 ) = 0,1563 in

d=

LE-203


D.


Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

(Chuse & Eber,1954)


: 16.250 lb/in2



: 0,85


: 10 tahun

Tebal dinding head (dh) = dimana :

P×D + (C × A ) 2SE − 0,2P


25,5161 × 123,6415 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 × 25,5161 ) = 0,1562 in

d=

Dipilih tebal head standar 3/16 in

E. Jenis

Pengaduk (impeller) : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

Kecepatan putaran (N) = 57 rpm = 0,95 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

W : Dt = 1 : 20

(Holland, 1989)

C : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

L : Dt = 1 : 16

(Holland, 1989)

4 Baffle : J : Dt = 1 : 10

(Holland, 1989)

dimana: Da

= Diameter pengaduk

Dt

= Diameter tangki

W


LE-204

C


J

= Lebar baffle

L

= Panjang daun pengaduk (blade)

Jadi: 

Diameter pengaduk (Da) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1405 m = 0,7851 m



Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 × Dt = 1/20 × 3,1405m = 0,1570 m



Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1405m = 0,7851 m



Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3,1405m = 0,1963 m



Lebar baffle (J) = 1/10 Dt = 1/10 × 3,1405m = 0,31405m


=

Da 2 Nρ

µ 0,78512 × 0,95 × 1.329,35 1,3 x 10 -4

= 5,9878 x 106 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5 P = 2,22 × 1.329,35 × 0,95 3 × 0,78515 = 754,7238 J/s x

1 hp 745,7 J/s


F.

Koil Pemanas

(Geankoplis, 2003)

LE-205



2/3

 Cpµ     k 

1/ 3

 µ     µw 

0 ,14

: Koil berupa tube dengan OD = 0,03 x D = 0,3091 ft Diameter lingkar koil (Dk)

Dimana


= 7,2124 ft

= 0,7851 m = 2,5758 ft

Diameter dalam tangki (D) Putaran pengaduk (N)

= 0,7 x D

= 3,1405 m= 10,3034 ft

= 0,95 rps = 3.420 rph


= 82,9886 lbm/ft3


= 0,13 cP = 0,3145 lb/ft.jam

Konduktivitas termal campuran (k) = 0,1961 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas campuran (Cp)

= 4,1269 x 106 btu/jam

Beban panas (Qco) = 4.354.192,6597 kJ/jam Rej

=

=

= 0,68 btu/lbm.0F

L2 Nρ

µ 2,5758 2 × 3.420 × 82,9886 0,3145

= 5,9875 x 106  Cpµ     k 

1/ 3

=

 0,68 × 0,3145    0,1961  

1/ 3

= 1,0293

 µ     µw  hc

0 ,14

=1 2/3

=

0,87 k  L2 Nρ    D  µ 

=

0,87 x 0,1961 × 5,9875 x 10 6 10,3034

 Cpµ     k 

(

1/ 3

 µ     µw 

)

2/3

0 ,14

x 1,0293 × 1

= 1020,4783 untuk steam : hoi = 1500 dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,002 maka : hd = 1/Rd = 1/0,002 = 500

LE-206

Uc

=

hc × hoi hc + hoi

=

1020,4783 x 1500 1020,4783 + 1500

= 607,3123 btu/jam.ft2.0F UD

=

Uc × hd Uc + hd

=

607,3123 × 500 607,3123 + 500

= 274,2281 Menghitung LMTD (Δt) Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

t2 = 518 °F

∆t1 = 72 °F

T1 = 590 °F


T2 = 590 °F


T1 – T2 = 0°F

LMTD =

t2 – t1 = 306°F


  

=

- 36  72  ln   108 

∆t2 = 108 °F ∆t2 – ∆t1 = -36 °F

= 88,78 °F


=

Qs U D × ∆T

=

4,1269 x 10 6 274,2281 × 88,78

= 169,5105 ft2 Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh : tube 4 in Sch 40, memiliki : Surface per lin ft, ft2 (a1)= 1,178 ft2/ft OD = 4,5 in = 0,375 ft

Panjang linier tube koil (L)

= A / a1 = 169,5105/1,178 = 143,8969 ft

LE-207

L 143,8969 = = 6,3507 = 7 lilitan π Dk 3,14 x 7,2124

Banyak lilitan (n)

=




= 0,15 x D = 0,15 x 10,3034 ft = 1,5455 ft

Tinggi koil


LC.10. Reaktor Polikondensasi (R – 103) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi polikondensasi Prepolimer menghasilkan Ethylene Glycol dan Polyethyleneterepthalate.

Jenis

: Tangki berpengaduk helical screw dengan tutup dan alas Ellipsoidal

Jumlah

: 5 unit

Kondisi operasi


Bahan konstruksi

= 290 0C = 0,00197385 atm = 200 Pa


Laju total massa umpan masuk

= 24.135,2691 kg/jam


= 1.588,62 kg/m3 = 99,1743 lb/ft3


= 15,1926 m3/jam

Viskositas (μ)

= 105,35 cP = 254,8522 lb/ft.jam

A.

Ukuran Tangki

Waktu tinggal (τ)

= 2,6 jam

(US Patent 20080033084)

Volume tangki yang ditempati bahan = τ × νo = 2,6 jam × 15,1926 m3/jam = 39,5007 m3 Faktor kelonggaran = 20 %

Volume tangki

= 39,5007 × 1,2

LE-208

= 47,4008 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3

Vt = Vs + Vh Vt = (3π/8 × D3) + (π/12 × D3)



Vt 47,4008 =3 1,4392 1,4392

= 3,2054 m = 126,1984 in


B.

Tekanan Desain


= 47,4008 m3

Volume cairan

= 39,5007 m3

Tinggi tangki

= 4,8081 m


=


39,5007 × 4,8081 47,4008

= 4,0068 m

Tekanan hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 1.588,62 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,0068 m = 62.379,7696 Pa

LE-209

= 9,0475 psi


= 20 %

Poperasi = 200 Pa = 0,0290 psia Pdesain = 1,2 × (0,0290 + 9,0475) = 10,8918 psi

C.


Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

(Chuse & Eber,1954)


: 16.250 lb/in2



: 0,85


: 10 tahun


P×D + (C × A ) 2SE − 1,2P


10,8918 × 126,1984 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (1,2 ×10,8918 ) = 0,0918 in

d=


D.


Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

(Chuse & Eber,1954)


: 16.250 lb/in2



: 0,85


: 10 tahun

Tebal dinding head (dh) =

P×D + (C × A ) 2SE − 0,2P

LE-210

dimana :


d=

10,8918 × 126,1984 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 ×10,8918 )

= 0,0918 in Dipilih tebal head standar 3/16 in

E.

Pengaduk (impeller)

Jenis

: Helical screw

Kecepatan putaran (N) = 20 rpm = 0,33 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Ds : Dt = 0,32

(Holland, 1989)

Ps : Ds = 1 : 1,67

(Holland, 1989)

Fd : Ds = 1 : 4

(Holland, 1989)

ds : Fd = 0,66

(Holland, 1989)

dimana: Ds

= Diameter screw

Dt

= Diameter tangki

Ps

= Helical screw pitch

Fd

= Flight depth helical agitator

ds

= Diameter shalf

Jadi: 

Diameter screw (Ds) = 0,32 × Dt = 0,32 × 3,2054 m = 1,0257 m



Helical screw pitch (Ps) = 1/1,67 × Ds = 1/1,67 × 1,0257 m = 0,6142 m



Flight depth helical agitator (Fd) = 1/4 × Ds = 1/4 × 1,0257 m = 0,2564 m



Diameter shalf (ds) = 0,66 x Fd = 0,66 x 0,2564 m = 0,1692 m

Daya untuk pengaduk

LE-211

Bilangan Reynold (NRe) =

Ds 2 Nρ μ

1,0257 2 × 0,33 × 1.588,62 = 1,0535 x 10 -1 = 5.235,2827 Np = 90 (Holland, 1989) P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = 90 × 1.588,62 × 0,333 × 1,0257 5 = 5.833,1901 J/s x

1 hp 745,7 J/s


F.

Koil Pemanas



2/3

 Cpµ     k 

1/ 3

 µ     µw 

0 ,14

: Koil berupa tube dengan OD (Dc) Diameter lingkar koil (Dk)

Dimana

= 4 in = 0,3333 ft

= 0,7 x D


= 7,3614 ft

= 0,32 x D = 3,3652 ft

Diameter dalam tangki (D)

= 3,2054 m = 10,5163 ft

Putaran pengaduk (N)

= 0,33 rps = 1.188 rph


= 99,1743 lb/ft3


= 105,35 cP = 254,8522 lb/ft.jam

Konduktivitas termal campuran (k) = 0,0813 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas campuran (Cp) Beban panas (Qco) = 2.842.335,8842 kJ/jam

= 0,7376 btu/lbm.0F

= 2,6940 x 106 btu/jam

LE-212

 L2 Nρ     µ 

 Cpµ     k 

L   D

0 ,1

 DC     D 

hc

0 , 67

 3,3652 2 x 0,33 x 1.588,62   =  0,10535  

0 , 37

=

 0,7376 × 254,8522    0,0813  

 3,3652  =   10,5163 

0,5

0 , 67

= 1.524,4641

0.37

= 17,5666

0 ,1

 0,3333  =   10,5163 

=0,8923

0,5

= 0,1780 0 , 67

=

0,17 k  L2 Nρ    D C  µ 

=

0,17 x 0,0813 ×1.524,4641 x 17,5666 × 0,8923 x 0,1780 0,3333

 Cpµ     k 

0 , 37

0 ,1

 L   DC      D  D 

0,5

= 176,3762 untuk steam : hoi = 1500 dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,002 maka : hd = 1/Rd = 1/0,002 = 500 Uc

=

hc × hoi hc + hoi

=

176,3762 x 1500 176,3762 + 1500

= 157,8192 btu/jam.ft2.0F UD

=

Uc × hd Uc + hd

=

157,8192 × 500 157,8192 + 500

= 119,9564

LE-213

Menghitung LMTD (Δt) Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 590 °F


t2 = 558 °F

∆t1 = 36 °F

T2 = 590 °F


∆t2 = 72 °F

T1 – T2 = 0°F

LMTD =

t2 – t1 = 306°F


  

=

- 36  36  ln   72 

∆t2 – ∆t1 = -36 °F

= 51,94 °F


=

Qs U D × ∆T

=

2,6940 x 10 6 119,9564 × 51,94

= 432,3866 ft2

Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh : tube 4 in Sch 40, memiliki : Surface per lin ft, ft2 (a1)= 1,178 ft2/ft OD = 4,5 in = 0,375 ft Panjang linier tube koil (L)

= A / a1 = 432,3866/1,178 = 367,0514 ft

L 367,0514 = = 15,8795 = 16 lilitan π Dk 3,14 x 7,3614

Banyak lilitan (n)

=




= 0,15 x D = 0,15 x 10,5163 ft = 1,5774 ft

Tinggi koil


LE-214

LC.11. Steam Ejector (EJ – 101) Fungsi

: Untuk memvakumkan Reaktor Polikondensasi (R-103) sampai tekanan 200 Pa

Jenis

: Four Stage Vacum Ejector

Suction pressure : 1,55 mmHg = 1,974.10-3 atm (200 Pa) Untuk pressure section 1,55 mmHg, maka digunakan steam ejector 4 stage (Fig 6-9 Ludwig, 1982). Volume Steam : V

= 1000 ft3/min (Tabel 6-1 Ludwig, 1982)

Ρwater (510 oF) = 0,0255 lb/ft3 (Lampiran A.2-12 Geankoplis, 2003) V

= V. Ρwater = 1000 ft3/min x 0,0255 lb/ft3 = 25,5 lb/min x 60 min/1hr = 1530 lb/hr

air leakage = 8,3 lb/hr (Fig 6-9 Ludwig, 1982) Kapasitas Ejector : Wm = (1530 + 8,3) lb/hr = 1.538,3 lb/hr Kebutuhan Steam : Tekanan steam = 100 psig Steam yang dibutuhkan per pound air mixture, Ws Ws = 24 lbs steam/lb air mixture (Fig 6.25 Ludwig, 1982) Mengkonversikan lb vapor mixture ke lb air mixture Vapor terdiri dari steam dan air leakage Dari gambar 6-17 Ludwig :  Entrainment for ratio air 70o F air equipment  Entrainment vapor 70o F vapor equipment

: 0,88 lbs air at 70o F/lbs air at 590o F : 7,4/0,88 = 8,4091 lbs/hr : 0,835 lb vapor at 70o F/ lb vapor at 590o F : 1530/0,835 = 1.832,3353 lbs/hr

Dari gambar 6-18, pada BM etylene glicol = 62,08 ,% entrainment ratio = 1,33 Maka : 70o F air equipment

: 1.832,3353 /1,33 = 1.377,6957 lbs/hr

LE-215

Mixture 70o F air equipment

: (1.377,6957 +8,4091) lbs/hr = 1.386,1048 lbs/hr

Jadi steam yang dibutuhkan adalah : Ws = 24 lbs steam/lb air mixture = (24 lbs steam/lb air mixture) x 1.386,1048 lbs air mixture/hr = 33.266,5152 lb steam/jam = 15.102,9979 kg steam/jam

LC.12. Knock Out Drum (V – 101) Fungsi

: Tempat memisahkan gas (uap) dan cairan yang berasal dari Partial Condenser (E-102 dan E-103)

Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit


: 0,00197385 atm = 200 Pa

Temperatur

: 160°C

Massa total = 26.661,7904 kg/jam ρcampuran

= 1.025,45 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran

= 20%

Perhitungan: a.

Volume tangki Volume larutan, Vl =

26.661,7904 kg/jam x1 jam 1.025,45 kg/m 3

= 26,0001 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 26,0001 m3 = 31,2001 m3

b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :

-

•

Tinggi shell : diameter (Hs : D = 3 : 2)

•

Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)


1 π Di2 H 4

LE-216

Vs = -

= 1,1775 D3


-

3 3 πD 8

π 24

= 0,1309 D3

D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V) V = Vs + 2Vh = 1,4393 D3 31,2001 m3 = 1,4393 D3 Di3

= 21,6773 m3

Di

= 2,7883 m = 9,1479 ft

Hs

= 4,1825 m = 13,7219 ft

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,7883 m Hh

= 0,6971 m = 2,2871 ft

Ht

= Hs + 2Hh

= 5,5767 m = 18,2961 ft

d. Tebal shell tangki Volume cairan = 26,0001 m3 Volume tangki = 31,2001 m3 26,0001 m 3 Tinggi cairan dalam tangki = x 4,1825 m = 3,4854 m 31,2001 m 3 Tekanan hidrostatik

:

P =ρxgxl = 1.025,45 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,4854 m = 35.026,2136 Pa = 5,0801 psi Faktor kelonggaran = 20 % Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 5,0801) = 23,7313 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun

LE-217

Tebal shell tangki : t=

PD + nCA 2 SE − 1,2 P

t=


(Brownell,1959) = 0,3186 in


(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki t= =

PD + nCA 2 SE − 0,2 P

(Brownell,1959)


= 0,3184 in


(Brownell,1959)

LC.13. Filter press (FP – 101) Fungsi

: Untuk memisahkan produk PET liquid dari katalis Sb2O3

Tipe

: Plate and frame

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-36

Laju alir filtrat = 22.368,0277 kg/jam Densitas filtrat = 1.257,61 kg/m3 Volume filtrat hasil penyaringan = 22.368,0277 / 1.257,61= 17,7861 m3/jam Jumlah umpan yang harus ditangani = 22.835,2872 kg Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 467,2595 kg/jam Densitas cake = 1.459,9603 kg/m3 Volume cake pada filter press =

467,2595 kg / jam = 0,3201 m 3 3 1.459,9603 kg / m

Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan : LxAx(1 − E ) xρ s = ρx[V + ( ExLxA)}x[W /(1 − W )] Dimana:

ρ = tebal cake pada frame (m) A = Luas penyaringan efektif (m2) E = Poros partikel (1-(1.257,61/1.459,9603) = 0,1386

(Foust, 1979)

LE-218

ρ s = Densitas solid (kg/m3) W = Fraksi massa cake dalam umpan V = Volume filtrat hasil penyaringan (m3)

Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam W=

laju alir massa cake laju alir massa umpan

W=

467,2595 = 0,0205 kg / jam 22.835,2872

Tebal cake pada frame diasumsikan = 6 cm = 0,06 m Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m2 maka luas efektif penyaringan =

0,06 xAx(1 − 0,1386) x1.459,9603 = 1.257,61x[17,7861 + (0,1386 x0,06 xA)}x[0,0205 /(1 − 0,0205)] A = 297,2974 m2 Jumlah plate (n) = 297,2974 / 1 = 297,2974 buah Faktor keamanan = 10 % Jumlah plate yang dibutuhkan (n) =1,1 x 297,2974 = 327,0271 Maka diambil jumlah plate = 328 buah Jumlah frame = jumlah plate = 328 buah

LC.14. Crystallizer (CR – 101) Fungsi

: Tempat terbentuknya kristal PET

Tipe

: Continous Stired Tank Crystallizer (CSTC)

Kondisi operasi : Temperatur = 300C Tekanan = 1 atm Laju alir umpan = 22.368,0277 kg/jam Densitas campuran (ρcampuran) = 1.259,28 kg/m3 Faktor keamanan = 20 % Volume tangki :

22.368,0277 kg/jam x1 jam 1.259,28 kg/m 3

= 17,7626 m3

Volume larutan, Vl

=

Volume tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 17,7626 m3 = 21,3151 m3

LE-219

Diameter dan tinggi shell Direncanakan :

-

-

•

Tinggi shell : diameter (Hs : D = 3 : 2)

•

Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)


