TAHUN TUGAS AKHIR OLEH : RABIYATUL ADAWIYAH NIM

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BIOETANOL DARI MOLASE DENGAN KAPASITAS 96.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

OLEH :

RABIYATUL ADAWIYAH NIM. 060425007

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.


KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol dari Molase dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun. Terimakasih penulis ucapkan kepada ibunda dan ayahanda tercinta yang selalu membimbing, memotivasi dan memberi semangat kepada penulis selama menulis tugas akhir ini. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana. Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr.Ir.Irvan, Msi sebagai Dosen Pembimbing I sekaligus Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU yang telah membimbing dan memberikan masukan kepada selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Mersi Suryani Sinaga, ST.MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Renita Manurung, ST.MT. Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 4. Abang dan adik tercinta yang selalu memberikan doa dan semangat kepada penulis. 5. Nursinta Tarigan sebagai partner penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, terimakasih atas kebersamaannya. 6. Semua teman-teman seperjuangan yang selalu mendoakan dan memberikan semangat, terimakasih atas kebersamaan dan dukungannya.


Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini sarat akan kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, 03 Juni 2009 Penulis

Rabiyatul Adawiyah 06 0425 007


ABSTRAK

Pembuatan etanol secara umum dikenal dengan menggunakan proses fermentasi. Pra rancangan pabrik bioetanol ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 96.000 ton/tahun dan beropersi selama 300 hari dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah hilir sungai Silau Asahan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 26.000 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik bioetanol, adalah : Modal Investasi

: Rp 11.977.498.490.222,-

Biaya Produksi per tahun

: Rp 812.242.002.888,-

Hasil Jual Produk per tahun

: Rp. 4.258.649.885.931,-

Laba Bersih per tahun

: Rp 2.410.608.572.740,-

Profit Margin

: 80,86 %

Break Event Point

: 19,09 %

Return of Investment

: 20,13 %

Pay Out Time

: 4,97tahun

Return on Network

: 14,37 %

Internal Rate of Return

: 36,012 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan bioetanol ini layak untuk didirikan.


DAFTAR ISI

Kata Pengantar.............................................................................................. i Intisari ......................................................................................................... iii Daftar Isi....................................................................................................... iv Daftar Tabel.................................................................................................. ix Daftar Gambar .............................................................................................. xiii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1 1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-2 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik .......................................................... I-2 1.4 Manfaat Rancangan ..................................................................... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1 2.1 Molase ......................................................................................... II-1 2.2 Etanol .......................................................................................... II-2 2.2.1 Kegunaan Etanol.................................................................... II-3 2.2.2 Syarat Mutu Etanol ............................................................... II-3 2.2.3 Sifat-Sifat Fisika Etanol ......................................................... II-4 2.2.4 Sifat-Sifat Kimia Etanol ......................................................... II-4 2.3 Pembuatan Bioetanol ................................................................... II-5 2.4 Deskripsi Proses .......................................................................... II-7 BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1 3.1 Screening (SC-101) ..................................................................... III-1 3.2 Reaktor (R-101)........................................................................... III-1 3.3 Fermentor (F-101) ....................................................................... III-2 3.4 Filter Press (FP-101).................................................................... III-2 3.5 Destilasi (MD-101) ...................................................................... III-3 BAB IV NERACA PANAS .......................................................................... IV-1 4.1 Reaktor (R-101)........................................................................... IV-1 4.2 Sterilisasi (ST-101)...................................................................... IV-1 4.3 Cooler (C-101) ............................................................................ IV-2


4.4 Fementor (101) ............................................................................ IV-2 4.5 Heater (H-101) ............................................................................ IV-3 4.7 Destilasi (101) ............................................................................. IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1 6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja secara Umum ................................................ VI-9

BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1 7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2 7.2.1 Screening ............................................................................... VII-4 7.2.2 Klarifier ................................................................................. VII-5 7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-5 7.2.4 Demineralisasi ....................................................................... VII-6 7.2.5 Deaerator ............................................................................... VII-9 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-9 7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-9 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-10 7.6 Unit Pengolahan .......................................................................... VII-11 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-16 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1 8.1 Gambaran Umum ........................................................................ VIII-1 8.2 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-1 8.2.1 Faktor Utama ......................................................................... VII-1 8.2.2 Faktor Khusus........................................................................ VII-2 8.3 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-2 8.4 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................ IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................ IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional................................................ IX-2


9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf........................................... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ................................. IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................ IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-6 9.4.2 Direktur ................................................................................. IX-6 9.4.3 Seketaris ................................................................................ IX-7 9.4.4 Manajer Pemasaran ................................................................ IX-7 9.4.5 Manajer Keuangan ................................................................. IX-7 9.4.6 Manejer Personalia ................................................................ IX-7 9.4.7 Manejer Produksi................................................................... IX-7 9.4.8 Manejer Teknik ..................................................................... IX-8 9.4.9 Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan................................ IX-8 9.4.10 Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan .......................... IX-8 9.4.11 Kepaa Bagian Kepegawaian dan Humas .............................. IX-8 9.4.12 Kepala Bagian Mesin dan Listrik ......................................... IX-8 9.4.13 Kepala Bagian Proses .......................................................... IX-9 9.4.14 Kepala Bagian Utilitas ......................................................... IX-9 9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-9 9.5.1 Karyawan Non-Shift .............................................................. IX-9 9.5.2 Karyawan Shift ...................................................................... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-10 9.7 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-11 9.8 Kesejahteraan karyawan .............................................................. IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-2 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3 10.2 Biaya Produksi Total ................................................................. X-3 10.2.1 Biaya Tetap.......................................................................... X-3 10.2.2 Biaya Variabel ..................................................................... X-4