1 π Di2 H 4

Vs =

3 3 πD 8


-

= 1,1775 D3

π 24

D3

= 0,1309 D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V) V

= Vs + 2Vh

V

= 1,4393 D3

21,3151 m3 = 1,4393 D3 Di3

= 14,8094 m3

Di

= 2,4557 m = 8,0567 ft

Hs

= 3,6836 m = 12,0851 ft

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,4557 m Hh

= 0,6139 m = 2,0141 ft

Ht

= Hs + 2Hh = 4,9114 m = 16,1133 ft

Tebal shell tangki Volume cairan = 17,7626 m3 Volume tangki = 21,3151 m3 17,7626 m 3 Tinggi cairan dalam tangki = x 3,6836 m = 3,0697 m 21,3151m 3 Tekanan hidrostatik

:

P =ρxgxl = 1.259,28 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,0697 m = 37.882,9958 Pa

LE-220

= 5,4945 psi Faktor kelonggaran = 20 % Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 5,4945) = 24,2286 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)


= 13.750 psia

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (CA)

= 0,02 in/tahun

Tebal shell tangki : t=

PD + nCA 2 SE − 1,2 P

t=


(Brownell,1959) = 0,3066 in


(Brownell,1959)

Tebal tutup tangki t= =

PD + nCA 2 SE − 0,2 P


(Brownell,1959) = 0,3064 in


(Brownell,1959)

Pengaduk (impeller) Jenis

: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

Kecepatan putaran (N) = 117,6 rpm = 1,96 rps Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Di = 0,3

(Holland, 1989)

W : Di = 0,1

(Holland, 1989)

C : Di = 0,3

(Holland, 1989)

L : Di = 1 : 16

(Holland, 1989)

4 Baffle : J : Di = 0,06

(Holland, 1989)

dimana: Da

= Diameter pengaduk

LE-221

Di

= Diameter tangki

W


C


J

= Lebar baffle

Jadi: 

Diameter pengaduk (Da) = 0,3 × Di = 0,3 × 2,4557 m = 0,7367 m



Lebar daun pengaduk (W) = 0,1 × Di = 0,1 × 2,4557 m = 0,2456 m



Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 0,3 × Di = 0,3 × 2,4557 m = 0,7367 m



Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Di = 1/16 x 2,4557 m = 0,1535 m



Lebar baffle (J) = 0,06 Di = 0,06 × 2,4557 m = 0,1473 m


=

Da 2 Nρ μ

0,7367 2 × 1,96 × 1.259,28 0,0037

= 362.041,1977 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5 P = 2,22 × 1.259,28 × 1,96 3 × 0,7367 5 = 4.567,6923 J/s x

1 hp 745,7 J/s

= 6,1254 hp

Efisiensi motor = 80 % Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 6,1254 / 0,8 = 7,6567 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 10 hp

(Geankoplis, 2003)

LE-222

Analisa perpindahan panas : Panas yang dipertukarkan di kristaliser Q = 443.232,5707 kJ/jam = 420.101,7674 Btu/jam Pendingin yang digunakan : air Perhitungan LMTD (Δt) Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

t2 = 104 °F

∆t1 = 36 °F

T1 = 140 °F


T2 = 86 °F

Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F

∆t2 – ∆t1 = -32,4 °F

Selisih

Δt = LMTD =

Δt 2 − Δt 1  Δt ln 1  Δt 2

  

=

∆t2 = 3,6 °F

- 32,4 = 14,07 °F  3,6  ln   36 

Asumsi Ud = 74 Btu/hr ft2 oF Luas permukaan perpindahan panas (A)

=

Qs U D × ∆T

=

420.101,7674 74 × 14,07

= 403,4862 ft2

LC.15. Centrifuge (CF – 101) Fungsi

: Untuk memisahkan produk PET kristal dari mother liquor

Tipe

: Nozzle discharge centrifuge

Kapasitas yang akan dipisahkan : 22.368,0277 kg/jam = 49.209,6609 lb/jam Densitas campuran (ρcampuran) = 2.014,85 kg/m3 = 125,783 lb/ft3 Kapasitas campuran = 49.209,6609 / 125,783 = 437,2649 ft3/jam Faktor keamanan = 20 % Kapasitas centrifuge = 1,2 x 437,2649 ft3/jam = 524,7179 ft3/jam = 524,7179 ft3/jam x 7,481 gal x (1 jam / 60 menit) = 65,4236 gpm Dari tabel 19-14 Perry, diperoleh data-data sebagai berikut : Diameter bowl : 16 in

LE-223

Speed

: 6250 rpm

Hp motor

: 30 hp

Gaya centrifuge : RCF = 0,0000142 N2 Db

(Perry, 1999)

Dimana : N = Laju perputaran bowl Db = Diameter bowl RCF = 0,0000142 x 62502 x 16 = 8.875 lbf

Tekanan pada dinding bowl : Ss = 4,11 x 10-10 N2 Db2 ρm

(Perry, 1999)

Dimana : N = Laju perputaran bowl Db = Diameter bowl ρm = Densitas campuran maka : Ss = 4,11 x 10-10 x 62502 x 162 x 125,783 = 3,59 lb/ft min

LC.16. Pelletizer (P-101) Fungsi

: Membentuk produk PET menjadi pelet dengan ukuran 3 mm.

Jenis

: Four Cylinder Dry Ice Pelletizer

Bahan Konstruksi : Commercial Steel Jumlah

: 3 unit

Kapasitas yang ingin dibentuk menjadi pelet = 22.095,9596 kg/jam Untuk kapasitas diatas berdasarkan dari Cold Jet Manufacturer maka digunakan pelletizer dengan spesifikasi :

(www.coldjet.com)

Production Output

: 10.909 kg/hr

Dimensions (with shutes and exhausts)

: W 72” x L 108” x H 88”

Weigth

: 6825 lbs / 3100 kg

Hydraulic Oil

: 85 gallons / 321,8 liters

Avg Power Consumption

: 14,2 kW

LE-224

LC.17. Bucket Elevator (BE-101) Fungsi

: Mengangkut bahan baku Terepthalate Acid (PTA) menuju ke tangki pencampur (MT-101)

Bahan kontruksi

: Baja karbon

Jumlah

: 1 unit

Bahan masuk (Terepthalate Acid) = 19.664,5183 kg/jam Densitas Terepthalate Acid = 1.620,0460 kg/m3 Lama pengangkutan = 30 menit kg

60 menit

1 ton

ton

Kapasitas Bucket elevator = 19.664,5183 jam x 30 menit x 1000 kg = 39,329 jam Untuk kapasitas tersebut berdasarkan tabel 21-8 Perry’s Chemical Engineering Hand Book, 7th edition, didapat spesifikasi Bucket evator sebagai berikut : •

Ukuran Bucket Elevator

: 10 x 6 x 6 ¼ (in)

•

Bucket Spacing

: 16 in

•

Elevator center

: 25 ft

•

Bucket Speed

: 225 ft/menit = 68,6 m/menit

•

Hp poros

: 3,0 Hp

•

Putaran poros

: 43 rpm

•

Belt width

: 11 in

•

HP/tinggi bucket

: 0,063 Hp/ft

Daya yang dibutuhkan = (Elevator center) x (HP/tinggi bucket) + (Hp poros) = 25 ft x 0,063 Hp/ft + 3 Hp = 4,575 Hp Efisiensi motor = 80 % Daya motor = 4,575 Hp/0,8 = 5,7186 Hp Maka digunakan motor 6 Hp

LC.18. Belt Conveyor (BC-101) Fungsi

: Mengangkut Polyethylene Terepthalate (PET) Kristal menuju ke Tangki Penyimpanan produk PET (ST-103)

LE-225

Bahan kontruksi

: Baja karbon

Jumlah

: 1 unit

Bahan masuk (Polyethylene Terepthalate) = 22.095,9596 kg/jam Densitas Polyethylene Terepthalate = 1.369,29 kg/m3 Lama pengangkutan = 30 menit Faktor keamanan = 20 % 

kg

60 menit

1 ton 

ton

Kapasitas Belt conveyor = 1,2 x  22.095,9596 jam x 30 menit x 1000 kg  = 53,0303 jam   Untuk kapasitas tersebut berdasarkan tabel 21-7 Perry’s Chemical Engineering Hand Book, 7th edition, didapat spesifikasi Belt conveyor sebagai berikut : •

Tipe

: Throughed Belt on Continous Plate

•

Kecepatan Belt

: 100 ft/menit

•

Lebar Belt

: 18 in

•

Panjang Belt

: 30 ft

•

Sudut elevasi

: 18o

•

Ratio Hp/10 ft

: 0,58

Daya yang dibutuhkan Hp = THp (H x 0,002) x C Dimana : THp

: Kapasitas Belt = 53,0303 ton/jam

H

: Panjang Belt

C

: Material faktor = 1

Maka Hp = 53,0303 x 30 x 0,002 x 1 = 3,1818 Hp Ratio Hp/10 ft = 0,58 Untuk 30 ft = 0,58 x (30/10) = 1,74 Hp Daya motor = 3,1818 Hp + 1,74 Hp = 4,9218 Hp Maka digunakan motor 5 Hp

LE-226

LC.19. Cooler (E-101) Fungsi

: Mendinginkan ethylene glycol dan air keluaran knock out drum

Jenis


Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 (Kern,1950) Tube : Diameter dalam (ID)

:

0,76 in = 0,06333 ft

Diameter luar (OD)

:

1 in

BWG

:

11

Pitch (triangular)

:

1,25 in

Passes

:

4

Panjang

:

9 ft

= 0,08333 ft

= 108,00131 in

Fluida panas : Laju alir fluida masuk (W)

= 7.268,2334 kg/jam 0

= 15.990,1135 lbm/jam

Temperatur masuk (T1)

= 160 C

= 320 0F

Temperatur keluar (T2)

= 30 0C

= 86 0F

Fluida dingin : Laju alir fluida masuk (w)

= 23.382,6445 kg/jam = 51.441,8179 lbm/jam

Temperatur masuk (t1)

= 10 0C

= 50 0F

Temperatur keluar (t2)

= 40 0C

= 104 0F

Beban panas (Q)

= 2.942.705,8104 kJ/jam = 2.789.135,9832 btu/jam

LMTD =

=

∆t 2 − ∆t1  ∆t ln 2  ∆t1

  

=

(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )  (T − t )  ln 1 2   (T2 − t1 ) 

(320 − 104) − (86 − 50)  (320 − 104 )   ln  (86 − 50 ) 

= 100,4599 0F Menentukan nilai ∆t R

=

T1 − T2 t 2 − t1

=

320 − 86 104 − 50

LE-227

= 4,3333 0F S

=

t 2 − t1 T1 − t1

=

104 − 50 320 − 50

= 0,3177 0F Dari fig.19 (Kern,1950,hal.829), pada R = 1,37143 dan S = 0,51471 diperoleh fT = 0,91 ∆t

= LMTD × fT = 100,4599 × 0,91 = 91,4185 0F

Temperatur kalorik Tc

=

T1 + T2 2

=

320 + 86 2

= 203 0F tc

=

t1 + t 2 2

50 + 104 2

=

= 77 0F a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt

2.789.135,9832 Btu/jam = 381,3692 ft 2 Btu 80 × 91,4185 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F

Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube, N t =

(Tabel 10, Kern)

381,3692 ft 2 A = = 161,8577 buah L × a " 9 ft × 0,2618 ft 2 /ft

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 170 tube dengan ID shell 21 ¼ in. c. Koreksi UD

A = L × Nt × a" = 9 ft × 170 × 0,2618 ft 2 /ft = 400,554 ft 2

LE-228

UD =

Q 2.789.135,9832 Btu/jam Btu = = 76,1683 2 A ⋅ Δt 400,554 ft × 91,4185 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida Panas – Shell Side 3. Flow Area (as) as =

25 × 0,25 × 5 ID × C '×B = = 0,17361 ft2 144 × 1,25 144 × PT

C’ = PT – OD 4. Mass Velocity (Gs) Gs =

15.990,1135 W = = 92.103,6432 lbm/ft2.jam 0,17361 as

5. Bilangan Reynold (Res) Dari fig.28 (Kern, 1950, hal. 838) De = 0,72 in = 0,05999 ft μ = 0,198 cP = 0,4790 lbm/ft.jam Res=

De × Gs

µ

=

0,05999 × 92.103,6432 0,4790

= 11.535,0679

6. Dari fig.24 (Kern,1950, hal.834) Res = 11.535,0679, jH = 48 7. Cp k

= 0,98 btu/lbm.0F = 1,35 btu/jam.ft.0F

 Cp × µ     k 

1/ 3

 0,98 × 0,4790  =  1,35  

ho k  Cp × µ  8. = jH ×   Φs De  k 

1/ 3

ho 1,35 = 48 × × 0,7032 Φs 0,05999 = 759,5826 btu/jam.ft.0F

1/ 3

= 0,7032

LE-229

Fluida Dingin – Tube Side 3’. Flow Area (at) Dari tabel 10 (Kern,1950, hal.843) at’ = 0,455 in2 at’ =

Nt × at ' 170 × 0,455 = = 0,1343 ft2 × 144 4 144 × n

4’. Mass Velocity (Gt) Gt =

w 51.441,8179 = = 230.887,8721 lbm/ft2.jam 0,1343 at

5’. Bilangan Reynold (Ret) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 1 in 11 BWG Dt = 0,76 in = 0,06333 ft μ = 3,1635 lbm/ft.jam Ret =

0,06333× 230.887,8721 = 4.622,1365 3,1635

6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 20 7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F k

= 0,34349 btu/jam.ft.0F

 Cp × µ     k 

1/ 3

 0,99321 × 3,1635  =  0,34349  

hio k  Cp × µ  8’. = jH ×   Φt Dt  k 

1/ 3

= 2,0914

1/ 3

hio 0,34349 = 20 × × 2,0914 Φt 0,06333 = 226,8672 btu/jam.ft.0F

Pressure Drop 9. Pada Res = 11.535,0679 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,002 10. Jumlah cross N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,2031

LE-230

Ds

= 2,0833 ft

s

= spesifik gravity = 0,7925

Φs

=

∆Ps =

 µc     µw 

0 ,14

=1

f × Gs 2 × Ds × (N + 1) 0,002 × 92.103,6432 2 × 2,0833 × 259,2031 = 5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1 5,22.1010 × De × s × Φs

= 3,6917 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima

Pressure Drop 9’. Pada Ret = 4.622,1365 dari fig.26 (Kern,1950),diperoleh: f = 0,00035 10’. s = spesifik gravity = 1 Φt = 1 ∆Pt =

f × Gt 2 × L × n 0,00035 × 230.887,87212 × 9 × 4 = 5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1 5,22.1010 × Dt × s × Φt

= 0,2032 psi Dari fig.27 (Kern,1950) Diperoleh : v2/2g = 0,007 ∆Pr =

4× 4 4n v 2 = × 0,007 = 0,112 psi × 1 s 2g

∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,2032 + 0,112 = 0,3152 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima Karena pressure drop memenuhi, maka : Uc

=

ho × hio = ho + hio

759,5826 × 226,8672 759,5826 + 226,8672

= 174,6915

Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 45,9171 btu/jam.ft.0F Rd

=

Uc − Ud = Uc × Ud

174,6915 - 45,9171 174,6915 x 45,9171

= 0,0161

LE-231

Rd literatur (Kern,1965) = 0,001 Rd perhitungan > Rd literatur, maka spesifikasi dapat diterima.

LC.20. Partial Condenser (E-102) Fungsi

: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran reaktor Esterifikasi (R-101) dan reaktor Prepolimerisasi (R-102)

Jenis



:

0,76 in = 0,06333 ft

Diameter luar (OD)

:

1 in

BWG

:

11

Pitch (triangular)

:

1,25 in

Passes

:

4

Panjang

:

9 ft

= 0,08333 ft

= 108,00131 in


= 10.258,8106 kg/jam = 22.569,3833 lbm/jam


= 260 0C

= 500 0F


= 160 0C

= 320 0F


= 56.017,6253 kg/jam = 123.238,7757 lbm/jam


= 10 0C

= 50 0F


= 40 0C

= 104 0F

Beban panas (Q)

= 7.049.818,7137 kJ/jam = 6.681.912,0699 btu/jam

LMTD =

=

∆t 2 − ∆t1  ∆t ln 2  ∆t1

  

=

(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )  (T − t )  ln 1 2   (T2 − t1 ) 

(500 − 104) − (320 − 50)  (500 − 104 )   ln  (320 − 50 ) 

LE-232


=

T1 − T2 t 2 − t1

=

500 − 320 104 − 50

=

104 − 50 320 − 50

= 3,3333 0F S

=

t 2 − t1 T1 − t1


= LMTD × fT = 328,9884 × 0,975 = 320,7637 0F

Temperatur kalorik Th

=

T1 + T2 2

=

500 + 320 2

= 410 0F tc

=

t1 + t 2 2

50 + 104 2

=

= 77 0F a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, condenser untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt

6.681.912,0699 Btu/jam = 260,3907 ft 2 Btu 80 × 320,7637 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F


(Tabel 10, Kern)


b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 140 tube dengan ID shell 19 ¼ in.

LE-233

c. Koreksi UD

A = L × Nt × a" = 9 ft × 140 × 0,2618 ft 2 /ft = 329,868 ft 2

UD =



25 × 0,25 × 5 ID × C '×B = = 0,17361 ft2 144 × 1,25 144 × PT


W 22.569,3833 = = 130.000,4798 lbm/ft2.jam 0,17361 as

5. Bilangan Reynold (Res) Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838) De = 0,72 in

= 0,05999 ft

μ = 0,198 cP = 0,4790 lbm/ft.jam Res=

De × Gs

µ

=

0,05999 × 130.000,4798 = 16.281,2709 0,4790

6. Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838) Res = 16.281,2709 diperoleh jH = 75 7. Cp k


 Cp × µ     k 

8.