10.3 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-4 BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................................... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1


DAFTAR TABEL

Tabel 1.2 Produksi Etanol dari Molase secara Nasional................................. I-2 Tabel 2.1 Data Peningkatan Produksi Molase ................................................ II-2 Tabel 2.2 Sifat-Sifat Fisika Etanol................................................................. II-4 Tabel 2.3 Sifat-Sifat komposisi Molase ......................................................... II-5 Tabel 3.1 Screening (101) ............................................................................. III-1 Tabel 3.2 Reaktor (101) ................................................................................ III-1 Tabel 3.3 Fermentor (101) ............................................................................ III-2 Tabel 3.4 Filter Press (101) ........................................................................... III-2 Tabel 3.5 Destilasi (101) ............................................................................... III-3 Tabel 4.1 Reaktor (101) ................................................................................ IV-1 Tabel 4.2 Sterilisasi (ST-101)........................................................................ IV-1 Tabel 4.3 Cooler (C-101) .............................................................................. IV-2 Tabel 4.4 Fermentor (F-101) ......................................................................... IV-2 Tabel 4.5 Heater (H-101) .............................................................................. IV-2 Tabel 4.6 Kolom Destilasi (MD-101) ............................................................ IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol dari Molase ....................................... VI-8 Tabel 7.1 Kebutuhan Air sebagai Umpan Ketel............................................. VII-1 Tabel 7.2 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan .................................... VII-3 Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Silau .............................................................. VII-3 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-4 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-10 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan Dan Kualifikasi ............................................... IX-11 Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-12 Tabel LA.1 Neraca Massa pada Screning ...................................................... LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa pada Rektor ......................................................... LA-4 Tabel LA.3 Komposisi Bahan Masuk alur 8 .................................................. LA-5 Tabel LA.4 Neraca Massa pada Fermentor .................................................... LA-7 Tabel LA.5 Neraca Massa pada Filter Press .................................................. LA-8


Table LA.6 Neraca Massa pada Destilasi ...................................................... LA-9 Tabel LA.7 Data Tekanan Uap ...................................................................... LA-10 Tabel LA.8 Neraca Massa Molar pada menara Destilasi................................ LA-10 Tabel LA.9 Data untuk Menghitung Rd ........................................................ LA-11 Tabel LA. 10 Neraca Komponen Alur Ld ..................................................... LA-12 Tabel LA. 11 Nilai V Separator I ................................................................. LA-12 Tabel LB.1 Perhitungan Panas Masuk ...................................................................... LB-1 Tabel LB.2 Perhitungan Panas Keluar...................................................................... LB-5 Tabel LB.3 Panas pada R-01 ......................................................................... LB-5 Tabel LB.4 Panas masuk ST-01 .................................................................... LB-7 Tabel LB.5 Panas keluar ST-01..................................................................... LB-7 Tabel LB.6 Neraca Panas pada ST-01 ........................................................... LB-8 Tabel LB.7 Panas masuk C-01 ...................................................................... LB-9 Tabel LB.8 Panas keluar C-01....................................................................... LB-10 Tabel LB. 9 Neraca panas C-0 1.................................................................... LB-10 Tabel LB. 10 Panas Masuk Fermentor .......................................................... LB-12 Tabel LB. 11 Panas Keluar Fermentor .......................................................... LB-13 Tabel LB. 12 Neraca Panas Fermentor .......................................................... LB-14 Tabel LB. 13 Panas Masuk Heater ................................................................ LB-16 Tabel LB. 14 Neraca Keluar Heater .............................................................. LB-17 Tabel LB. 15 Neraca Panas Heater ............................................................... LB-19 Tabel LB. 16 Panas Masuk Kondensor.......................................................... LB-20 Tabel LB. 17 Panas Keluar kondensor .......................................................... LB-21 Tabel LB. 18 Panas keluar MD-01 ................................................................ LB-22 Tabel LB. 19 Neraca panas MD-01 ............................................................... LB-23 Tabel LC.1 Komposisi T-01 ......................................................................... LC-1 Tabel LC.2 Komposisi pada R-01 ................................................................ LC-12

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................ LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-2

Table LE.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses................................................ LE-4


Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ....... LE-5 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transfortasi ........................................................... LE-7 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-10 Tabel LE.7 Perincian Pajak Buli dan Bangunan ............................................ LE-11 Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-11 Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-12 Tabel LE.10. Perkiraan Biaya Depresiasi ...................................................... LE-13


DAFTAR GAMBAR Gambar 6.1 Instrumentasi pada Reaktor ........................................................ VI-4 Gambar 6.2 Instrmentasi Heater .................................................................... VI-4 Gambar 6.3 Instrumentasi Kolom Destilasi ................................................... VI-5 Gambar 6.4 Instrmumentasi Kondensor ........................................................ VI-6 Gambar 6.5 Instrumentasi Pompa.................................................................. VI-7 Gambar 6.6 Instrumentasi Tangki Penyimpanan ........................................... VI-7 Gambar 6.7 instrumentasi Fermentor ............................................................ VI-8 Gambar 8.1 Tata letak pabrik bioetanol ......................................................... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan bioetanol dari molase ...... IX-14


BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Di Indonesia kebutuhan akan etanol sangat tinggi, karena etanol memiliki banyak manfaat, salah satunya adalah untuk industri kosmetik, tinta dan percetakan. Selain itu juga karena etanol memiliki sifat yang tidak beracun maka bahan ini digunakan sebagai pelarut dalam industri makanan dan minuman maupun sebagai bahan bakar alternatif pengganti bensin karena aman terhadap lingkungan dan manusia. (Sutardi, dkk, 1984) Etanol yang digunakan selama ini umumnya diperoleh dari minyak bumi, dimana minyak bumi ini sendiri merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Dewasa ini cadangan minyak bumi semakin menipis, tidak dapat dielakkan lagi kondisi ini memaksa dilakukannya pencarian sumber bahan baku dalam pembuatan etanol. Etanol juga dapat diperoduksi dari tanaman yang mengandung pati atau sering disebut dengan bioetanol. Salah satu alternatif lain yang cukup potensial dalam menanggulangi krisis minyak bumi adalah pemanfaatan molase sebagai bahan baku pembuatan bioetanoal. Molase disebut juga gula tetes merupakan salah satu produk utama setelah gula pasir. Molase yang mengandung gula sekitar 50 – 60% dan sejumlah asam amino dan mineral dihasilkan dari bermacam-macam tingkat pengolahan dari tebu menjadi gula. Produksi molase mempunyai pangsa pasar yang relatif besar di dalam dan luar negeri. Hal ini dapat dibuktikan bahwa pada tahun 2006 PTPN II Tanjumg Morawa Sumut mampu menghasilkan molase sebesar 45.000 ton. Sebagian besar dari produksi molase tersebut laku terjual dengan harga US


$100,45 per ton atau Rp 960 per kilogram, sehingga molase juga merupakan pemasukan tambahan, karena molase umumnya juga dijual di pasar Internasional lewat pedagang perantara. (Master Sihotang, 2006) Di Indonesia etanol memiliki pangsa pasar yang cukup besar karena memiliki banyak manfaat. Untuk sekarang ini produksi etanol di Indonesia cukup tinggi, seperti yang terlihat pada tabel 1.2. Tabel 1.2 Produksi Etanol dari Molase Secara Nasional Tahun

Kuantitas (Ton/Tahun)

2003

69.705

2004

81.321

2005

83.665

2006

84.551

(sumber: Biro Pusat Statistik)

1.2. Rumusan Masalah Sehubung dengan meningkatnya produksi molase serta tingginya kebutuhan akan etanol, maka diperlukan suatu usaha untuk memanfaatkan molase tersebut dengan mendirikan pabrik bioetanol. Tugas akhir ini memaparkan bagaimana merancang Pabrik Pembuatan Bioetanol dari Molase.

1.3. Tujuan Rancangan Tujuan utama pra rancangan pabrik bioetanol dari molase adalah untuk menerapkan Ilmu Teknik Kimia, khususnya dibidang rancangan dan Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik


Bioetanol dari Molase. Perancangan ini dimaksudkan untuk tingkat impor etanol sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri di masa yang akan datang.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Molase Molase adalah sejenis sirup yang merupakan sisa dari proses pengkristalan karena mengandung glukosa dan fruktosa yang sulit untuk dikristalkan. Molase dari tebu dapat dibedakan menjadi 3 jenis. Molase kelas 1, molase kelas 2 dan black strap. Molase kelas 1 diperoleh saat pertama kali jus tebu dikristalisasi. Saat dikristalisasi terdapat sisa jus yang tidak mengkristal dan berwarna bening. Maka sisa jus ini langsung diambil sebagai molase kelas 1. Kemudian molase kelas 2 atau biasa disebut dengan “dark” diperoleh saat proses kristalisasi kedua. Warnanya agak kecoklatan sehingga sering disebut dark. Dan molase kelas terakhir black strap diperoleh dari kristalisasi terakhir. Warna black strap ini memang agak hitam (coklat tua) sehingga tidak salah jika diberi nama black strap sesuai dengan warnanya. Black strap ternyata memiliki kandungan zat yang berguna. Zat-zat tersebut antara lain kalsium, magnesium, potassium dan besi. Black strap memiliki kandungan kalori yang cukup tinggi, karena terdiri dari glukosa dan sukrosa. Berbagai vitamin terkandung juga di dalamnya. Meningkatnya produksi gula tebu di Indonesia sekitar sepuluh tahun terakhir ini, tentunya akan meningkatkan produksi molase. Molase merupaka media fermentasi yang baik, karena mengandung gula, sejumlah asam amino dan mineral, setelah itu molase tersebut diolah menjadi berbagai macam produk seperti gula cair dari tetes, penyedap makanan (Monosodium glutamate,MSG) dan pakan ternak.