1/ 3

 0,98 × 0,4790  =  1,35  

ho k  Cp × µ  = jH ×   Φs De  k 

1/ 3

1/ 3

= 0,7032

LE-234

ho 1,35 = 75 × × 0,7032 = 1.186,8478 btu/jam.ft.0F Φs 0,05999 Fluida Dingin – Tube Side 3’. Flow Area (at) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) at’ = 0,455 in2 Nt × at ' 140 × 0,455 = = 0,1106 ft2 at = 144 × 4 144 × n 4’. Mass Velocity (Gt) w 123.238,7757 Gt = = = 553.136,3362 lbm/ft2.jam 0,1106 at 5’. Bilangan Reynold (Ret) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 1 in 11 BWG Dt = 0,76 in = 0,06333 ft μ = 3,1635 lbm/ft.jam 0,06333× 553.136,3362 Ret = = 11.073,2177 3,1635 6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 47 7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F k = 0,34349 btu/jam.ft.0F  Cp × µ     k 

1/ 3

 0,99321 × 3,1635  =  0,34349  

1/ 3

= 2,0914

hio k  Cp × µ  = jH ×   Φt Dt  k  hio 0,34349 = 47 × × 2,0914 = 533,1379 btu/jam.ft.0F Φt 0,06333 1/ 3

8’.

Pressure Drop 9. Pada Res = 16.281,2709 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,0018 10. Jumlah cross N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,20315 Ds = 2,0833 ft s = spesifik gravity = 0,7925 0 ,14

 µc   = 1 Φs =   µw  f × Gs 2 × Ds × (N + 1) 0,0018 × 130.000,4798 2 × 2,0833 × 259,2031 ∆Ps = = 5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1 5,22.1010 × De × s × Φs = 6,6192 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima

LE-235

Pressure Drop 9’. Pada Ret = 12.721,1374 dari fig.26 (Kern,1950), diperoleh: f = 0,0003 10’. s = spesifik gravity = 1 Φt = 1 f × Gt 2 × L × n 0,0003 × 553.136,3362 2 × 9 × 4 ∆Pt = = 5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1 5,22.1010 × Dt × s × Φt = 0,9995 psi Dari fig.27 (Kern,1950) Diperoleh : v2/2g = 0,021 4× 4 4n v 2 ∆Pr = = × 0,021 = 0,336 psi × 1 s 2g ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,9995 + 0,336 = 1,3355 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima Karena pressure drop memenuhi, maka : 1.186,8478 × 533,1379 ho × hio = = 367,8830 Uc = 1.186,8478 + 533,1379 ho + hio Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 37,8028 btu/jam.ft.0F Rd

=


367,8830 − 31,3512 367,8830 × 31,3512

= 0,0292


LC.21. Partial Condenser (E-103) Fungsi

: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran steam ejector (EJ-101)

Jenis


Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal. 841-843 (Kern,1950) Tube : Diameter dalam (ID)

:

0,76 in = 0,06333 ft

Diameter luar (OD)

:

1 in

BWG

:

11

Pitch (triangular)

:

1,25 in

Passes

:

4

Panjang

:

9 ft

= 0,08333 ft

= 108,00131 in

LE-236


= 16.402,9798 kg/jam = 36.086,5556 lbm/jam


= 308 0C

= 586,4 0F


= 160 0C

= 320 0F


= 46.402,9798 kg/jam = 102.967,4692 lbm/jam


= 10 0C

= 50 0F


= 40 0C

= 104 0F

Beban panas (Q)

= 5.890.207,2677 kJ/jam = 5.582.817,3447 btu/jam

LMTD =

=

∆t 2 − ∆t1  ∆t ln 2  ∆t1

  

=

(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )  (T − t )  ln 1 2   (T2 − t1 ) 

(586,4 − 104) − (320 − 50)  (586,4 − 104 )   ln  (320 − 50 ) 


=

T1 − T2 t 2 − t1

=

586,4 − 320 104 − 50

=

104 − 50 586,4 − 50

= 4,9333 0F S

=

t 2 − t1 T1 − t1


= LMTD × fT = 365,9850 × 0,99 = 362,3252 0F

Temperatur kalorik T + T2 Th = 1 2 = 453,2 0F

=

586,4 + 320 2

LE-237

tc

t1 + t 2 50 + 104 = 2 2 = 77 0F a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, condenser untuk fluida panas light

=

organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt

5.582.817,3447 Btu/jam =192,6038 ft 2 Btu 80 × 362,3252 o F jam ⋅ ft 2 ⋅o F


(Tabel 10, Kern)


b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 106 tube dengan ID shell 17 ¼ in.

c. Koreksi UD

A = L × Nt × a" = 9 ft × 106 × 0,2618 ft 2 /ft = 249,7572 ft 2

UD =

Q 5.582.817,3447 Btu/jam Btu = = 61,6931 2 A ⋅ Δt 249,7572 ft × 362,3252 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F Fluida Panas – Shell Side

3. Flow Area (as) as =

25 × 0,25 × 5 ID × C '×B = = 0,17361 ft2 144 × 1,25 144 × PT


W 36.086,5556 = = 207.859,8906 lbm/ft2.jam 0,17361 as

LE-238

5. Bilangan Reynold (Res) Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838) De = 0,72 in

= 0,05999 ft

μ = 0,198 cP = 0,4790 lbm/ft.jam Res=

De × Gs

µ

=

0,05999 × 207.859,8906 = 26.032,3901 0,4790

6. Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838) Res = 26.032,3901 diperoleh jH = 90 7. Cp k


 Cp × µ     k 

1/ 3

 0,98 × 0,4790  =  1,35  

ho k  Cp × µ  8. = jH ×   Φs De  k 

1/ 3

= 0,7032

1/ 3

1,35 ho = 90 × × 0,7032 = 1.424,2174 btu/jam.ft.0F Φs 0,05999

Fluida Dingin – Tube Side 3’. Flow Area (at) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) at’ = 0,455 in2 Nt × at ' 106 × 0,455 at = = = 0,0837 ft2 144 × 4 144 × n 4’. Mass Velocity (Gt) w 102.967,4692 Gt = = = 462.152,0162 lbm/ft2.jam 0,0837 at 5’. Bilangan Reynold (Ret) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 1 in 11 BWG Dt = 0,76 in = 0,06333 ft μ = 3,1635 lbm/ft.jam 0,06333× 462.152,0162 Ret = = 9.251,8057 3,1635 6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 37

LE-239

7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F k = 0,34349 btu/jam.ft.0F  Cp × µ     k 

1/ 3

 0,99321 × 3,1635  =  0,34349  

1/ 3

= 2,0914

hio k  Cp × µ  8’. = jH ×   Φt Dt  k  hio 0,34349 = 37 × × 2,0914 = 419,7043 btu/jam.ft.0F Φt 0,06333 1/ 3

Pressure Drop 9. Pada Res = 26.382,4426 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,0017 10. Jumlah cross N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,20315 Ds = 2,0833 ft s = spesifik gravity = 0,7925 0 ,14

 µc   = 1 Φs =   µw  f × Gs 2 × Ds × (N + 1) 0,0017 × 26.032,39012 × 2,0833 × 259,2031 ∆Ps = = 5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1 5,22.1010 × De × s × Φs = 0,2507 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima Pressure Drop 9’. Pada Ret = 9.251,8057 dari fig.26 (Kern,1950), diperoleh: f = 0,00019 10’. s = spesifik gravity = 1 Φt = 1 f × Gt 2 × L × n 0,00019 × 462.152,0162 2 × 9 × 4 ∆Pt = = 5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1 5,22.1010 × Dt × s × Φt = 0,4419 psi Dari fig.27 (Kern,1950) Diperoleh : v2/2g = 0,03 4× 4 4n v 2 ∆Pr = = × 0,03 = 0,48 psi × 1 s 2g ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,48 + 0,4419 = 0,9219 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima Karena pressure drop memenuhi, maka : 1.424,2174 × 419,7043 ho × hio Uc = = 1.424,2174 + 419,7043 ho + hio

= 324,1733

LE-240

Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 23,1896 btu/jam.ft.0F Rd

=

324,1733 − 23,1896 324,1733 × 23,1896


= 0,04


LC.22. Cooler (E-104) Fungsi

: Mendinginkan produk Polyethylene Terephthalate keluaran Filter Press (FP-101)

Jenis



:

0,76 in = 0,06333 ft

Diameter luar (OD)

:

1 in

BWG

:

11

Pitch (triangular)

:

1,25 in

Passes

:

4

Panjang

:

9 ft

= 0,08333 ft

= 108,00131 in


= 22.368,0277 kg/jam = 49.209,6609 lbm/jam


= 290 0C

= 554 0F


= 60 0C

= 108 0F


= 26.913,9691 kg/jam = 59.210,7320 lbm/jam


= 10 0C

= 50 0F


= 40 0C

= 104 0F

Beban panas (Q)

= 3.387.123,0103 kJ/jam = 3.210.360,5580 btu/jam

LMTD =

∆t 2 − ∆t1  ∆t ln 2  ∆t1

  

=

(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )  (T − t )  ln 1 2   (T2 − t1 ) 

LE-241

=

(554 − 104) − (108 − 50)  (554 − 104)   ln  (108 − 50) 


=

T1 − T2 t 2 − t1

=

554 − 108 104 − 50

=

104 − 50 554 − 50

= 8,2593 0F S

=

t 2 − t1 T1 − t1


= LMTD × fT = 191,3311 × 0,98 = 187,5045 0F

Temperatur kalorik Tc

=

T1 + T2 2

=

554 + 108 2

= 331 0F tc

=

t1 + t 2 2

=

50 + 104 2

= 77 0F a.

Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt

3.210.360,5580 Btu/jam = 214,0189 ft 2 Btu 80 × 187,5045 o F jam ⋅ ft 2 ⋅o F


(Tabel 10, Kern)


LE-242

d. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 106 tube dengan ID shell 17 ¼ in. e. Koreksi UD

A = L × Nt × a" = 9 ft × 106 × 0,2618 ft 2 /ft = 249,7572 ft 2

UD =



25 × 0,25 × 5 ID × C '×B = = 0,17361 ft2 144 × 1,25 144 × PT


49.209,6609 W = 0,17361 as

= 283.449,4609 lbm/ft2.jam

5. Bilangan Reynold (Res) Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838) De = 0,72 in = 0,05999 ft μ = 364,5996 cP = 882,0029 lbm/ft.jam 0,05999 × 283.449,4609 De × Gs = = 19,2790 Res= 882,0029 µ 6. Dari fig.24 (Kern,1950, hal.834) Res = 19,2790, jH = 1,8 7. Cp = 0,7742 btu/lbm.0F k = 3,7578 btu/jam.ft.0F  Cp × µ     k 

1/ 3

 0,7742 × 882,0029  =  3,7578  

1/ 3

= 5,6641

k  Cp × µ  ho 8. = jH ×   Φs De  k  ho 3,7578 = 1,8 × × 5,6641 Φs 0,05999 = 638,6431 btu/jam.ft.0F 1/ 3

Fluida Dingin – Tube Side

LE-243

3’. Flow Area (at) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) at’ = 0,455 in2 Nt × at ' 106 × 0,455 = = 0,0837 ft2 at = 144 × 4 144 × n 4’. Mass Velocity (Gt) w 59.210,7320 Gt = = = 265.757,3250 lbm/ft2.jam 0,0837 at 5’. Bilangan Reynold (Ret) Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 1 in 11 BWG Dt = 0,76 in = 0,06333 ft μ = 3,1635 lbm/ft.jam 0,06333× 265.757,3250 Ret = = 5.320,1869 3,1635 6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 19,8 7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F k = 0,34349 btu/jam.ft.0F  Cp × µ     k 

1/ 3

 0,99321× 3,1635  =  0,34349  

1/ 3

= 2,0914

hio k  Cp × µ  8’. = jH ×   Φt Dt  k  hio 0,34349 = 19,8 × × 2,0914 Φt 0,06333 = 224,5985 btu/jam.ft.0F 1/ 3

Pressure Drop 9. Pada Res = 19,2790 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,00023 10. Jumlah cross N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,2031 Ds = 2,0833 ft s = spesifik gravity = 0,7925 0 ,14

 µc   = 1 Φs =  w µ   f × Gs 2 × Ds × (N + 1) ∆Ps = = 5,22.1010 × De × s × Φs 0,00023 × 283.449,4609 2 × 2,0833 × 259,2031 5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1 = 4,0208 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima

LE-244

Pressure Drop 9’. Pada Ret = 5.320,1809 dari fig.26 (Kern,1950),diperoleh: f = 0,0032 10’. s = spesifik gravity = 1 Φt = 1 f × Gt 2 × L × n 0,0032 × 265.757,3250 2 × 9 × 4 ∆Pt = = 5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1 5,22.1010 × Dt × s × Φt = 2,4611 psi Dari fig.27 (Kern,1950) Diperoleh : v2/2g = 0,008 4× 4 4n v 2 ∆Pr = = × 0,008 = 0,128 psi × 1 s 2g ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 2,4611 + 0,128 = 2,5891 psi Pressure Drop untuk cairan < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima Karena pressure drop memenuhi, maka : 638,6431 × 224,5985 ho × hio Uc = = = 166,1624 638,6431 + 224,5985 ho + hio Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 25,7680 btu/jam.ft.0F 166,1624 − 25,7680 Uc − Ud Rd = = = 0,0328 166,1624 × 25,7680 Uc × Ud Rd literatur (Kern,1965) = 0,001 Rd perhitungan > Rd literatur, maka spesifikasi dapat diterima. LC.23. Pompa Ethylene Glycol (J-101) Fungsi

: Memompa ethylene glycol dari Tangki Penyimpanan (T-101) ke Mixing Tank (MT-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 2 unit (1 unit cadangan)

Laju alir massa (F)

= 14.718,5129 kg/jam = 8,9946 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 1.113,36 kg/m3

= 69,502 lbm/ft3

Viskositas campuran = 0,198 cP

= 0,00013305 lbm/ft.s

Laju alir volume (Q) = Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum :

F

ρ

=

8,9946 = 0,1294 ft3/s 69,502

LE-245

De

= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,1294)0,45 (69,502)0,13 = 2,697 in = 0,2248 ft Dipilih material pipa commercial steel 3 in schedule 40 (Foust,1979) dengan : Diameter dalam (ID)

= 3,068 in = 0,2557 ft

Diameter luar (OD)

= 3,5 in = 0,2917 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,05130 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : v =

0,1294 Q = = 2,4369 ft/s 0,05130 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 69,502 × 2,4369 × 0,2917 = = 371.327,0269 0,00013305 µ

Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :

ε f

D

= 0,00018

(Geankoplis,2003)

= 0,0043

(Geankoplis,2003)

Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 : (Foust,1980) 1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5

L = 0,5 x 31 x 0,2557= 3,9634 ft

1 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 1 x 30 x 0,2557 = 7,671 ft

1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13

L = 1 x 13 x 0,2557

Pipa lurus

L = 40 ft

1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1

L = 1 x 62 x 0,2557

= 3,3241 ft

= 15,8534 ft

∑L = 70,8119 ft Total friction loss : ∑ F =

=

fV 2 ∑ L 2g c D

(Foust,1980)

(0,0043)(2,4369) 2 (70,8119) = 0,1098 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2557)

Dari persamaan Bernoulli :

LE-246

-Ws =

g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)

v1 = v2 P1 = 36,8191 psi ; P2 = 22,6818 psi ∆P = -14,1373 psi = -2.035,7712 lbf/ft2 ∆Z = 30 ft maka :  32,174 ft / s 2 -Ws = 30 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

  + 

 − 2.035.7712 lbf  ft 2   69,502 lbm 3 ft 

   + 0,1098 ft.lbf/lbm  

= 0,8189 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80% Daya pompa : P = ρQWs/η =

(69,502 lbm / ft 3 )(0,1294 ft 3 / s )(0,8189 ft.lbf / lbm) 0,8

= 9,206 ft.lbf/s x

1Hp = 0,0167 Hp 550 ft.lbf/s

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 Hp

LC.24. Pompa Mixing Tank (J-102) Fungsi

: Memompa EG dan PTA dari Mixing Tank (MT-101) ke Reaktor Esterifikasi (R-101)

Jenis

: Pompa screw

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 34.383,0312 kg/jam = 21,0119 lbm/s


= 84,1411 lbm/ft3


= 0,009912 lbm/ft.s

Laju alir volume (Q) =

F

ρ

=

21,0119 = 0,2497 ft3/s 84,1411

Perencanaan pompa : Diameter pipa optimum : De

= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,2497)0,45 (84,1411)0,13

(Timmerhaus,1991)

LE-247

= 3,7167 in = 0,3097 ft Dipilih material pipa commercial steel 4 in schedule 40 (Foust,1979) dengan : Diameter dalam (ID)

= 4,026 in = 0,3355 ft

Diameter luar (OD)

= 4,500 in = 0,375 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa : V=

0,2497 Q = = 2,8247 ft/s 0,0884 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 84,1411 × 2,8247 × 0,3355 = = 8.743,3568 0,009912 µ


ε f

D

= 0,000137

(Geankoplis,2003)

= 0,0037

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,20025 ft

4 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 4 x 30 x 0,3355

= 40,26 ft


L = 1 x 13 x 0,3355

= 4,3615 ft

Pipa lurus

L = 120 ft


L = 1 x 62 x 0, 3355

= 20,801 ft


=

fV 2 ∑ L 2g c D

(Foust,1980)

(0,0037)(2,8247) 2 (190,62275) = 0,2607 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,3355)

Dari persamaan Bernoulli : -Ws = v1 = v2

g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)

LE-248

P1 = 22,6818 psi ; P2 = 23,5886 psi ∆P = 0,9068 psi = 130,5792 lbf/ft2 ∆Z = 40 ft maka :  32,174 ft / s 2 -Ws = 40 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

  + 

  130,5792 lbf  ft 2   +0,2607 ft.lbf/lbm   84,1411lbm 3  ft  

= 41,8126 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80% Daya pompa : P = ρQWf/η =