Molase memiliki kandungan sukrosa sekitar 30% disamping gula reduksi sekitar 25% berupa glukosa dan fruktosa. Sukrosa molase merupakan komponen sukrosa yang sudah tidak dapat lagi dikristalkan dalam proses pemasakan di pabrik gula. Hal ini disebabkan karena molase mempunyai nilai Sucrose Reducing Ratio (SRR) yang rendah yaitu sekitar 0,98-2,06. Pada molase terkandung beberapa komposisi seperti: glukosa (21,7%), sukrosa (34,19%), air (26,49%) dan abu 17,62%). (kurniawan, 2004) Molase merupakan salah satu bahan pembuatan etanol yang merupakan limbah pabrik gula berupa kristal gula yang tidak terbentuk menjadi gula pada proses kristalisasi. Produk molase sendiri di Indonesia cukup tinggi, seperti yang dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut ini. Tabel 2.1 Data Peningkatan Produksi Molase Secara Nasional Tahun

Kuantitas (Kg)

Persentase

1997

1.267.990.000

14,06

1998

1.415.115.971

15,07

2000

1.536.200.007

17,04

2001

1.829.745.972

20,30

2002

2.966.023.440

32,90

(sumber:Biro Pusat Statistik)

2.2. Etanol Etanol (CH3-CH2-OH) juga dikenal dengan nama alkohol. Alkohol sudah dikenal orang sejak awal peradaban umat manusia. Keahlian memisahkan alkohol dan bahan-bahan terfermentasi telah dimiliki sejak zaman dahulu kala, keahlian


tersebut merupakan suatu cara untuk memekatkan kadar alkohol dari anggur dengan proses destilasi. 2.2.1 Kegunaan Etanol Kegunaan etanol dalam dunia industri yaitu: 1. Untuk membuat minuman keras seperti bir dan wisky 2. Sebagai obat antiseptik pada luka dengan kadar 70% 3. Untuk membuat barang industri misalnya zat warna, parfum, essence buatan dan lainya. 4. Untuk kepentingan industridan sebagai pelarut bahan bakar ataupun diolah kembali untuk menjadi bahan lain. 5. Untuk kepentingan lain dan alkohol.

2.2.2 Syarat Mutu Etanol (SNI 06-3565-1994) Didalam perdagangan dikenal etanol menurut kualitasnya yaitu: a) Akohol teknis (96,50 GI) terutama digunakan untuk kepentingan industri dan sebagai pelarut bahan bakar. b) Alkohol murni (96-96,50 GI) alkohol yang lebih murni, digunakan terutama untuk kepentingan farmasi, minuman keras dan alkohol. c) Spritus (880GI) bahan ini merupakan alkohol terdenaturasi dan diberi warna umumnya digunakan untuk pemanasan dan penerangan. d) Alkohol absolut atau alkohol adhidra (99,5 – 99,80 GI) tidak mengandung air sama sekali. Digunakan untuk kepentingan farmasi dan untuk bahan bakar kendaraan.


2.2.3 Sifat-Sifat Fisika Etanol Etanol memiliki banyak manfaat bagi masyarakat karena memiliki sifat yang tidak beracun. Selain itu etanol juga memiliki banyak sifat-sifat, bik secara fisika maupun kimia. Adapun sifat-sifat fisika etanol dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Sifat-sifat Fisika Etanol Berat Molekul

46,07 gr/grmol

Titik Lebur

-112 0C

Titik didih

78,4 0C

Densitas

0,7893 gr/ml

Indeks bias

1,36143 cP

Viskositas 20 0C

1,17 cP

Panas penguapan

200,6 kal/gr

Tidak berwarna Larut dalam air dan eter Memiliki bau khas (Sumber : Perry, 1999)

2.2.4 Sifat-Sifat Kimia Etanol etanol selain memiliki sifat-sifat fisika juga memiliki sifat-sifat kimia. Sifat-sifat kimia tersebut adalah : 1. Merupakan pelarut yang baik untuk senyawa organic 2. Mudah menguap dan mudah terbakar 3. Bila direaksikan dengan asam halida akan membentuk alkil halida dan air CH3CH2OH + HC=CH

CH3CH2OCH= CH2 + H2O

4. Bila direaksikan dengan asam karboksilat akan membentuk ester dan air


CH3CH2OH + CH3COOH

CH3COOCH2H + H2O

5. Dehidrogenasi etanol menghasilkan asetaldehid. 6. Mudah terbakar di udara sehingga menghasilkan lidah api (flame) yang berwarna biru muda dan transparan dan membentuk H2O dan CO2 Dalam proses pembuatan etanol dari molase, komposisi bahan baku yang digunakan terdiri dari air, glukosa dan sukrosa. Bahan baku tersebut memiliki beberapa sifat yang dapat dilihat dibawah ini pada tabel 2.3 Tabel 2.3 Sifat – sifat Komposisi Molase Rumus kimia