(84,1411lbm / ft 3 )(0,2497 ft 3 / s )(41,8126 ft.lbf / lbm) 0,8

= 1.098,1051 ft.lbf/s x

1Hp = 1,9966 Hp 550ft.lbf / s

Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 Hp LC.25. Pompa Reaktor Esterifikasi (J-103) Fungsi

: Memompa produk bottom Reaktor Esterifikasi (R-101) ke Reaktor Prepolimer (R-102)

Jenis

: Pompa screw

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 29.048,6141 kg/jam = 17,7519 lbm/s


= 81,6556 lbm/ft3


= 0,00013 lbm/ft.s

F


ρ

=

17,7519 = 0,2174 ft3/s 81,6556


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 4,026 in = 0,3355 ft

Diameter luar (OD)

= 4,500 in = 0,375 ft

LE-249


0,2174 Q = = 2,4593 ft/s 0,0884 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 81,6556 × 2,4593 × 0,3355 = = 518.258,7656 0,00013 µ


ε f

D

= 0,000137

(Geankoplis,2003)

= 0,0037

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,20025 ft

4 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 4 x 30 x 0,3355

= 40,26 ft


L = 1 x 13 x 0,3355

= 4,3615 ft

Pipa lurus

L = 130 ft


L = 1 x 62 x 0, 3355

= 20,801 ft


=

fV 2 ∑ L 2g c D

(Foust,1980)

(0,0037)(2,4593) 2 (200,62275) = 0,2079 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,3355)

Dari persamaan Bernoulli : -Ws =

g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)

v1 = v2 P1 = 23,5886 psi ; P2 = 21,2634 psi ∆P = -2,3252 psi = -334,8288 lbf/ft2 ∆Z = 40 ft maka :

LE-250

 32,174 ft / s 2 -Ws = 40 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

  + 

 − 334,8288 lbf  ft 2   81,6556 lbm 3 ft 

   + 0,2079 ft.lbf/lbm  

= 36,1074 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80% Daya pompa : P = ρQWf/η =


= 801,2199 ft.lbf/s x

1Hp = 1,4568 Hp 550ft.lbf / s

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 ½ Hp

LC.26. Pompa Reaktor Prepolimer (J-104) Fungsi

: Memompa produk dari bottom Reaktor Prepolimer (R-102) ke Reaktor Polikondensasi (R-103)

Jenis

: Pompa screw

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 24.135,2691 kg/jam = 14,7493 lbm/s


= 82,9886 lbm/ft3


= 0,000087 lbm/ft.s

F


ρ

=

14,7493 = 0,1777 ft3/s 82,9886


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 4,026 in = 0,3355 ft

Diameter luar (OD)

= 4,500 in = 0,375 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

LE-251

V=

0,1777 Q = = 2,0102 ft/s 0,0884 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 82,9886 × 2,0102 × 0,3355 = = 643.325,8148 0,000087 µ


ε f

D

= 0,000137

(Geankoplis,2003)

= 0,005

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,20025 ft

4 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 4 x 30 x 0,3355

= 40,26 ft


L = 1 x 13 x 0,3355

= 4,3615 ft

Pipa lurus

L = 140 ft


L = 1 x 62 x 0, 3355

= 20,801 ft


=

fV 2 ∑ L 2g c D

(Foust,1980)

(0,005)(2,0102) 2 (206,26125) = 0,193 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,3355)

Dari persamaan Bernoulli : g P2 − P1 ∆v 2 -Ws = + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)

v1 = v2 P1 = 21,2634 psi ; P2 = 9,4883 psi ∆P = -11,7751 psi = -1.695,6144 lbf/ft2 ∆Z = 40 ft maka:

LE-252

 32,174 ft / s 2 -Ws = 40 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

 − 1.695,6144 lbf  ft 2   82,9886 lbm 3 ft 

  + 

   +0,193 ft lbf/lbm  

= 19,7611 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η = 80% Daya pompa : P = ρQWs/η =


= 364,273 ft.lbf/s x

1Hp = 0,6623 Hp 550ft.lbf / s

Maka dipilih pompa dengan daya motor ¾ Hp

LC.27. Pompa Knock Out Drum (J-105) Fungsi

: Memompa produk dari bottom Knock Out Drum (V-101) ke Cooler (E-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 7.268,2334 kg/jam

= 4,4417 lbm/s


= 68,5721 lbm/ft3


= 0,000215 lbm/ft.s

F


ρ

=

4,4417 68,5712

= 0,0648 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 3,068 in = 0,2557 ft

Diameter luar (OD)

= 3,500 in = 0,2917 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0513 ft2 (inside sectional area) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :

LE-253

V=

0,0648 Q = = 1,2632 ft/s 0,0513 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 68,5712 × 1,2632 × 0,2557 = = 103.016,3445 0,000215 µ


ε

D

f

= 0,000876

(Geankoplis,2003)

= 0,0052

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,2557 = 3,96335 ft

1 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 1 x 30 x 0,2557

= 7,671 ft


L = 1 x 13 x 0,2557

= 3,3241 ft

Pipa lurus

L = 40 ft


L = 1 x 62 x 0,2557

= 15,8534 ft


fV 2 ∑ L

(Foust,1980)

2g c D

(0,0052)(1,2632) 2 (70,81185) = = 0,0283 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2557) Dari persamaan Bernoulli : g P2 − P1 ∆v 2 -Ws = + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc v1=v2 ∆P = 0 ∆Z = 5 ft  32,174 ft / s 2  maka : -Ws = 5 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

= 5,0283 ft.lbf/lbm

  + 0,0283 ft.lbf/lbm 

(Foust,1980)

LE-254

Effisiensi pompa , η= 80% Daya pompa : P = ρQWs/η =


= 27,9285 ft.lbf/s x

1Hp = 0,0508 Hp 550ft.lbf / s

Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ Hp

LC.28. Pompa Partial Condenser (J-106) Fungsi

: Memompa produk dari Partial Condenser (E-103) ke Knock Out Drum (V-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 16.402,9798 kg/jam = 10,024 lbm/s


= 68,5721 lbm/ft3


= 0,000215 lbm/ft.s

F


ρ

=

10,024 68,5712

= 0,1462 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 3,068 in = 0,2557 ft

Diameter luar (OD)

= 3,500 in = 0,2917 ft


0,1462 Q = = 2,8499 ft/s 0,0513 A

Sehingga :

LE-255

NRe =

ρ × V × D 68,5712 × 2,8499 × 0,2557 = = 232.414,7246 0,000215 µ


ε

D

f

= 0,000876

(Geankoplis,2003)

= 0,0048

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,2557 = 3,96335 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,2557

= 15,342 ft


L = 1 x 13 x 0,2557

= 3,3241 ft

Pipa lurus

L = 30 ft


L = 1 x 62 x 0,2557

= 15,8534 ft


=

fV 2 ∑ L

(Foust,1980)

2g c D

(0,0048)(2,8499) 2 (68,48285) = 0,1623 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2557)


g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)

v1=v2 ∆P = 0 ∆Z = 10 ft  32,174 ft / s 2 maka : -Ws = 10 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

= 10,1623 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80% Daya pompa : P = ρQWs/η

  + 0,1623 ft.lbf/lbm 

LE-256

=


= 127,3477 ft.lbf/s x

1Hp = 0,2315 Hp 550ft.lbf / s


LC.29. Pompa Reaktor Polikondensasi (J-107) Fungsi

: Memompa produk dari Reaktor Polikondensasi (R-103) ke Filter Press (FP-101)

Jenis

: Pompa screw

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 22.835,2872 kg/jam = 13,9549 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 1.588,62 kg/m3 = 99,1743 lbm/ft3 Viskositas campuran = 0,0708 lbm/ft.s

F


ρ

=

13,9549 = 0,1407 ft3/s 99,1743


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 3,068 in = 0,2557 ft

Diameter luar (OD)

= 3,500 in = 0,2917 ft


0,1407 Q = = 2,7427 ft/s 0,0513 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 99,1743 × 2,7427 × 0,2557 = = 982,3696 0,0708 µ


LE-257

ε

D

f

= 0,000876

(Geankoplis,2003)

= 0,0048

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,2557 = 3,96335 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,2557

= 15,342 ft


L = 1 x 13 x 0,2557

= 3,3241 ft

Pipa lurus

L = 30 ft


L = 1 x 62 x 0,2557

= 15,8534 ft

∑L = 68,48285 ft fV 2 ∑ L

Total friction loss : ∑ F =

=

(Foust,1980)

2g c D

(0,0048)(2,7427) 2 (68,48285) = 0,1503 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2557)


g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)

v1=v2 P1 = 9,4883 psi; P2 = 14,696 psi, ∆P = 5,2077 psi = 749,9086 lbf/ft2 ∆Z = 10 ft maka :  32,174 ft / s 2 -Ws = 10 ft x  2  32,174 ft.lbm / lbf .s

lbf    749,9086 ft 2  +    99,1743 lbm 3 ft 

   + 0,1503 ft.lbf/lbm  



LE-258

= 308,9342 ft.lbf/s x

1Hp = 0,5617 Hp 550ft.lbf / s

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 Hp

LC.30. Pompa Filter Press (J-108) Fungsi

: Memompa produk dari Filter Press (FP-101) ke Cooler (E-104)

Jenis

: Pompa screw

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 22.368,0277 kg/jam = 13,6694 lbm/s


= 78,51 lbm/ft3

Viskositas campuran = 0,245 lbm/ft.s

F


ρ

=

13,6694 = 0,1741 ft3/s 78,51


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 4,026 in = 0,3355 ft

Diameter luar (OD)

= 4,500 in = 0,375 ft


0,1741 Q = = 1,9695 ft/s 0,0884 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 78,51 × 1,9695 × 0,3355 = = 211,7422 0,245 µ


ε f

D

= 0,000137

(Geankoplis,2003)

= 0,07

(Geankoplis,2003)

LE-259


L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,2003 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,3355

= 20,13 ft


L = 1 x 13 x 0,3355

= 4,3615 ft

Pipa lurus

L = 35 ft


L = 1 x 62 x 0,3355

= 20,801 ft


fV 2 ∑ L

(Foust,1980)

2g c D

(0,07)(1,9695) 2 (85,4928) = = 1,0753 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,3355) Dari persamaan Bernoulli : -Ws =

g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)


  + 1,0753 ft.lbf/lbm 


(78,51lbm / ft 3 )(0,1741 ft 3 / s )(16,0753 ft.lbf / lbm) 0,8

= 274,6584 ft.lbf/s x

1Hp = 0,4994 Hp 550ft.lbf / s


LC.31. Pompa Crystallizer (J-109)

LE-260

Fungsi

: Memompa produk dari Crystallizer (CR-101) ke Centrifuge (CF-101)

Jenis

: Pompa screw

Jumlah


Laju alir massa (F)

= 22.368,0277 kg/jam = 13,6694 lbm/s


= 78,68 lbm/ft3

Viskositas campuran = 2,487 x 10-3 lbm/ft.s

F


ρ

=

13,6694 = 0,1737 ft3/s 78,68


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


= 4,026 in = 0,3355 ft

Diameter luar (OD)

= 4,500 in = 0,375 ft


0,1737 Q = = 1,9649 ft/s 0,0884 A

Sehingga : NRe =

ρ × V × D 78,68 × 1,9649 × 0,3355 = = 22.067,7153 µ 2,487 x 10 -3


ε f

D

= 0,000137

(Geankoplis,2003)

= 0,006

(Geankoplis,2003)


L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,2003 ft

4 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 4 x 30 x 0,3355

= 40,26 ft

LE-261


L = 1 x 13 x 0,3355

Pipa lurus

L = 40 ft


L = 1 x 62 x 0,3355

= 4,3615 ft

= 20,801 ft

∑L = 110,6228 ft fV 2 ∑ L

Total friction loss : ∑ F =

=

(Foust,1980)

2g c D

(0,006)(1,9649) 2 (110,6228) = 0,1187 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,3355)


g P2 − P1 ∆v 2 + ∆z + + ΣF 2 × gc × α ρ gc

(Foust,1980)


  + 0,1187 ft.lbf/lbm 

= 20,1187 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80% Daya pompa : P = ρQWs/η

(78,68 lbm / ft 3 )(0,1737 ft 3 / s )(20,1187 ft.lbf / lbm) = 0,8 = 343,6957 ft.lbf/s x

1Hp = 0,6249 Hp 550ft.lbf / s

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 Hp

LE-262

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS 1. Screening (SC) Fungsi

: menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: bar screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : stainless steel

Ukuran bar: Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Bar clear spacing = 20 mm Slope

= 30°

Kondisi operasi: - Temperatur

= 30°C

- Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3

- Laju alir massa (F)

= 29.033,4217 kg/jam

- Laju alir volume (Q)=

(Perry, 1997)

29.033,4217 kg/jam x 1 jam/3600 s = 0,0081 m3/s 995,68 kg/m 3

Direncanakan ukuran screening: Panjang

= 2m

Lebar

= 2m 2m

20 mm 2m

20 mm

LD. 1 Spesifkasi screening

LE-263

Misalkan, jumlah bar = x Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5 ≈ 50 buah Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat Head loss (∆h) =

Q2 2

2 g Cd A 2

2

(0,0081 ) 2 = 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04 ) 2

= 2,234 . 10-6 m dari air

2. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi Bahan kontruksi

: beton kedap air

Kondisi operasi Temperatur

= 30oC

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 29.033,4217 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

Laju air volumetrik,

=

29.033,4217 kg/jam x 1 jam/3600 s = 0,0081 m3/s 3 995,68 kg/m

= 17,1523 ft3/min

LE-264

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) :

υ 0 = 1,57 ft/min

atau 8 mm/s

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki

= 12 ft

Lebar tangki

= 2 ft

Kecepatan aliran

=v =

Desain panjang ideal bak :

Q 17,1523 ft 3 /min = = 0,7147 ft/min At 12 ft x 2 ft  h L = K   υ0

  v 

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 12 ft. Maka :

L = 1,5 (12/1,57) . 0,7147 = 8,1938 ft

Diambil panjang bak = 9 ft

Uji desain : Waktu retensi (t) : t 

Va panjang x lebar x tinggi  Q laju volumetrik

LE-265

=

9 x 2 x 12 ft 3 17,1523 ft 3 / min

=

12,5931

menit Desain diterima, dimana t diizinkan 6 – 15 menit

Surface loading :

(Kawamura, 1991)

Q laju volumetrik = A luas permukaan masukan air

=

17,1523 ft 3 /min (7,481 gal/ft 3 ) = 7,1287 gpm/ft 2 2 ft x 9 ft

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : ∆h = K v2 2g

= 0,12 x

[17,1523 ft 3 /min .( 1 min/60 s).(1 m/3,2808 ft)]2 = 1,5886.10 −5 m 2 2 .(9,8 m/s )

3. Clarifier (CL) Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

Kondisi operasi Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

LE-266

Laju massa air (F1)

= 29.033,4217 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 1,4517 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,7839 kg/jam

Laju massa total, m

= 29.035,6573 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2,71 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas Na2CO3

= 2,533 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas air

= 0,995 gr/ml

(Perry, 1999)

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-5 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, Settling time = 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,

ρ=

(29.035,6573) 29.033,4217 1,4517 0,7839 + + 995,68 2710 2533

Volume cairan, V =

29.033,4217 kg/jam × 1 jam = 29,16 m 3 995,7278

V = 1/4 π D2H 4V 1 / 2  4 × 29,16  D= ( ) =  πH  3,14 × 3 

1/ 2

Maka, diameter clarifier = 4 m Tinggi clarifier = 1,5 D = 6 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik

= 995,7278 kg/m3

= 3,52 m

LE-267

Phid = ρ x g x l = 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m = 29,2744 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 29,2744 kPa + 101,325 kPa = 130,5994 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (130,5994) kPa = 137,1294 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (137,1294 kPa) (4 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(137,1294 kPa) = 0,0035 m = 0,1363 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1363 in + 1/8 in = 0,2613 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (4)2 = 0,0955 kW = 0,1281 hp = 1/4 hp

4.

Sand Filter (SF) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari klarifier

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi : Temperatur

= 30°C

LE-268

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 29.033,4217 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1997)

Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki

Perhitungan: a. Volume tangki Volume air, Va =

29.033,4217 kg/jam × 0,25 jam = 7,2898 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki = 1,2 × 7,2898 m3 = 8,7478 m3 Volume total, Vt = (1+1/3)x 8,7478 = 11,6638 m3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4

1 πD 2 H 4 1 4  11,6638 m 3 = πD 2  D  4 3  1 11,6638 m 3 = πD 3 3 V=

Maka:, D = 2,23 m H = 2,97 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,23 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H Tinggi tutup =

1 x(2,23 m) = 0,5584 m 4

Tinggi tangki total = 2,97 + 2(0,5584) = 4,0868 m d. Tebal shell dan tutup tangki Tinggi penyaring

= 1/4 x 2,97 = 0,7425 m


7,2898 m 3 x 2,97 m = 2,4818 m 8,7478 m 3

= 4:1

LE-269

= ρxgxl

P air

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,4818 m = 24,2166 kPa P penyaring

=ρxgxl = 2089,5 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7425 m = 15,246 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 24,2166 kPa + 15,246 kPa + 101,325 kPa = 140,7876 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (140,7876 kPa) = 147,827 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (140,7876 kPa) (2.29 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(140,7876 kPa) = 0,0023 m = 0,0933 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0933 in + 1/8 in = 0,2183 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

5.

Tangki Utilitas -01 (TU-201) Fungsi

: menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar



= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 29.033,4217 kg/jam

LE-270

= 995,68 kg/m3

Densitas air

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 6 jam = 20 %

Faktor keamanan


29.033,4217 kg/jam × 6 jam = 174,9563 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 174,9563 m3 = 209,9476 m3

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3

1 πD 2 H 4 1 3  209,9476 m 3 = πD 2  D  4 2  3 209,9476 m 3 = πD 3 8 V=

Maka, D = 5,63 m H = 8,44 m Tinggi air dalam tangki =

174,9563 m 3 x 8,44 m = 7,04 m 209,9476 m 3

c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,04 m = 68,6498 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 68,6498 kPa + 101,325 kPa = 169,9748 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (169,9784 kPa) = 178,4735 kPa

LE-271

Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (178,4735 kPa) (6,22 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(178,4735 kPa) = 0,00721 m = 0,2838 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,2838 in + 1/8 in = 0,4088 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

6.

(Brownell,1959)

Tangki Utilitas -02 (TU-202) Fungsi

: menampung air untuk didistribusikan ke domestik

Bentuk




= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 900 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan

= 20 %


900 kg/jam × 24 jam = 21,6937 m3 995,68 kg/m3


c. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3

LE-272

1 2 πD H 4 1 3  26,0325 m3 = πD 2  D  4 2  3 26,0325 m3 = πD3 8 V=

Maka, D = 2,81 m H = 4,21 m Tinggi air dalam tangki =

21,6937 m 3 x 4,21 m = 3,51 m 26,0325m 3

c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,51 m = 34,2327 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 34,2327 kPa + 101,325 kPa = 135,5577 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (135,5577 kPa) = 142,3355 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (142,3355 kPa) (1,35m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(142,3355 kPa) = 0,00287 m = 0,1128 in

t=


(Brownell,1959)

LE-273

7. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal



= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 18.832,9487 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam = 20 %

Faktor keamanan

Perhitungan: a. Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: o Diameter penukar kation

= 3 ft = 0,9144 m

o Luas penampang penukar kation

= 9,62 ft2

o Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,762 m Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H Tinggi tutup =

1 x(0,9144 m) = 0,228 m 4

Tinggi tangki total = 0,9144 + 2(0,228) = 2,06 m

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatis P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,762 m = 7,4354 kPa

= 4:1

LE-274

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,4354 kPa+ 101,325 kPa = 108,7604 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604) = 114,1985kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (114,1985kPa) (0,9144 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,1985 kPa) = 0,00075 m = 0,0295 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0295 in + 1/8 in = 0,1545 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

8.

Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal



= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 18.832,9487 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

Perhitungan

= 20 %

(Perry, 1997)

LE-275

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

= 3 ft = 0,9144 m

o Luas penampang penukar anion

= 9,62 ft2

o Tinggi resin dalam penukar anion

= 2,5 ft = 0,762 m

Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H Tinggi tutup =

= 4:1

1 x(0,9144 m) = 0,228 m 4

Tinggi tangki total = 0,9144 + 2(0,228) = 2,06 m b. Tebal tangki Tekanan hidrostatis P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,762 m = 7,4354 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,4354 kPa+ 101,325 kPa = 108,7604 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604) = 114,1985kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (114,1985kPa) (0,9144 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,1985 kPa) = 0,00075 m = 0,0295 in

t=


LE-276

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

9. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-201) Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C

Kondisi operasi: 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

= 1,4517 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 %

= 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan: a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

1,4517 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 2,5561 m3 3 0,3 × 1363 kg/m


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

1 πD 2 H 4 1 3  3,0674 m 3 = πD 2  D  4 2  3 3,0674 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 1,3759 m ; H = 2,0639 m

LE-277

Tinggi cairan dalam tangki

=

2,5561 x 2,0639 = 1,7199 m 3,0674

b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P = ρx g x l = 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,7199 m = 22,9738 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 22,9738 kPa + 101,325 kPa = 124,2988 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (124,2988 kPa ) = 130,5138 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)


t=


(Brownell,1959)

c. 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 1,3759 m = 0,4586 m = 1,5475 ft

E/Da = 1

; E

= 0,4586 m

L/Da = ¼

; L

= 1/4 x 0,4586 m = 0,1147 m

W/Da = 1/5 ; W

= 1/5 x 0,4586 m = 0,0917 m

J/Dt

= 1/12 x 1,3759 m = 0,1147 m

= 1/12 ; J

dengan : Dt

= diameter tangki

LE-278

Da

= diameter impeller

E


L


W


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, ρ N (D a )2 μ

N Re =

N Re =

(Geankoplis, 1997)

(85,0898)(1)(1,5475)2 6,72 ⋅ 10

−4

= 2,867.10 5

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K .n 3 .D a ρ P= T gc

(McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

5

6,3 (1 put/det) 3 .(1,5475 ft) 5 (85,0898 lbm/ft 3 ) 1 hp x 2 550 ft lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 0,2337 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,2337 = 0,2921 HP 0,8

Maka daya motor yang dipilih ½ HP

10. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-202) Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk




= 30°C

LE-279

Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan

= 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3

= 0,7839 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 %

= 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,7839 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 1,4178 m3 0,3 × 1327 kg/m 3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 1,4178 m3 = 1,7013 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

1 πD 2 H 4 1 3  1,7013 m 3 = πD 2  D  4 2  3 1,7013 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 1,1305 m ;

H = 1,6958 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

1,4178 x1,6958 = 1,4131 m 1,7013

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P

= ρx g x l = 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,4131 m = 18,3773 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 18,3773 kPa + 101,325 kPa = 119,7023 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (119,7023 kPa) = 125,6874 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

LE-280


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (125,6874 kPa) (1,25 m) = 2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(125,6874 kPa) = 0,0010 m = 0,0401 in

t=


(Brownell,1959)

c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah


= 1/3 x 1,1305 m = 0,3768 m = 1,2362 ft

E/Da = 1

; E

= 0,3768 m

L/Da = ¼

; L

= 1/4 x 0,3768 m = 0,0942 m

W/Da = 1/5 ; W

= 1/5 x 0,3768 m = 0,0754 m

J/Dt

= 1/12 x 1,1305 m = 0,0942 m

= 1/12 ; J

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W


J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967

Bilangan Reynold, N Re =

N Re

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

2 ( 82,8423)(1)(1,2362 ) =

3,69 ⋅ 10

−4

= 3,43 .10 5

LE-281

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: P=

K T .n 3 .D a ρ gc

KT

= 6,3

5

( McCabe,1999) (McCabe,1999)

6,3.(1 put/det) 3 .(1,2362 ft) 5 (82,8423 lbm/ft 3 ) 1 Hp x 2 550 ft lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 0,0852 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,0852 = 0,1065 HP 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/8 HP

11.

Tangki Pelarutan Asam Sulfat [H2SO4] (TP-203) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat (H2SO4)

Bentuk




= 30°C

Tekanan

= 1 atm

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 % (% berat) Laju massa H2SO4

= 1,3256 kg/jam

Densitas H2SO4 50 %

= 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1997)


1,3256 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 1,7980 m3 3 0,5 × 1061,7 kg/m


LE-282

1 πD 2 H 4 1 3  2,1576 m 3 = πD 2  D  4 2  3 2,1576 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 1,22 m ; H = 1,84 m Tinggi cairan dalam tangki

=

1,7980 x1,84 = 1,53 m 2,1576

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρx g x l = 1061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,53 m = 15,9150 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 15,9150 kPa + 101,325 kPa = 117,2400 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (117,2400 kPa) = 123,1020 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (123,1020 kPa) (1,48 m) = 2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(123,1020 kPa) = 0,00108 m = 0,0425 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0425 in + 1/8 in = 0,11675 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah


= 1/3 x 1,22 m = 0,41 m = 1,34 ft

E/Da = 1

= 1 x 0,41

; E

= 0,41 m

(Brownell,1959)

LE-283

L/Da = ¼

; L

= 1/4 x 0,41 m = 0,10 m

W/Da = 1/5 ; W

= 1/5 x 0,41 m = 0,08 m

J/Dt

= 1/12 x 1,22 m = 0,10 m

= 1/12 ; J

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W


J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 50 % = 3,5 ⋅ 10-3 lbm/ft⋅detik

(Kirk Othmer, 1967)


N Re

ρ N (D a )2 μ

2 ( 66,2801)(1)(1,34 ) =

3,5 ⋅ 10 −3

(Geankoplis, 1997) = 3,4.10 4

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K .n 3 .D a ρ P= T gc 5

KT

( McCabe,1999)

= 6,3

(McCabe,1999)

6,3.(1 put/det) 3 .(1,34 ft) 5 (66,2801 lbm/ft 3 ) 1hp P= x 2 550 ft.lbf/det 32,17 lbm.ft/lbf.det = 0,1013 HP Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,1013 = 0,1265 HP 0,8

Maka daya motor yang dipilih ¼ HP

12. Tangki Pelarutan NaOH (TP-204)

LE-284

Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C


= 30°C

Tekanan

= 1 atm

NaOH yang dipakai berupa larutan 50 % (% berat) Laju alir massa NaOH

= 8,0997 kg/jam

Densitas larutan NaOH 4%

= 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1999)

Perhitungan a. Ukuran Tangki Volume larutan, (V1) = Volume tangki

(8,0997 kg/jam)(24 jam/hari)(30 hari) = 7,6835 m3 3 (0,5)(1518 kg/m )

= 1,2 x 7,6835 m3 = 9,2203 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

1 πD 2 H 4 1 3  9,2203 m 3 = πD 2  D  4 2  3 9,2203 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 1,99 m ; H = 2,98m Tinggi cairan dalam tangki

=

7,6835 x 2,98 = 2,48 m 9,2203

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P

= ρx g x l = 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,48 m = 36,9263 kPa

LE-285

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 36,9263 kPa + 101,325 kPa = 138,2513 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (138,2513 kPa) = 145,1638 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959) (Brownell,1959)


t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0814 in + 1/8 in = 0,2064 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 1,99 m = 0,66 m = 2,17 ft E/Da = 1

; E = 0,66 m

L/Da = ¼

; L = 1/4 x 0,66 m = 0,17 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,66 m = 0,13 m J/Dt

= 1/12 ; J = 1/12 x 1,99 m = 0,17 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W


J

= lebar baffle

(Brownell,1959)

LE-286

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, ρ N (D a )2 μ

N Re = N Re

(Geankoplis, 1997)

2 ( 94,7662 )(1)(2,17 ) =

4,302 ⋅ 10 − 4

= 1,04.10 6

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ P= gc

( McCabe,1999)

KT

(McCabe,1999)

5

= 6,3

6,3.(1 put/det) 3 .(2,17 ft) 5 (94,7662 lbm/ft 3 ) 1hp P= x 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 1,6295 HP Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

1,6295 = 2,0369 HP 0,8

Maka daya motor yang dipilih 3 HP 13. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-205) Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]

Bentuk




= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan

= 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat) Laju massa Ca(ClO)2

= 0,0026 kg/jam

Densitas Ca(ClO)2 70 %

= 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3


= 90 hari

(Perry, 1997)

LE-287

= 20 %

Faktor keamanan


0,0026 kg/jam × 24jam/hari × 90 hari = 0,0062 m3 3 0,7 × 1272 kg/m


1 πD 2 H 4 1 3  0,0075 m 3 = πD 2  D  4 2  3 0,0075 m 3 = πD 3 8 V=


=

(0,0062) x0,28 = 0,23 m (0,0075)

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,23 m = 2,8865 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 2,8865 kPa + 101,325 kPa = 104,2115 kPa

Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (104,2115 kPa) = 109,4225 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa Tebal shell tangki:

LE-288

PD 2SE − 1,2P (109,4225 kPa) (0,14 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(109,4225 kPa)

t=

= 0,00015 m = 0,00572 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0057 in + 1/8 in = 0,1307 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,19 m = 0,06 m = 0,2 ft E/Da = 1

; E = 0,06

L/Da = ¼

; L = 1/4 x 0,06 m = 0,02 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,06 m = 0,01 m J/Dt

= 1/12 ; J = 1/12 x 0,19 m = 0,02 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W


J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas kaporit

= 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967)


N Re =

ρ N ( D a )2 µ

(Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1983)

(79,4088)(1)(0,2)2 6,7194 ⋅ 10

−4

= 4,85.10 3

LE-289

NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: P=

K T .n 3 .D a ρ N Re g c

KT

= 6,3

5

P=

6,3.(1 put/det) 3 .(0,2 ft) 5 (79,4088 lbm/ft 3 ) 1hp x 3 2 550 ft.lbf/det (2,82.10 )(32,17 lbm.ft/lbf.det )

= 1,99.10 −9 HP Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

1,99.10 −9 = 2,48 .10-9 HP 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/20 HP 14. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 40°C menjadi 10°C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Jumlah unit

: 1 unit

Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)

= 40°C = 104°F

Suhu air keluar menara (TL1)

= 10°C = 50°F

Suhu udara (TG1)

= 28°C = 82,4°F

Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, Tw = 78°F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,022 kg uap air/kg udara kering Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,25 gal/ft2⋅menit Densitas air (40°C)

= 994,54 kg/m3

Laju massa air pendingin

= 156.639,5456 kg/jam

(Perry, 1999)

Laju volumetrik air pendingin = 156.639,5456 / 994,54 = 157,4994 m3/jam Kapasitas air, Q = 157,4994 m3/jam × 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam = 693,4440 gal/menit Faktor keamanan = 20% Luas menara, A = 1,2 x (kapasitas air/konsentrasi air) = 1,2 x (693,4440 gal/menit)/(1,25 gal/ft2. menit)

LE-290

= 665,7063 ft2 Laju alir air tiap satuan luas (L) =

(156.639,5456 kg/jam).(1 jam).(3,2808 ft) 2 (665,7063 ft 2 ).(3600 s).(1 m 2 )

= 0,7035 kg/s.m2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,5862 kg/s.m2 Perhitungan tinggi menara : Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis, 1997 : Hy1 = (1,005 + 1,88 x 0,022).103 (28 – 0) + 2,501.106 (0,022) = 84,3200.103 J/kg Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis, 1997 : 0,5849 . (Hy2 – 84,320.103) = 0,7019 (4,187.103).(40 – 30) Hy2 = 134,5641 .103 J/kg 600

entapi.10^-3

500 400 garis kesetimbangan

300

garis operasi

200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

suhu

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Ketinggian menara, z =

G M.kG.a.P

Hy 2

.

∫

Hy1

dHy Hy * − Hy

(Geankoplis, 1997)

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin hy

hy*

1/(hy*-hy)

150

180

0.03333

170

220

0.02000

LE-291

210

330

0.00833

245.10088

462

0.00461

0.035 0.03

1/(hy*-hy)

0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 100

150

200

250

300

hy

Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3:

Hy 2

∫

Hy1

dHy Hy * − Hy

= 1,4575

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997). Maka ketinggian menara , z =

0,5849(1,4575) 29 (1,207.10-7)(1,013.105)

= 2,4 m Diambil

performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry, 1999,

diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft2. Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 × 665,7063 ft2 = 19,9712 HP Digunakan daya standar 20 HP

15.

Deaerator (DE) Fungsi

: menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

LE-292


= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 48.965,6667 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 1 hari = 20 %

Faktor keamanan

Perhitungan: a. Ukuran tangki Volume air, V1 =

48.965,6667 kg/jam × 24jam/hari × 1 hari = 1180,2748 m3 3 995,68 kg/m


1 πD 2 H 4 1 3  1416,3297 m 3 = πD 2  D  4 2  3 1416,3297 m 3 = πD 3 8 V=


=

1180,2748 x15,95 = 13,29 m 1416,3297

a. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 10,63 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 x 10,63 m = 2,6587 m 4

Tinggi tangki total = 10,63 + 2(2,6587) = 15,9524 m b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 13,29 m

(Brownell,1959)

LE-293

= 129,7150 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 129,7150 kPa + 101,325 kPa = 231,04 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesign = (1,05) (231,04 kPa) = 242,592 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.208,714 kPa

(Brownell,1959)


t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,7294 in + 1/8 in = 0,8544 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1 in.

16.

Ketel Uap (KU) Fungsi

: menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: water tube boiler

Bahan konstruksi : carbon steel

Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 310°C Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 570,7743 Btu/lbm Kebutuhan uap = 37.665,8974 kg/jam = 83.039,5234 lbm/jam

Perhitungan: Menghitung Daya Ketel Uap W =

34 ,5 × P × 970 ,3 H

LE-294

dimana: P = daya boiler, hp W = kebutuhan uap, lbm/jam H = kalor laten steam, Btu/lbm

Maka,

P=

83.039,5234 × 570,7743 = 1415,8724 HP 35,4 × 970,3

Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/HP = 1415,8724 HP × 10 ft2/HP = 14.158,724 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: -

Panjang tube, L = 30 ft

-

Diameter tube 3 in

-

Luas permukaan pipa, a′ = 0,917 ft2/ft

(Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube,

Nt =

A 14.158,724 = = 514,6755 ≈ 515 buah ' 30 × 0,917 L×a

17. Pompa Screening (PU-201) Fungsi

: memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 29.033,4217 kg/jam

= 17,78 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s

LE-295

Laju alir volumetrik (Q) =

17,78 lbm / s = 0,286 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft

Desain pompa : Di,opt

= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,286 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 3,8 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft

Inside sectional area

: 0,2006 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A =

0,286 ft 3 / s = 1,4259 ft/s 0,2006 ft 2

Bilangan Reynold : NRe =

ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm / ft 3 )(1,4259 ft / s )(0,51 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s = 83.255,2787 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 83.255,2787 dan ε/D =

0,00015 ft = 0,00029 0,51 ft

maka harga f = 0,0048

(Timmerhaus,1991)

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α 

= 0,5 (1 − 0 )

1,4259 2 2(1)(32,174 )

= 0,0158 ft.lbf/lbm

LE-296

2 elbow 90° = hf = n.Kf.