H2O

Glukosa (C6H12O6)

Sukrosa (C12H22O11)

Berat molekul

18,016 gr/grmol

180,16 gr/grmol

342,30 gr/grmol

Densitas

0,9995 gr/cm3

-

-

Titik lebur

0 0C

146 0C

190-192 0C

Titik didih

1000C

-

-

Specific gravity

-

1,554

1,588

(sumber: perry,1999)

2.3. Pembuatan Bioetanol Secara umum, bioetanol dapat dibuat dari bahan – bahan berikut: 1. Zat Tepung Zat tepung (berupa bubur) oleh enzim diatase dari mount (kecambah) dapat dirubah menjadi maltosa (sebangsa gula) melalui tingkatan dekstrin. Temperatur optimumnya 50 – 60 0C, kemudian diberi ragi yang juga dapat mengeluarkan enzim maltase.


Enzim ini merubah maltosa menjadi glukosa. Glukosa oleh enzim dirubah menjadi etanol dan CO2. Reaksi : (C6H10O5)n + ½ n H2O

diastase dari mout

Amylum

C12H22O11

mltase dari ragi

+ H2O

300

Maltosa

C6H12O6

1/2n C12H22O11

2C6H12O6 Glukosa

saccharomyces

2C2H5OH + 2CO2

Konsentrasi etanol yang terjadi tidak boleh melewati 15%.

Dari hasil destilasi

diperoleh etanol 96 %. (R. Soepomo, 1998)

2. Molase Molase merupakan hasil samping proses pembuatan gula. Molase mengandung sejumlah besar gula baik sukrosa maupun gula pereduksi. Sepsis ragi yang telah dikenal mempunyai daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi adalah saccharomyces cerevisiae. Reaksinya : C12H22O11 + H2O

C6H12O6

Sukrosa

Glukosa

C6H12O6

saccharomyces

2C2H5OH + 2CO2

Dalam pembuatan etanol tersebut, molase dimurnikan terlebih dahulu dengan menyaringnya kemudian diencerkan dengan air sehingga molase menjadi 12 0brix untuk mendapatkan kadar gula yang optimum. Jika kadar gula terlalu tinggi, maka


waktu fermentasinya lebih lama dan sebagian gula tidak terkonversi, sehingga tidak ekonomis. (Judoamidjojo, 1992)

3. Cairan Buah – buahan yang Manis Cairan buah – buahan yang manis mengandung glukosa dan fruktosa sehingga mengalami peragian etanol. C6H12O6

saccharomyces

2C2H5OH + H2O

Dengan proses ini, cairan buah – buahan berubah menjadi minimum yang sehari – hari disebut anggur, dengan kadar etanol yang relative lebih rendah. (R. Soepomo, 1998)

2.4. Diskripsi Proses Pembuatan Etanol dari Fermentasi Molase Pembuatan etanol dari molase dapat dilakukan dengan beberapa tahap. Adapun tahapan – tahapan tersebut adalah: 1. Pemurnian bahan baku Bahan baku adalah molase dengan komposisi: a. Glukosa

: 21,7%

b. Sukrosa

: 34,19%

c. Air

: 26,46%

d. Abu

: 17,26% (Kurniawan,2004)

Sebelum dipompakan ke reaktor, molase dimurnikan terlebih dahulu dengan menyaringnya lewat screening 80 mesh yang bertujuan untuk menghilangkan abu. Abu yang telah dipisahkan dari molase ditampung pada bak penampung I untuk selanjutnya dibuang.


2. Tahapan Hidrolisa molase Setelah bebas dari abu, kemudian molase dihidrolisa untuk mengubah sukrosa menjadi glukosa di reaktor (R-101), sehingga diperoleh kadar gula yang optimum (12 0Brix). Reaksi yang terjadi di reaktor adalah : C12H22O11 + H2O

2C6H12O6

Sukrosa

Glukosa

3. Sterilisasi molase Untuk mencegah adanya mikroba kontamin yang hidup selama proses fermentasi, maka molase dipanaskan dengan menggunakan uap pada suhu 75 0

C kemudian didinginkan sampai suhu 30 0C. Molase ini selanjutnya dipakai

untuk proses fermentasi.

4. Fermentasi Fermentasi

dilakuan

didalam

fermentor

dengan

penambahan

saaccharomyces cerevisiae. Bahan nutrisi yang digunakan pada fermentasi adalah (NH)2SO4. Fermentasi dilakukan pada kepekatan molase yang baru (24 0Brix). pH diatur menjadi 4-5 dengan penambahan H2SO4. Untuk terjadinya fermentasi alkohol, maka dibutuhkan kondisi anaerob untuk mengubah molase menjadi alkohol. Pada proses fermentasi ini diperlukan pendinginan untuk menjaga temperatur tetap pada 300C selama proses fermentasi yang berlangsung selama 30 jam. Pada akhir fermentasi, kadar alkohol yang dihasilkan 8-10%.


5. Tahap pemurnian produk untuk mendapatkan etanol murni, maka saccharomyces cerevisiae yang terikut harus dipisahkan dengan filter press dan ditampung pada bak penampung II.

6. Tahap pemisahan etanol dari larutan Karena konsentrasi etanol yang diperoleh dari hasil fermentasi masih sangat rendah (8-10%), maka etanol tersebut harus didestilasi untuk memperoleh kadar etanol yang diinginkan sesuai standart (The Gasohol, 1981). Setelah diperoleh etanol yang sesuai dengan konsentrasi yang diinginkan, kemudian etanol tersebut dikondensasi untuk mengubah etanol kedalam fasa cair. Etanol yang sudah berada dalam fasa cair kemudian dialirkan kedalam tangki penyimpanan.


FLOWDIAGRAM PROSES PEMBUATAN BIOETANOL DARI MOLASE Steam 8

Air pendingin

Kode

H2SO4

9

(NH4)2SO4

10

saccharomyces

T-101 T-102 T-103 T-104 ST-101 R-101 F-101 SC-101 FP-101

11 4

Air proses 16

6

E-16

K-101

V-13

PC

PC

PC

FP-102

SC-101

TC

Keterangan Tangki penyimpanan molases Tangki penampung fermentor Tangki penampung distilat Tangki penyimpanan etanol Tangki Sterilisasi Reaktor Fermentor Screening Filter press

Kode C-101 B-101 B-102 P MD K-101 RB-101 H-101

Keterangan Cooler Bak penampung-1 Bak penampung-2 Pompa Menara destilasi Kondensor Reboiler Heater

TC LC

TIC

T-103

7

E-18 3

14 TC

5

V-7

V-11

MD

E-10 15 H-101

P-109

P-107 TC

2

1

TC

PC

PC

FC

13

FC

LC

TC

FC

LC

T-101

C-101 R-101

17 FC

LC

T-102

B-102

F-101

P=103

RB-101

12 FC

PC

ST-101 P-102

P-101

LC

18

V-17

PC

V-9

P-108

V-14

19

P-105

BP-101

FC

V-2 V-12

P-106

T-104

Air pendingin bekas

LC

Tangki Penyimpanan Etanol

Kondensat

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Waste P-11O

KOMPONEN (kg)

glukosa

Alur 1

Alur 2

Alur 3

Alur 4

-

9909,9

-

-

15613,8

-

12097,4

-

12097,4

8046,6

8046,6

Sacharomyces

-

-

H2SO4

-

(NH4)2SO4

skukrosa air Abu

9909,9 15613,8

26345,51

-

Alur 6

Alur 7

Alur 8

Alur 9

Alur 10

26345,51

-

-

-

-

-

-

-

-

103769,66

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,1283

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

etanol

-

-

-

-

steam

-

-

-

-

-

Alur 11

-

-

92494,03 103769,66

-

CO2 Air pendingin

Alur 5

9005211,6

-

8781,83

Alur 12

Alur 13

790,38

15,80

-

-

-

Alur 15

-

Alur 16 774,57

-

-

Alur 17

774,57

-

-

-

-

101694,27

-

-

-

604,42

604,42

-

-

-

-

-

0,1283

-

0,1283

-

-

-

-

12493,62

-

-

-

604,42

-

-

-

-

-

-

-

13061,5

261,23

-

-

-

-

-

0,1283

Alur 18

-

-

-

-

774,57

103769,66 2075,39 101694,27

5414,19 -

-

Alur 14

-

-

PEMBUATAN BIOETANOL DARI MOLASE DENGAN KAPASITAS 96000 TON/TAHUN Digambar

0,1283

-

-

-

-

-

12800,28

-

-

12800,28

-

-

8463833,7

-

-

-

-

DIAGRAM ALIR PROSES PRA-RANCANGAN PABRIK

533,345 101160,9

Diperiksa / Disetujui

Nama : Rabiyatul Adawiyah NIM : 060425007 1. Nama : Dr.Eng.Ir.Irvan, Msi NIP : 132 126 842 2. Nama : Mersi S. Sinaga, ST.MT NIP : 132 206 947 TANPA SKALA


TANGGAL

T.TANGAN

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi

: 96000 ton/tahun

Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kg

III.1 Neraca Massa Pada Screening (SC-01)

Tabel III-1 Neraca Massa Pada Screening (SC-01) Komponen Masuk; F2 (Kg) Glukosa Sukrosa Air Abu Subtotal Total

9909,9126 15613,8208 12097,4002 8046,6664 45667,8000 45667,8000

Keluar; (Kg) F3 F4 9909,9126 15613,8208 12097,4002 8046,6664 8046,6664 37621,1336 45667,8000

III.2 Neraca Massa Pada Reaktor (R-01)

Tabel III-2 Neraca Massa Pada Reaktor (R-01) Komponen Glukosa Sukrosa Air Subtotal Total

Masuk; (Kg) Keluar; F6 (Kg) 4 5 F F 9909,9126 26345,51340 15613,8208 12097,4002 92494,0397 103769,6607 38442,9136 92494,0397 130115,1741 130115,1741 130115,1741