1,4259 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c

1,4259 2 v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c Pipa lurus 70 ft = Ff = 4f

= 0,0474 ft.lbf/lbm

= 0,0632 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,0048)

(70)(. 1,4259)2 (0,51).2.(32,174)

= 0,08 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit = hex

 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

1,4259 2 2(1)(32,174 )

Total friction loss : ∑ F

= 0,03 ft.lbf/lbm = 0,2364 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft

32,174 ft / s 2 maka : 0 + (50 ft ) + 0 + 0,2364 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -50,242 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws -50,242 Wp

= - η x Wp = -0,8 x Wp = 62,803 ft.lbf/lbm

LE-297

Daya pompa : P = m x Wp =

1 hp 29.033,4217 lbm / s × 62,858 ft.lbf / lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf / s

= 2,03 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 HP

18. Pompa Sedimentasi (PU-202) Fungsi

: memompa air dari bak pengendapan ke klarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 29.033,4217 kg/jam

= 17,78 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


17,78 lbm / s = 0,286 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft


: 0,2006 ft2

LE-298


0,286 ft 3 / s = 1,4259 ft/s 0,2006 ft 2


ρ ×v× D µ

=

(62,1586 lbm / ft 3 )(1,4259 ft / s )(0,51 ft ) 0,0005 lbm/ft.s

= 83.255,2787 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 83.255,2787 dan ε/D =

0,00015 ft = 0,00029 0,51 ft


(Timmerhaus,1991)


= 0,5 (1 − 0 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

1,4259 2 2(1)(32,174 )

1,4259 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c

1 check valve = hf = n.Kf.

Pipa lurus 70 ft = Ff = 4f

1,4259 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0158 ft.lbf/lbm

= 0,0474 ft.lbf/lbm

= 0,0632 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

2 ( 70 )( . 1,4259) = 4(0,0048) (0,51).2.(32,174)

= 0,08 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )


1,4259 2 2(1)(32,174 )


LE-299


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 30 ft maka : 0 +

32,174 ft / s 2 (30 ft ) + 0 + 0,2364 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -30,2895 ft.lbf/lbm

Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

-30,2895

= -0,8 x Wp

Wp

= 37,8619 ft.lbf/lbm




19. Pompa Alum (PU-203) Fungsi

: memompa air dari tangki pelarutan alum ke klarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 1,4517 kg/jam = 0,0009 lbm/s

Densitas alum (ρ)

= 1363 kg/m3

= 85,0898 lbm/ft3

(Othmer, 1967)

LE-300

Viskositas alum (µ)

= 6,72 10-4 cP


= 4,5158.10-7 lbm/ft.s

0,0009 lbm / s = 1,0448 . 10-5 85,0898 lbm / ft 3

(Othmer, 1967)

ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (1,0448 . 10-5 ft3/s )0,45 ( 85,0898 lbm/ft3)0,13 = 0,0139 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in


: 0,0004 ft2

= 0,0338 ft

1,0448.10 −5 ft 3 / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,0261 ft/s 0,0004 ft 2 Bilangan Reynold : NRe =

ρ ×v× D µ

(85,0898 lbm / ft 3 )(0,0261 ft / s )(0,0224 ft ) = 4,5158.10 -7 lbm/ft.s = 74,1385 (Laminar) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 74,1385 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,002 0,0224 ft

maka harga f = 0,08


(Timmerhaus,1991)

LE-301

= 0,5 (1 − 0 )


0,02612 2(1)(32,174 )

= 5,3011 . 10-6 ft.lbf/lbm

0,02612 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c



= 1,5903 . 10-5 ft.lbf/lbm

0,02612 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 2,1204. 10-5 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

2 ( 70 )( . 0,0261) = 4(0,08) (0,51).2.(32,174)

= 1,0594 . 10-2 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

0,02612 2(1)(32,174 )

= 1,0602 . 10-2 ft.lbf/lbm


= 1,0647 . 10-2 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 124,9508 kPa = 2609,6667 lbf/ft² P2 = 130,5994 kPa = 2727,6398 lbf/ft² ;

∆P

ρ

= 1,3865 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft maka 0+

: 2

32,174 ft / s (20 ft ) + 1,3865 ft.lbf / lbm + 1,0647 .10 −2 ft.lbf / lbm + Ws = 0 2 32,174 ft.lbm / lbf .s

Ws = -21,5571 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

LE-302

-21,5571 = -0,8 x Wp Wp



1 hp 1,4517 lbm / s × 26,9464 ft.lbf / lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf / s

= 4,36 . 10-5 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP

20. Pompa Soda Abu (PU-204) Fungsi

: memompa air dari tangki pelarutan soda abu ke klarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 0,7839 kg/jam = 0,0005 lbm/s

Densitas soda abu (ρ)

= 1327 kg/m3

Viskositas soda abu (µ) = 3,69 10-4 cP Laju alir volumetrik (Q) =

= 82,8423 lbm/ft3

(Othmer, 1967)

= 2,4797.10-7 lbm/ft.s

(Othmer, 1967)

0,0005 lbm / s = 6,3024 . 10-6 3 82,8423 lbm / ft

ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (6,3024 . 10-6 ft3/s )0,45 ( 82,8423 lbm/ft3)0,13 = 0,03 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,02 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,03 ft

LE-303

: 0,0004 ft2

Inside sectional area Kecepatan linear, v = Q/A =

6,3024.10 −6 ft 3 / s = 0,0158 ft/s 0,0004 ft 2


ρ ×v× D µ

=

(82,8423 lbm / ft 3 )(0,0158 ft / s )(0,02 ft ) 2,4797.10 -7 lbm/ft.s

= 118.000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 118.000 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,0067 0,02 ft


(Timmerhaus,1991)


=0,5 (1 − 0 )

0,0158 2 2(1)(32,174 )

0,0158 2 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.


0,0158 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 5,7809 . 10-6 ft.lbf/lbm = 7,7159 . 10-6 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,009)

(30)(. 0,0158)2 (0,02).2.(32,174) 2


= 1,929 . 10-6 ft.lbf/lbm

 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c 

= 1,8587 . 10-4 ft.lbf/lbm

LE-304

= (1 − 0 )

0,0158 2 2(1)(32,174 )

= 3,8579 . 10-6 ft.lbf/lbm


= 2,0516 . 10-4 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 2,616 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft 0+

32,174 ft / s 2 (20 ft ) + 2,616 ft.lbf / lbm + 2,0516.10 −4 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

-22,616 = -0,8 x Wp Wp

= 28,270 ft.lbf/lbm




21. Pompa Klarifier (PU-205) Fungsi

: memompa air dari klarfier ke tangki filtrasi

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah


Kondisi operasi :

LE-305

P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 29.033,4217 kg/jam

= 17,78 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


17,78 lbm / s = 0,286 ft3/s 62,1586 lbm / ft 3


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft


: 0,2006 ft2


0,286 ft 3 / s = 1,4259 ft/s 0,2006 ft 2


ρ ×v× D µ

=


= 83.255,2787 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 83.255,2787dan ε/D = maka harga f = 0,0048

Friction loss :

0,000046 ft = 0,00029 0,51 ft (Timmerhaus,1991)

LE-306

 A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α 

= 0,5 (1 − 0 )

1,4259 2 2(1)(32,174 )

= 0,0158 ft.lbf/lbm




1,4259 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0632 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,0048)

(30)(. 1,4259)2 (0,51).2.(32,174)

= 0,0360 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

1,4259 2 2(1)(32,174 )

= 0,0316 ft.lbf/lbm


= 0,1940 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 3,7996 ft.lbf/lbm

∆Z = 50 ft 0+

32,174 ft / s 2 (50 ft ) + 3,4233 ft / lbf / lbm + 0,1940 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

LE-307

-53,617 = -0,8 x Wp Wp

= 67,022 ft.lbf/lbm




22. Pompa Sand Fiter (PU-206) Fungsi

: memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas TU-201

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 29.033,4217 kg/jam

= 17,78 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


17,78 lbm / s = 0,286 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,286 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 3,8 in


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft

LE-308

: 0,2006 ft2

Inside sectional area Kecepatan linear, v = Q/A =

0,286 ft 3 / s = 1,4259 ft/s 0,2006 ft 2


ρ ×v× D µ

=



0,000046 ft = 0,00029 0,51 ft


(Timmerhaus,1991)


= 0,5 (1 − 0 ) 3 elbow 90° = hf = n.Kf.

1,4259 2 2(1)(32,174 )

1,4259 2 v2 = 3(0,75) 2(32,174) 2.g c



1,4259 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0158 ft.lbf/lbm

= 0,0711 ft.lbf/lbm

= 0,0632 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,0048)

(30)(. 1,4259)2 (0,51).2.(32,174)

= 0,036 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )


1,4259 2 2(1)(32,174 )


LE-309


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 141,9076 kPa = 2963,8187 lbf/ft² P2 = 0 kPa = 0 lbf/ft² ;

∆P

ρ

= -47,305 ft.lbf/lbm

∆Z = 50 ft maka 0+

:

32,174 ft / s 2 (30 ft ) − 47,305 ft.lbf / lbm + 0,21775 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

-2,912 = -0,8 x Wp Wp = 3,641 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp =


= 0,1177 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP

23. Pompa Utilitas (PU-207) Fungsi

: memompa air dari tangki Utilitas TU-201 ke tangki Kation

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah


Kondisi operasi : P = 1 atm

LE-310

T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 18.832,9487 kg/jam

= 11,5333 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


11,5333 lbm / s = 0,1855 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,1855 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 3,13 in


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft


: 0,2006 ft2


0,1855 ft 3 / s = 0,3276 ft/s 0,2006 ft 2


ρ ×v× D µ

=


= 54.004,74 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 54.004,74 dan ε/D = maka harga f = 0,0048

Friction loss :

0,000046 ft = 0,00029 0,51 ft (Timmerhaus,1991)

LE-311


= 0,5 (1 − 0 )

0,3276 2 2(1)(32,174 )

= 0,0066 ft.lbf/lbm



= 0,0199 ft.lbf/lbm

0,3276 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0266 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,0048)

(30)(. 0,3276)2 (0,51).2.(32,174)

= 0,0152 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

0,3276 2 2(1)(32,174 )

= 0,0133 ft.lbf/lbm


= 0,0816 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 171,9231 kPa = 3590,7087 lbf/ft² P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ; ∆Z = 30 ft

∆P

ρ


LE-312

maka 0+

:



= - η x Wp

-9,513 = -0,8 x Wp Wp = 11,892 ft.lbf/lbm



= 0,2494 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP 24. Pompa Kation (PU-211) Fungsi

: memompa air dari tangki kation ke tangki anion

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 18.832,9487kg/jam

= 11,5333 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


12,0444 lbm / s = 0,1855 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,1855 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13

(Timmerhaus,1991)

LE-313

= 3,13in


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft


: 0,2006 ft2

0,1855 ft 3 / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,3276 ft/s 0,2006 ft 2 Bilangan Reynold : NRe =

ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm / ft 3 )(0,3276 ft / s )(0,51 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s = 54.004,74 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 54.004,74 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,00029 0,51 ft


(Timmerhaus,1991)

Friction loss :  A2  v 2  1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − A1  2α 

0,3276 2 = 0,5 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

0,3276 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c

0,3276 2 v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f

∆L.v 2 D.2.g c

= 0,0066 ft.lbf/lbm

= 0,0199 ft.lbf/lbm

= 0,0266 ft.lbf/lbm

LE-314

= 4(0,0048)

(30)(. 0,3276)2 (0,51).2.(32,174)

= 0,0152 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

0,3276 2 2(1)(32,174 )

= 0,0133 ft.lbf/lbm


= 0,0816 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ


∆Z = 30 ft maka

:

32,174 ft / s 2 (30 ft ) − 20,568 ft.lbf / lbm + 0,0816 ft.lbf / lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -9,513 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

-9,513 = -0,8 x Wp Wp = 11,892 ft.lbf/lbm




LE-315

25. Pompa Anion (PU-213) Fungsi

: memompa air dari tangki anion ke deaerator

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 18.832,9487 kg/jam

= 11,5333 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


11,5333 lbm / s = 0,1855 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


: 3 ½ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in = 0,3 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,33 ft


: 0,0687 ft2


0,1855 ft 3 / s = 2,7008 ft/s 0,0687 ft 2


ρ ×v× D µ

=


= 92.248,4075 (Turbulen)

LE-316

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 92.248,4075 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,00051 0,3 ft


(Timmerhaus,1991)


= 0,5 (1 − 0 )


= 0,0567 ft.lbf/lbm

2,7008 2 v2 = 3(0,75) 2(32,174) 2.g c



2,7008 2 2(1)(32,174 )

= 0,2551 ft.lbf/lbm

2,7008 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,2267 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,005)

(30)(. 2,7008)2 = 0,23 ft.lbf/lbm (0,51).2.(32,174) 2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

2,7008 2 2(1)(32,174 )

= 0,1134 ft.lbf/lbm


= 0,8819 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

LE-317

∆Z = 40 ft maka : 32,174 ft / s 2 (40 ft ) + 0 + 0,8819 ft.lbf / lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 82,802 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

- 82,802 = -0,8 x Wp Wp




= 2,1515 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 HP 26. Pompa H2SO4 (PU-210) Fungsi

: memompa dari tangki pelarutan H2SO4 ke tangki kation

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 1.3256 kg/jam = 0,0008 lbm/s

Densitas NaCl (ρ)

= 1061,7 kg/m3 = 66,2861 lbm/ft3

Viskositas NaCl (µ)

= 5,2 . 10-8 cP = 3,494 .10-3 lbm/ft.s


0,0008 lbm / s = 1,2791 . 10-5 3 66,2861lbm / ft

(Othmer, 1967) (Othmer, 1967) ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

LE-318

= 3,9 (1,2791 . 10-5 ft3/s )0,45 ( 66,2861 lbm/ft3)0,13 = 0,0025 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,02 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in


: 0,0004 ft2

= 0,03 ft

1,2791.10 −5 ft 3 / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,03 ft/s 0,0004 ft 2 Bilangan Reynold : NRe =

ρ ×v× D µ

(66,2861 lbm / ft 3 )(0,03 ft / s )(0,02 ft ) = 3,4942.10 -3 lbm/ft.s = 13,02 (Laminar) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 13,02, maka harga f = 0,06

(Timmerhaus,1991)


=0,5 (1 − 0 )

0,03 2 2(1)(32,174 )



0,03 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 7,9457 . 10-6 ft.lbf/lbm = 2,3837 . 10-5 ft.lbf/lbm = 3,1783 . 10-5 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,06)

(30)(. 0,03)2 (0,07 ).2.(32,174)

= 5,1042 . 10-3 ft.lbf/lbm

LE-319

2


 A1  v2  = 1 − A2  2.α .g c  0,03 2 = (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )

= 1,5891 . 10-5 ft.lbf/lbm


= 5,1836 . 10-3 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 2,745 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft maka 0+

: 2

32,174 ft / s (20 ft ) + 2,745 ft.lbf / lbm + 5,1836 .10 −3 ft.lbf / lbm + Ws = 0 2 32,174 ft.lbm / lbf .s

Ws = -22,75 ft.lbf/lbm

Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

-22,75 = -0,8 x Wp Wp

= 28,438 ft.lbf/lbm




27. Pompa NaOH (PU-212) Fungsi

: memompa dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion

LE-320

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 8,0997 kg/jam = 0,005 lbm/s

Densitas NaOH (ρ)

= 1518 kg/m3

Viskositas NaOH (µ)

= 0,0004302 cP = 2,8909.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)


= 94,7662 lbm/ft3

0,005 lbm / s = 5,234 . 10-5 3 94,7662 lbm / ft

(Othmer, 1967)

ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (5,234 . 10-5 ft3/s )0,45 ( 94,7662 lbm/ft3)0,13 = 0,08 in


: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,02 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in


: 0,0004 ft2

= 0,03 ft


5,234.10 −5 ft 3 / s = 0,1309 ft/s 0,0004 ft 2


ρ ×v× D µ

=

(94,7662 lbm / ft 3 )(0,1309 ft / s )(0,02 ft ) 2,8909.10 -7 lbm/ft.s

= 961.560,0058 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5

LE-321

Pada NRe = 961.560,0058 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,0067 0,02 ft


(Timmerhaus,1991)


=0,5 (1 − 0 )


0,1309 2 2(1)(32,174 )

0,1309 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c


0,1309 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c


∆L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c 2 ( 30)( . 0,1309) = 4(0,009) (0,07 ).2.(32,174)

= 1,282 . 10-2 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

0,1309 2 2(1)(32,174 )


= 2,661 . 10-4 ft.lbf/lbm = 1,4151 . 10-2 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ dimana : v1 = v2 P1 = 138,7889 kPa = 2898,6814 lbf/ft²

(Geankoplis,1997)

LE-322

P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ;

∆P

ρ

= -6,499 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft maka 0+

: 2

32,174 ft / s (20 ft ) − 6,499 ft.lbf / lbm + 1,4151.10 −2 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

-13,515 = -0,8 x Wp Wp

= 16,893 ft.lbf/lbm




28. Pompa Deaerator (PU-217) Fungsi

: memompa air dari tangki deaerator ke ketel uap

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 48.965,6667 kg/jam

= 29,9865 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


29,9865 lbm / s 62,1586 lbm / ft 3

= 0,4824 ft3/s

LE-323


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


: 3 ½ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in = 0,3 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,33 ft


: 0,0687 ft2


0,4824 ft 3 / s = 0,0488 ft/s 0,0687 ft 2


ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm / ft 3 )(0,0488 ft / s )(0,3 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s = 1665,5962 (Laminar) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 1665,5962 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,00029 0,3 ft


(Timmerhaus,1991)



0,0488 2 = 0,5 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )

= 1,8478 . 10-5 ft.lbf/lbm

0,0488 2 v2 = 3(0,75) 2(32,174) 2.g c

= 8,3149 . 10-5 ft.lbf/lbm

LE-324


0,0488 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 7,3910 . 10-5 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c 2 ( 30)( . 0,0488) = 1,4549 . 10-4 = 4(0,0097) (0,3).2.(32,174)

ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

1 Tee = hf = n.Kf.

0,0488 2 2(1)(32,174 )