III.3 Neraca Massa Pada Fermentor (F-01)

Tabel III-3 Neraca Massa Pada Fermentor (F-01)


Komponen

Masuk; F (Kg) F8 F9 26345,51340

Keluar; F11 (Kg) F10

Glukosa Etanol Scharomyces 604,4239 H2SO4 0,1283 Air 103769,6607 CO2 Subtotal 130115,1741 0,1283 604,4239 Total 130723,8440

790,3800 13061,5160 604,4239 0,1283 103769,6607 12493,62400 130723,8440 130723,8440

III.4 Neraca Massa Pada Filter (Fp-01)

Tabel III-4 Neraca Massa Pada Filter (Fp-01) Komponen

Masuk; Keluar(Kg/jam) F12 (Kg) F13 CO2 F14 Glukosa 790,3800 15,8076 774,5724 Etanol 13061,5160 261,2303 12800,28570 Scharomyces 604,4239 604,4239 H2SO4 0,1283 0,0000 0,1283 Air 103769,6607 2075,3932 101694,2675 CO2 12493,62400 12493,62400 Subtotal 130723,8440 15454,5927 12493,62400 115269,2513 Total 130723,8440 130723,8440

III.5 Neraca Massa Pada Menara Destilasi (MD-01)

Tabel III-5 Neraca Massa Pada Menara Destilasi (MD-01) Komponen Glukosa

Masuk; F15 (Kg) 774,5724

Keluar (Kg) F16 F17 774,5724


Etanol H2SO4 Air Subtotal Total

12800,28570 12800,28570 0,1283 0,1283 101694,2675 101160,9223 533,3452 115269,2513 101935,6213 13333,6300 115269,2513 115269,2513


BAB IV NERACA PANAS

Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kkal/jam

Temperatur referensi ; 25oC = 298K

IV.1 Neraca panas pada R-01

Tabel IV.1 Neraca panas pada R-01 Komponen

Panas masuk Panas Keluar (kkal/jam) (kkal/jam) Sukrosa 23498,8003 Glukosa 13626,1298 36225,0809 Air 60246531,5700 516785593,2000 Subtotal 60283656,4600 516821818,3000 o 2665391,0730 ∆ HR30 C Air pendingin 6758851,8190 Total 60283656,4600 60283656,4600

IV.2 Neraca panas pada ST- 01

Tabel IV-2 Neraca panas pada ST- 01 Komponen Glukosa Air Subtotal Steam Total

Panas masuk Panas Keluar kkal/jam) (kkal/jam) 36225,0809 362250,8203 516785593,2000 5199169626,0000 516821818,3000 5199531877,0000 4682710059,0000 5199531877,0000 5199531877,0000


IV.3 Neraca panas pada C- 01

Tabel IV-3 Neraca panas pada C- 01 Komponen Glukosa Air Subtotal Pendingin Total

Panas masuk kkal/jam) 362250,8203 5199169626,0000 5199531877,0000

Panas Keluar (kkal/jam) 36225,0809 516785593,2000 516821818,3000 4682710059,0000 5199531877,0000 5199531877,0000

IV.4 Neraca panas pada F- 01 Tabel IV-4 Neraca panas pada F- 01 Komponen Glukosa Etanol Air CO2 Subtotal ∆ HR30oC Pendingin Total

Panas masuk kkal/jam) 36225,0809

Panas Keluar (kkal/jam) 1086,7725 271687,4000 516785593,2000 516785593,2000 42977470,2700 516821818,3000 560035837,6000 97355954,5300 54141935,2300 614177772,8000 614177772,8000

IV.5 Neraca panas pada H- 01 Tabel IV-5 Neraca panas pada H- 01 Komponen Glukosa Etanol Air Subtotal Steam Total

Panas masuk Panas Keluar kkal/jam) (kkal/jam) 1065,0371 9585,3335 37800829,7900 362572292,0000 506449879,0000 4582863442,0000 544251773,8000 4945445319,0000 4401193546,0000 4945445319,0000 4945445319,0000


IV.6 Neraca panas pada MD- 01

Tabel IV-6 Neraca panas pada MD - 01 Komponen Glukosa Etanol Air Subtotal Steam Pendingin Total

Panas masuk Kkal/jam) 9585,3335 362572292,0000 4582863442,0000 4945445319,0000 1114206521,0000 6059651840,0000