0,0488 2 v2 = 1(1) 2(32,174) 2.g c




(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 232,9286 kPa = 4864,7411 lbf/ft² P2 = 689,4733 kPa = 14.400,0277 lbf/ft² ;

∆P

ρ

= -153,0355 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft maka

:

32,174 ft / s 2 (20 ft ) + 153,0355 ft.lbf / lbm + 3,9494 .10 −4 ft.lbf / lbm + Ws = 0 0+ 2 32,174 ft.lbm / lbf .s Ws = -174,0359 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws -174,0359

= - η x Wp = -0,8 x Wp

LE-325

Wp

= 217,5448 ft.lbf/lbm




29. Pompa Tangki Utilitas (PU-208) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas TU-201 ke cooling tower

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 9.300,4730 kg/jam

= 5,6956 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


5,6956 lbm / s 62,1586 lbm / ft 3

= 0,0916 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,0916 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 1,2782 in


: 3 ½ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in = 0,3 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,33 ft

LE-326

: 0,0687 ft2



0,0916 ft 3 / s = 1,3338 ft/s 0,0687 ft 2


ρ ×v× D µ

=


= 45.556 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 45.556 dan ε/D =

0,000046 ft = 0,00016 0,3 ft


(Timmerhaus,1991)


= 0,5 (1 − 0 )

1,3338 2 2(1)(32,174 )



1,3338 2 v2 = 2(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0138 ft.lbf/lbm

= 0,0414 ft.lbf/lbm

= 0,11 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,0055)

(30)(. 1,3338)2 (0,51).2.(32,174)

= 0,0617 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

1,3338 2 2(1)(32,174 )

= 0,0276 ft.lbf/lbm

LE-327


= 0,2545 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 175,9645kPa = 3675,1159 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2166,228 lbf/ft² ;

∆P

ρ


∆Z = 40 ft maka 0+

:



= - η x Wp

-15,1761 = -0,8 x Wp Wp

= 18,97 ft.lbf/lbm




30. Pompa Cooling Tower (PU-216) Fungsi

: memompa air dari cooling tower ke proses

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah


Kondisi operasi : P = 1 atm

LE-328

T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 156.639,5456 kg/jam

= 95,9258 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


95,9258 lbm / s 62,1586 lbm / ft 3

= 1,5397 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,065 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft


: 0,2006 ft2


1,5397 ft 3 / s = 7,6754 ft/s 0,2006 ft 2


ρ ×v× D µ

=


= 4,4917 . 105 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 4,4917 . 105 dan ε/D =

0,000046 ft = 9,1014 . 10-5 0,51 ft

maka harga f = 0,0028 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α 

(Timmerhaus,1991)

LE-329

= 0,5 (1 − 0 )


7,6754 2 2(1)(32,174 )

7,6754 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c



7,6754 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,4578 ft.lbf/lbm

= 1,3733 ft.lbf/lbm

= 1,8311 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

2 ( 30)( . 7,6754) = 4(0,0028) (0,51).2.(32,174)

= 0,6086 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

7,6754 2 2(1)(32,174 )




(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 10 ft 0+

32,174 ft / s 2 (10 ft ) + 0 + 5,1863 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

-15,1863 = -0,8 x Wp Wp Daya pompa : P = m x Wp

= 18,929 ft.lbf/lbm

LE-330

=



31. Pompa Tangki Utilitas (PU-209) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas TU-201 ke tangki utilitas TU-202

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 900 kg/jam

= 0,5512 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


0,5512 lbm / s = 0,0089 ft3/s 3 62,1586 lbm / ft


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,0089 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,7956 in


: 3/4 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,07 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in


: 0,00371 ft2


= 0,09 ft

0,0089 ft 3 / s = 2,39 ft/s 0,00371 ft 2

LE-331


=

ρ ×v× D µ (62,1586 lbm / ft 3 )(2,39 ft / s )(0,07 ft ) 1,9371 lbm/ft.s


0,000046 ft = 0,0022 0,07 ft


(Timmerhaus,1991)


=0,5 (1 − 0 )

2,39 2 2(1)(32,174 )



2,39 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0444 ft.lbf/lbm

= 0,1332 ft.lbf/lbm

= 0,1775 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,008)

(30)(. 2,39)2 = 1,2411 ft.lbf/lbm (0,07 ).2.(32,174) 2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )



2

2,39 2 2(1)(32,174 )


LE-332

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ


∆Z = 30 ft maka 0+

:



= - η x Wp

-16,3836 = -0,8 x Wp Wp



1 hp 900 lbm / s × 19,3395 ft.lbf / lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf / s

= 0,0193 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp

32. Pompa Kaporit (PU-214) Fungsi

: memompa dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas TU-202

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 0,0026 kg/jam

= 1,575 . 10-6 lbm/s

Densitas kaporit (ρ)

= 1272 kg/m3

= 79,4088 lbm/ft3

LE-333

Viskositas kaporit (µ)

= 6,7197.10-4 cP


= 4,5156.10-7 lbm/ft.s

1,575 .10 −6 lbm / s 79,4088 lbm / ft 3

= 1,983 . 10-8

ft3/s


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (1,983 .10-8 ft3/s )0,45 ( 79,4088 lbm/ft3)0,13 = 0,0024 in


: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,02 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in


: 0,0004 ft

= 0,03 ft 2


1,983 .10 −8 ft 3 / s = 4,958 . 10-5 ft/s 2 0,0004 ft


ρ ×v× D µ

=

(79,4088 lbm / ft 3 )(4,958 .10 −5 ft / s )(0,02 ft ) 4,5156.10 -7 lbm/ft.s

= 195,434 (Laminar) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 Pada NRe = 195,434 dan ε/D = maka harga f =16/NRe = 0,08

Friction loss :

0,000046 ft = 0,002 0,02 ft (Timmerhaus,1991)

LE-334


=0,5 (1 − 0 )

(4,958 .10 -5 ) 2 2(1)(32,174 )

(2,376.10 −6 ) 2 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2.g c 2(32,174) 1 check valve = hf = n.Kf.


= 1,9098. 10-11 ft.lbf/lbm = 5,7295. 10-11 ft.lbf/lbm

(4,958 .10 -5 ) 2 v2 = 1(2,0) = 7,6393. 10-11 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

2 ( 30).(4,958 .10 -5 ) = 4(0,08) (0,07 ).2.(32,174)

= 1,6358 . 10-8 ft.lbf/lbm

2


 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c  (4,958 .10 −5 ) 2 = (1 − 0) 2(1)(32,174 ) 2

= 3,8197. 10-11 ft.lbf/lbm


= 1,6549 . 10-8 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 6,292 ft.lbf/lbm

∆Z = 40 ft 0+

32,174 ft / s 2 (40 ft ) + 6,292 + 1,6549 .10 −8 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

LE-335

-46,292

= -0,8 x Wp

Wp

= 57,865 ft.lbf/lbm




33. Pompa Utilitas (PU-215) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas TU-202 ke distribusi domestik

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah



= 900 kg/jam

= 0,5512 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s


0,5512 lbm / s = 0,0089 ft3/s 62,1586 lbm / ft 3


= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,0089 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,7956 in


: 3/4 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,07 ft

LE-336

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in

= 0,09 ft


: 0,00371 ft2


0,0089 ft 3 / s = 2,39 ft/s 0,00371 ft 2


ρ ×v× D µ

=



0,000046 ft = 0,0022 0,07 ft


(Timmerhaus,1991)


=0,5 (1 − 0 )

2,39 2 2(1)(32,174 )



2,39 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0444 ft.lbf/lbm

= 0,1332 ft.lbf/lbm

= 0,1775 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,008)

(30)(. 2,39)2 = 1,2411 ft.lbf/lbm (0,07 ).2.(32,174) 2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  = (1 − 0 )

2

2,39 2 2(1)(32,174 )

= 0,0887 ft.lbf/lbm

LE-337


= 1,6849 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ


∆Z = 30 ft maka 0+

:



= - η x Wp

-16,3836 = -0,8 x Wp Wp



1 hp 900 lbm / s × 19,3395 ft.lbf / lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf / s

= 0,0193 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik Polyethyleneterepthalate digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

LE-338

Kapasitas maksimum adalah 175.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT) Harga alat disesuaikan dengan basis 17 Mei 2008 dimana nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah US$ 1= Rp 9.758,-

1. Modal Investasi Tetap 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Biaya Tanah Lokasi Pabrik Biaya tanah pada lokasi pabrik diperkirakan Rp 300.000,-/m2 Luas tanah seluruhnya

= 27.738 m2

Harga tanah seluruhnya = 27.738 m2 × Rp 300.000/m2 = Rp 8.321.400.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus, 1991). Total biaya tanah = 1,05 x Rp 8.321.400.000 = Rp 8.737.470.000,-

Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

Jumlah (Rp)

(Rp/m2) 1

Areal proses

7.087

1.000.000

7.087.000.000

2

Areal produk

1.050

250.000

262.500.000

3

Bengkel

800

250.000

200.000.000

4

Areal bahan baku

900

250.000

225.000.000

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................. (lanjutan) No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

Jumlah (Rp)

(Rp/m2) 5

Pengolahan limbah

900

1.000.000

900.000.000

6

Laboratorium

200

1.000.000

200.000.000

LE-339

7

Stasiun operator

200

300.000

60.000.000

8

Pengolahan air

1.750

1.000.000

1.750.000.000

9

Ruang boiler

200

1.000.000

200.000.000

10

Pembangkit listrik

400

1.000.000

400.000.000

11

Unit pemadam kebakaran

200

150.000

30.000.000

12

Perpustakaan

144

150.000

21.600.000

13

Kantin

225

200.000

45.000.000

14

Parkir

400

60.000

24.000.000

15

Perkantoran

900

1.000.000

900.000.000

16

Daerah perluasan

2.000

300.000

600.000.000

17

Pos keamanan

50

150.000

7.500.000

18

Tempat ibadah

600

150.000

90.000.000

19

Poliklinik

600

150.000

90.000.000

20

Perumahan karyawan

3.500

500.000

1.750.000.000

21

Taman

800

70.000

56.000.000

22

Jalan

1.810

60.000

108.600.000

23

Sarana olah raga

500

70.000

35.000.000

TOTAL

25.216

-

15.742.200.000

Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  m

(Timmerhaus, 1991)

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2008 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2008

LE-340

Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2008 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)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun

Indeks

No.

(Xi)

(Yi)

1

1989

2

Xi.Yi

Xi²

Yi²

895

1780155

3956121

801025

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

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

Sumber: Tabel 6-2 Timmerhaus et al (2004) Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

LE-341

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE–2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14)(28307996) − (27937)(14184) [(14)(55748511) − (27937) 2 ] × [(14)(14436786) − (14184) 2 ]

= 0,98 ≈ 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 (2008)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

(Montgomery, 1992)

Maka : b =

(14)(28307996) − (27937)(14184) 53536 = = 16,8088 3185 (14)(55748511) − (27937) 2

a =

(14184)(55748511) − (27937)(28307996) − 103604228 = = −32528,8 3185 (14)(55748511) − (27937) 2

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 16,8088X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2008 adalah: Y = 16,809(2008) – 32528,8 = 1.223,672 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponensial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4,

LE-342

Timmerhaus et al (2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004) Tabel LE-3. Beberapa Tipe Harga Eksponensial Peralatan Dengan Metode Marshall R. Swift Peralatan

Batasan Ukuran

Satuan

Evaporator

102-104

ft2

0,54

Pompa sentrifugal

0,5-1,5

Hp

0,63

Pompa sentrifugal

1,5-40

Hp

0,09

250-800

gallon

0,27

Ketel, cast iron, jaket

3

Eksponen (m)

Separator

50-250

ft

0,49

Tangki, flat head

102-104

gallon

0,57

Tangki, glass lined

102-103

gallon

0,49

Dryer

10 - 102

ft2

0,40

Reaktor

102 - 103

gallon

0,56

(Sumber : Timmerhaus, 2004 hal. 243)

Contoh perhitungan harga peralatan: a.

Tangki Penyimpanan Ethylene glycol (T – 101) Kapasitas tangki, X2 = 818,8935 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk

harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4, Timmerhaus (2004), faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1.103.

LE-343

Gambar LE.1

Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan (Timmerhaus et al, 2004).

Indeks harga tahun 2008 (Ix) adalah 1.223,672. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 818,8935 m3 adalah : 818,8935 Cx = US$ 6700 × 1

0 , 49

×

1.223,672 1.103

Cx = US$ 198.905.Cx = Rp 1.940.915.214,-/unit Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses No.

Kode

Unit

Ket *)

Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1

T-101

3

I

1.940.915.214

5.822.745.643

2

ST-101

3

I

2.812.824.418

8.438.473.255

3

ST-102

1

I

97.756.812

97.756.812

4

ST-103

6

I

3.235.588.558

19.413.531.350

5

T-102

1

I

1.299.541.564

1.299.541.564

6

T-103

2

I

42.553.712

42.553.712

7

MT-101

1

I

387.978.191

387.978.191

8

R-101

3

I

464.082.971

1.392.248.914

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses...............................................(lanjutan)

LE-344

No.

Kode

Unit

Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

9

R-102

4

466.220.992

1.864.883.967

10

R-103

5

480.463.174

2.402.315.869

11

EJ-101

1

57.184.232

57.184.232

12

V-101

1

391.436.717

391.436.717

13

FP-101

1

297.210.867

297.210.867

14

CR-101

1

324.774.513

324.774.513

15

CF-101

1

33.292.637

33.292.637

16

BE-101

1

180.908.401

180.908.401

17

BC-101

1

175.593.834

175.593.834

18

E-101

1

188.346.901

188.346.901

19

E-102

1

247.959.676

247.959.676

20

E-103

1

419.808.676

419.808.676

21

E-104

1

353.864.112

353.864.112

22

P-101

3

420.000.000

1.260.000.000

Alat Proses Impor

45.146.579.322

22

J-101

2

2.500.000

5.000.000

23

J-102

2

7.500.000

15.000.000

24

J-103

2

5.000.000

10.000.000

25

J-104

2

3.000.000

6.000.000

26

J-105

2

2.500.000

5.000.000

27

J-106

2

2.500.000

5.000.000

28

J-107

2

3.800.000

7.600.000

29

J-108

2

3.800.000

7.600.000

30

J-109

2

3.800.000

7.600.000

Alat Proses Non Impor

68.800.000

Harga Total Alat Proses

113.946.579.322

Tabel L.E.5 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah

LE-345

No

Kode

Unit

Harga/Unit (Rp)

1

SC

1

100.000.000

100.000.000

2

BS

1

65.111.917

65.111.917

3

CL

1

430.759.406

430.759.406

4

SF

1

243.292.773

243.292.773

5

TU-01

1

1.037.947.827

1.037.947.827

6

TU-02

1

1.024.844.380

1.024.844.380

7

CE

1

180.544.126

180.544.126

8

AE

1

246.221.661

246.221.661

9

TP-201

1

430.392.483

430.392.483

10

TP-202

1

167.506.607

167.506.607

11

TP-203

1

641.183.700

641.183.700

12

TP-204

1

1.310.035.195

1.310.035.195

13

TP-205

1

12.335.044

12.335.044

14

CT

1

190.399.467

190.399.467

15

DE

1

394.796.279

394.796.279

16

KU

1

375.588.431

375.588.431

Total Harga peralatan Utilitas Impor

Harga Total (Rp)

6.850.959.296

17

PU-201

2

8.000.000

16.000.000

18

PU-202

2

5.200.000

10.400.000

19

PU-203

2

1.100.000

2.200.000

20

PU-204

2

1.100.000

2.200.000

21

PU-205

2

8.000.000

16.000.000

22

PU-206

2

1.700.000

3.400.000

23

PU-207

2

2.500.000

5.000.000

24

PU-211

2

1.100.000

2.200.000

25

PU-213

2

8.000.000

16.000.000

26

PU-210

2

1.100.000

2.200.000

27

PU-212

2

1.100.000

2.200.000

28

PU-217

2

25.000.000

50.000.000

29

PU-208

2

1.700.000

3.400.000

LE-346

30

PU-216

6

42.071.393

252.428.358

31

PU-209

2

1.100.000

2.200.000

32

PU-214

2

1.100.000

2.200.000

33

PU-215

2

1.100.000

2.200.000

34

Generato

2

95.000.000

190.000.000

r Total Harga peralatan Utilitas Non Impor

580.228.358

Total Harga Peralatan Utilitas

7.431.187.654

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

Biaya transportasi Biaya asuransi Bea masuk PPn PPh Biaya gudang di pelabuhan Biaya administrasi pelabuhan Transportasi lokal Biaya tak terduga Total

= = = = = = = = = =

5% 1% 15 % 10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 0,5 % 0,5 % 43 %

(Timmerhaus, 1991)

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

PPn PPh Transportasi lokal Biaya tak terduga Total

= = = = =

10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 21 %

(Timmerhaus, 1991)

Total harga peralatan proses, utilitas dan pengolahan limbah : = 1,43 x (Rp 45.146.779.332,- + Rp 6.850.959.296,-) + 1,21 x (Rp 68.800.000,- + Rp 580.228.358,-) = Rp 75.142.090.551,-

LE-347

Biaya pemasangan diperkirakan 10 % dari total harga peralatan Biaya pemasangan = 0,1 × Rp 75.142.090.551,- = Rp 7.514.209.055,Harga peralatan terpasang (HPT) = Rp 75.142.090.551,- + Rp 7.514.209.055,= Rp 82.656.299.606,-

Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 13 % dari HPT. (Timmerhaus, 1991) Biaya instrumentasi dan alat kontrol = 0,13 × Rp 82.656.299.606,= Rp 10.745.318.949,-

Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 80 % dari HPT.

(Timmerhaus, 1991)

Biaya perpipaan = 0,8 × Rp 82.656.299.606= Rp 66.125.039.685,-

Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 % dari HPT. Biaya instalasi listrik = 0,1 × Rp 82.656.299.606,= Rp 8.265.629.961,-

(Timmerhaus, 1991)

LE-348

Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 8 % dari HPT.

(Timmerhaus,

1991) Biaya insulasi = 0,08 × Rp 82.656.299.606,= Rp 6.612.503.969,-

Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 % dari HPT.

(Timmerhaus,

1991) Biaya inventaris kantor = 0,01 × Rp 82.656.299.606,= Rp 826.562.996,-

Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 1 % dari HPT. (Timmerhaus, 1991) Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan = 0,01 × Rp 82.656.299.606,= Rp 826.562.996,-

Sarana Transportasi Tabel L.E.6 Biaya Sarana Transportasi No. 1. 2. 3. 4 6. 7.

Jenis Kendaraan Dewan Komisaris Mobil Direktur Mobil Manajer Bus karyawan Truk Ambulance

Unit

Jenis

3 1 5 2 10 1

New Camry Corolla Altis Kijang Innova Bus Truk Minibus

Harga/unit (Rp)

Harga total (Rp)

450.000.000 375.000.000 000 000 200.000.000

1.350.000.000 375.000.000 1.000.000.000 600.000.000 3.400.000.000 200.000.000

300.000.000 340.000.000 200.000.000

LE-349

8.

1 Total

Mobil pemadam k b k

Truk Tangki

360.000.000

360.000.000 7.285.000.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 207.822.588.162,-

2.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

A. Pra Investasi Diperkirakan 7 % dari MITL = 0,07 × Rp 207.822.588.162,-

( Timmerhaus, 1991)

= Rp 14.547.581.171,-

B.

Engineering dan Supervisi

Diperkirakan 8 % dari MITL = 0,08 × Rp 207.822.588.162,-

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 16.625.807.053,-

C. Biaya Kontraktor Diperkirakan 2 % dari MITL = 0,02 × Rp 207.822.588.162,-

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 4.156.451.763,-

D. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 % dari MITL = 0,1 × Rp 207.822.588.162,= Rp 20.782.258.916,Total MITTL = A + B + C + D = Rp 56.112.098.804,-

Total MIT = MITL + MITTL = Rp 207.822.588.162,- + Rp 56.112.098.804,= Rp 263.934.686.966,-

(Timmerhaus, 1991)

LE-350

2. Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari). 2.1 Persediaan Bahan Baku Proses 1. Asam Terepftalat (PTA) Kebutuhan = 19.664,5183 kg/jam Harga

= US$ 0,83/kg

(www.icispricing.com)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 19.664,5183 kg/jam × US$ 0,83/kg = US$ 35.254.548 × Rp 9.758/US$ = Rp 344.013.883.368,2. Etilen Glikol (EG) Kebutuhan = 14.718,5129 kg/jam Harga

= US$ 1,4/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 14.718,5129 kg/jam x US$ 1,4 = US$ 44.508.783 x Rp 9.758/US$ = Rp 434.316.704.608,3. Antimon Trioksida (Sb2O3) Kebutuhan = 11,0485 kg/jam Harga

= US$ 5/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 11,0485 kg/jam x US$ 5 = US$ 119.324 x Rp 9.758/US$ = Rp 1.164.361.640,-

2.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan = 1,4517 kg/jam Harga

= Rp 8.000,-/kg

(CV Rudang Jaya, 2008)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,4517 kg/jam × Rp 8.000,- /kg = Rp 25.085.376,2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 0,7839 kg/jam Harga

= Rp 48.000,-/kg


LE-351

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,7839 kg/jam × Rp 48.000,- /kg = Rp 81.274.752,3. H2SO4 Kebutuhan = 1,3256 kg/jam = 0,9578L/jam Harga

= Rp 365.000,-/L


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari x 0,9578 L/jam × Rp 365.000,- /L = Rp 755.132.254,4. NaOH Kebutuhan = 8,0997 kg/jam Harga

= Rp 10.000,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari x 8,0997 kg/jam × Rp 10.000,- /kg = Rp 174.953.520,5. Kaporit Kebutuhan = 0,0026 kg/jam Harga

= Rp 7.000,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0026 kg/jam × Rp 7.000,-/kg = Rp 39.312,6. Solar Kebutuhan = 1.639,5294 ltr/jam Harga

= Rp 6.450,-/ltr

(Pertamina, 2007)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 894,9453 ltr/jam × Rp 6.450,-/ltr = Rp 12.468.377.920,7. Mikroba Harga

= Rp 1.800.000,- / thn = Rp 600.000 / 3 bln

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah = Rp 793.000.412.749,-

LE-352

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah = Rp 3.172.001.650.997,-

2.3 Kas 2.3.1 Gaji Pegawai Tabel L.E.7 Perincian Gaji Pegawai

Dewan Komisaris

3

Gaji/bulan (Rp) 25.000.000

Direktur

1

20.000.000

20.000.000

Staf Ahli

2

15.000.000

30.000.000

Sekretaris

1

5.000.000

5.000.000

Manajer Pemasaran

1

7.000.000

7.000.000

Manajer Keuangan

1

7.000.000

7.000.000

Manajer Personalia

1

7.000.000

7.000.000

Manajer Teknik

1

7.000.000

7.000.000

Manajer Produksi

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Bagian Penjualan

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Pembelian

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Pembukuan

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Perpajakan

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Kepegawaian

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Humas

1

5.000.000

5.000.000

Jabatan

Jumlah

Jumlah gaji/bulan (Rp) 75.000.000

Tabel L.E.7 Perincian Gaji Pegawai ..............................................................(lanjutan)

Kepala Bagian Mesin

1

Gaji/bulan (Rp) 5.000.000

Kepala Bagian Listrik

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Proses

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Bagian Utilitas

1

5.000.000

5.000.000

Jabatan

Jumlah

Jumlah gaji/bulan (Rp) 5.000.000

LE-353

Kepala Seksi

11

5.000.000

55.000.000

Karyawan Produksi

69

2.000.000

138.000.000

Karyawan Teknik

20

2.000.000

40.000.000

Karyawan Keuangan dan Personalia

9

2.000.000

18.000.000

Karyawan Pemasaran dan penjualan

9

2.000.000

18.000.000

Dokter

1

3.000.000

3.000.000

Perawat

2

1.500.000

3.000.000

Petugas Keamanan

10

1.250.000

12.500.000

Petugas Kebersihan

10

1.000.000

10.000.000

Supir

4

1.000.000

4.000.000

170.750.000

516.500.000

Jumlah

167

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 516.500.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.549.500.000,-

2.3.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 % dari gaji pegawai = 0,1 × Rp 1.549.500.000,= Rp 154.950.000,2.3.3 Biaya Pemasaran Diperkirakan 10 % dari gaji pegawai = 0,1 × Rp 1.549.500.000,= Rp 154.950.000,-

2.3.4 Pajak Bumi dan Bangunan Menurut UU No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997: NJOP (Rp) Objek Pajak Luas (m2) 2 Per m Jumlah Bumi 31.701 100.000 3.170.100.000 8.645.700.000 Bangunan 28.819 300.000 Nilai Jual Objek Pajak (NJOP) sebagai dasar pengenaan PBB000 = Rp 3.170.100.000 + 8.645.700.000

LE-354

= Rp 11.815.800.000,NJOP Tidak Kena Pajak

= Rp 8.100.000,- (Perda Sumatera Utara, 2005)

NJOP untuk penghitungan PBB

= Rp 11.815.800.000 – Rp 8.100.000 = Rp 11.807.700.000,= 20 % × Rp 11.807.700.000,-

Nilai Jual Kena Pajak

= Rp 2.361.540.000,Pajak Bumi dan Bangunan yang Terutang

= 0,5 % × Rp 2.361.540.000,= Rp 11.807.700,Tabel L.E.8 Perincian Biaya Kas

No. 1. 2. 3. 4.

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total

Jumlah (Rp) 1.549.500.000 154.950.000 154.950.000 11.807.700 1.871.207.700

2.4 Biaya Start – Up Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap

(Timmerhaus, 1991)

= 0,12 × Rp 263.934.686.966,= Rp 31.672.162.436,2.5 Piutang Dagang IP × HPT 12 dimana: PD = piutang dagang PD =

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Harga jual Polyethyleneterepthalate = US$ 3/kg


Produksi Polyethyleneterepthalate = 175.000.000 kg/tahun Hasil penjualan Polyethyleneterepthalate l tahun = 175.000.000 kg/tahun × US$ 3/kg = US$ 525.000.000 × Rp 9.758/US$ = Rp 5.122.950.000.000,-

LE-355

3 × Rp 5.122.950.000.000,12

Piutang Dagang =

= Rp 1.280.737.500.000,Tabel L.E.9 Perincian Modal Kerja No. 1. 2. 3. 4.

Jenis Biaya Jumlah (Rp) Bahan baku proses dan utilitas 793.000.412.749 1.871.207.700 Kas Start up 31.672.162.436 Piutang Dagang 1.280.737.500.000 2.107.281.282.885 Total Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 263.934.686.966,- + Rp 2.107.281.282.885,= Rp 2.371.215.969.850,Modal ini berasal dari: 1. Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 2.371.215.969.850,= Rp 1.422.729.581.910,-

2. Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 × Rp 2.371.215.969.850,= Rp 948.486.387.940,-

3

Biaya Produksi Total

3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 3 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 3) × Rp 516.500.000,- = Rp 7.747.500.000,-

B. Bunga Pinjaman Bank Diperkirakan 25 % dari modal pinjaman bank = 0,25 × Rp 948.486.387.940,= Rp 237.121.596.985,-

LE-356

C. 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 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 = 0,2 × Rp 56.112.098.804,= Rp 11.222.419.760,-

Tabel L.E.10 Perkiraan Biaya Depresiasi

Bangunan

Umur (Tahun) 16.954.100.000 20

Peralatan proses dan utilitas

82.656.299.606

10

8.265.629.961

Instrumentasi dan control

10.473.551.739

10

1.047.355.174

Perpipaan

64.452.626.085

10

6.445.262.609

Instalasi listrik

8.056.578.261

10

805.657.826

Insulasi

6.445.262.608

10

644.526.261

Inventaris kantor

805.657.826

10

80.565.783

Perlengkapan kebakaran

805.657.826

10

80.565.783

7.285.000.000

10

728.500.000

Biaya (Rp)

Komponen

Sarana transportasi Total

Depresiasi (Rp) 847.705.000

18.954.160.457

LE-357

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 18.954.160.457+ Rp 11.222.419.760,= Rp 30.176.580.217,-

D. Biaya Tetap Perawatan a. Perawatan mesin dan alat-alat proses

(Timmerhaus, 1991)

Diperkirakan 10 % dari HPT = 0,1 × Rp 82.656.299.606,= Rp 8.265.629.961,b.

Perawatan bangunan

Diperkirakan 10 % dari harga bangunan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 15.742.200.000,= Rp 1.574.220.000,c.

Perawatan kendaraan

Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 7.285.000.000,- = Rp 728.500.000,d.

Perawatan instrumentasi dan alat kontrol

Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol

(Timmerhaus,1991)

= 0,1 × Rp 10.745.318.949,= Rp 1.074.531.895,e.

Perawatan perpipaan

Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 66.125.039.685,= Rp 6.612.503.969,f.

Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik = 0,1 × Rp 8.265.629.961,= Rp 826.562.996,g.

Perawatan insulasi

(Timmerhaus, 1991)

LE-358

Diperkirakan 10 % dari harga insulasi

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 6.612.503.969,= Rp 661.250.397,h.

Perawatan inventaris kantor

Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 826.562.996,= Rp 82.656.300,i.

Perawatan perlengkapan kebakaran

Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 826.562.996,= Rp 82.656.300,Total biaya perawatan = Rp 19.908.511.816,-

E. Biaya Tambahan (Pant Overhead Cost) Diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap

(Timmerhaus, 1991)

= 0,2 × Rp 263.934.686.965,= Rp 52.786.937.393,F. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 52.786.937.393,= Rp 5.278.693.739,G. Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,2 × Rp 52.786.937.393,= Rp 10.557.387.479,H. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan = 0,1 × Rp 52.786.937.393,= Rp 5.278.693.739,-

(Timmerhaus, 1991)

LE-359

I. Biaya Asuransi a.

Asuransi pabrik diperkirakan 1 % dari modal investasi tetap = 0,01 × Rp 263.934.686.965,= Rp 2.639.346.870,-

b.

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 × (12/3) × Rp 516.500.000,= Rp 31.816.400,Total biaya asuransi = Rp 2.671.163.270,-

J. Pajak Bumi dan Bangunan PBB = Rp 11.807.700,-

Total Biaya Tetap = Rp 371.538.872.338,-

3.2 Biaya Variabel A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun = Rp 3.172.001.650.997 B. Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 10 % dari biaya tetap pemasaran. = 0,1 × Rp 10.557.387.479,- = Rp 1.055.738.748,C. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 15 % dari biaya tetap perawatan. = 0,15 × Rp 19.908.511.816,= Rp 2.986.276.772,D. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan = 0,2 × Rp 52.786.937.393,= Rp 10.557.387.479,-

LE-360

Total biaya variabel = Rp 3.186.601.053.996,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 371.538.872.338,- + Rp 3.186.601.053.996,= Rp 3.558.139.926.334,-

4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

A.

Laba Sebelum Pajak

Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi = Rp 5.122.950.000.000,- – Rp 3.558.139.926.334,= Rp 1.564.810.073.666,-

B.

Pajak Penghasilan Berdasarkan UU RI Nomor 17 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas

Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah: -

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %.

-

Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: -

10 % × Rp 50.000.000

= Rp

5.000.000,-

-

15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000)

= Rp

7.500.000,-

-

30 % × (Rp 1.564.810.073.666,- – Rp 100.000.000)

= Rp 469.413.022.100,-

Total PPh = Rp 469.425.522.100,C.

Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 1.564.810.073.666,- – Rp 469.425.522.100,= Rp 1.095.384.551.566,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM)

LE-361

PM =

Laba sebelum pajak × 100 % Total penjualan

PM =

Rp 1.564.810.073.666,× 100 % Rp 5.122.950.000.000,-

= 30,55 %

B. Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp 371.538.872.338 × 100% = 19,19 % Rp 5.122.950.000.000 − Rp 3.186.601.053.996

Kapasitas produksi pada titik BEP = 19,19 % × 175.000.000 kg = 33.582.500 kg = 19,19 % × Rp 5.122.950.000.000,-

Nilai penjualan pada titik BEP

= Rp 983.094.105.000,Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terephthalate disajikan pada gambar

Harga (Rp) (dalam satuan triliun)

LE.2 6 5 4

biaya tetap biaya variabel

3

biaya produksi 2

BEP = 19,19 %

penjualan

1 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Kapasitas Produksi (%)

Gambar LE.2 Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terephthalate C. Return on Investment (ROI) ROI =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI =

Rp 1.095.384.551.566 × 100 % Rp 2.371.215.969.850

= 46,20 %

LE-362

D. Pay Out Time (POT) POT =

1 × 1 tahun ROI

POT =

1 × 1 tahun = 2,14 tahun 0,4620

E. Return on Network (RON) RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 1.095.384.551.566 × 100 % Rp 1.422.729.581.910

= 76,99 %

F.

Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Data perhitungan internal rate of return disajikan pada tabel LE.11. 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 = laba sesudah pajak + depresiasi

Dari Tabel L.E.11, diperoleh nilai IRR 50,57 %

LE-363

Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) Thn

Laba sebelum pajak

0

-

1

1,524,104,905,495

2

P/F pada i = 50%

P/F pada i= 51%

Pajak

Laba Sesudah pajak

Depresiasi

Net Cash Flow

-

-

-

-2,371,215,969,850

1

-2,371,215,969,850

1

-2,371,215,969,850

457,213,971,649

1,066,890,933,847

18,736,716,697

1,085,627,650,544

0.6667

723,751,767,029

0.6623

718,958,708,969

1,676,515,396,045

502,937,118,813

1,173,578,277,231

18,736,716,697

1,192,314,993,928

0.4444

529,917,775,079

0.4386

522,922,237,590

3

1,844,166,935,649

553,232,580,695

1,290,934,354,954

18,736,716,697

1,309,671,071,651

0.2963

388,050,687,897

0.2904

380,392,015,934

4

2,028,583,629,214

608,557,588,764

1,420,026,040,450

18,736,716,697

1,438,762,757,147

0.1975

284,200,050,794

0.1924

276,746,029,199

5

2,231,441,992,135

669,415,097,641

1,562,026,894,495

18,736,716,697

1,580,763,611,192

0.1317

208,166,401,474

0.1274

201,364,168,705

6

2,454,586,191,349

736,358,357,405

1,718,227,833,944

18,736,716,697

1,736,964,550,641

0.0878

152,490,715,008

0.0844

146,530,918,312

7

2,700,044,810,484

809,995,943,145

1,890,048,867,339

18,736,716,697

1,908,785,584,036

0.0585

111,716,760,291

0.0559

106,639,601,944

8

2,970,049,291,532

890,997,287,460

2,079,052,004,072

18,736,716,697

2,097,788,720,769

0.0390

81,852,448,181

0.0370

77,615,090,400

9

3,267,054,220,685

980,098,766,206

2,286,955,454,480

18,736,716,697

2,305,692,171,177

0.0260

59,976,344,645

0.0245

56,494,842,121

10

3,593,759,642,754

1,078,110,392,826

2,515,649,249,928

18,736,716,697

2,534,385,966,625

0.0173

43,950,130,058

0.0162

41,124,751,075

PV pada i =50%

205,317,776,879

205.317.776.879   IRR = 50% +   X (51% − 50% )  205.317.776.879 + 150.033.060.672  = 50,57 %

LE-1

PV pada i = 51%

150,033,060,672

LE-365

LE-1

PRA RANCANGAN PABRIK

Recommend Documents