Panas Keluar (kkal/jam) Q16 11715,4076 5578700026,0000 5578711741,0000

Qvd 451527824,1000 29412275,1500 480940099,3000

278655310,6000 6059651840,0000


BAB V SPESIFIKASI ALAT 5.1

5.2

5.3

Tangki Molase (T-101) Fungsi

: menampung molase sebelum dipompakan ke SC-01

Jenis

: Silinder vertikal dengan tutup datar

Jumlah

: 2 unit

Diameter tangki; Dt

= 16,1702 m

Tinggi Tangki; HT

= 19,4042 m

Tebal silinder; ts

= 1 ½ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Volume tangki

= 3986,178 m3

Pompa Molase (P-101) Fungsi

: Untuk mengalirkan molase dari T-101 ke SC-101

Tipe

: Pompa rotary

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 6 in

Schedule number

: 60

ID

: 6,065 in

OD

: 6,625 in

Daya

: 0,6972 HP = ¾ HP

Screening (SC-101) Fungsi

: Untuk menyaring abu dari molase

Bentuk

: Silinder Vertikal yang dalamnya dipasang penyaring

Jumlah

: 2 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Diameter tangki; Dt

= 17,3856 m

Tinggi Tangki; HT

= 20,8627 m


5.4

5.5

5.6

Tebal silinder; ts

= 1 ½ in

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Screening (P-02) Fungsi

: Untuk mengalirkan molase dari SC-01 ke R-01

Tipe

: Pompa rotary

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 4 in

Schedule number

: 40

ID

: 4,026 in

OD

: 4,5 in

Daya

: 0,6959 HP = ¾ HP

Pompa Air (P-03) Fungsi

: Untuk mengalirkan air ke R-01

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 1,4209 HP = 1 ½ HP

Reaktor (R-101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara

sukrosa

dengan air untuk menghasilkan glukosa. Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Steinless steel


5.7

5.8

Diameter tangki; Dt

= 5,5577 m

Tinggi Tangki; HT

= 8,3366m

Tebal silinder; ts

= ½ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Diameter pengaduk

= 5,4704 ft

Daya motor

= 146 HP

Tipe pengaduk

= propeler

Pompa Reactor (P-04) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk R-01 ke ST-01

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 2,112 HP = 2 ¼ HP

Tangki Sterilisasi

Fungsi : Memanaskan umpan untuk mensterilkan dari mikroba - mikroba Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar tutup elipsoidal. Bahan konstruksi

= Carbon steel SA – 287 grade C

Diameter tangki; Dt

= 5,688 m

Tinggi Tangki; HT

= 7,11 m

Tebal silinder; ts

= ½ in

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Diameter pengaduk

= 5,5988 ftt

Daya motor

= 164 HP

Tipe pengaduk

= propeller


5.9

Pompa Sterilisasi Fungsi

: Untuk mengalirkan produk ST-01 ke C-01

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 2,112 HP = 2 ¼ HP

5.10 Cooler Fungsi : Mendinginkan umpan sebelum dimasukkan ke F-101

5.10

5.12

Jenis

: Double pipe heat exchanger

Jumlah

: 1 unit

Dipakai

: Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 15 ft hairpin

Panjang pipa

: 558,0653 lin ft

Jumlah hairpin

: 19

Pompa Cooler (P-106) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk C-101 ke F-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 2,112 HP = 2 ¼ HP

Fermentor (F-101) Fungsi : Menghasilkan etanol dengan bantuan mikroba - mikroba Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar tutup elipsoidal.


Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C

5.13

5.14

Diameter tangki; Dt

= 22,4696 m

Tinggi Tangki; HT

= 26,482 m

Tebal silinder; ts

= 1½ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Diameter pengaduk

= 21,0636 ft

Daya motor

= 126931 HP

Tipe pengaduk

= multi blade impeller

Pompa Fermentor (P-107) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk F-101 ke T-102

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 2,29 HP = 3 HP

Tangki Penampung Etanol (T-102) Fungsi: Menampung etanol sementara Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar.


5.15

Diameter tangki; Dt

= 5,4382 m

Tinggi Tangki; HT

= 6,7978 m

Tebal silinder; ts

= ½ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Tangki etanol (P-108)


5.16

Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari T-102 ke Fp-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 2,29 HP = 3 HP

Filter Press (Fp-101) Fungsi : Untuk memisahkan Sacaromycess dari produk etanol Jenis

: Plate and Frame Filter Press

Luas penyaringan (A) = 208092,41 m2

5.17

5.18

Luas setiap plate

= 400 m2

Jumlah plate

= 520 plate

Pompa Filter Press (P-109) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari Fp-101 ke H-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 1,8794 HP = 2 HP

Pompa Filter Press (P-110) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari Fp-101 ke Bp-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah


5.19

5.20

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Nominal size pipe

: 3 in

Schedule number

: 40

ID

: 3,068 in

OD

: 3,5 in

Daya

: 0,245 HP = ¼ HP

Bak Penampung (BP-101) Fungsi

: Untuk menampung hasil samping dari Fp-101

Bentuk

: Prisma segi empat beraturan

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Volume bak

: 2163,6430 m3

Luas bak

: 210 m2

Heater (HE-101) Fungsi

: Memanaskan etanol sebelum dialirkan ke MD-101

Jenis

: Shell and tube exchanger

Digunakan

: 1-4 Shell and exchanger, 18 BWG, ¾ in tube segi tiga pith 15/16

Jumlah

: 10 unit heater

jumlah tube per heater : 1258 tube

5.21

Pompa Heater (P-111) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari H-101 ke MD-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in


5.22

5.23

5.24

OD

: 8,625 in

Daya

: 1,8794 HP = 2 HP

Menara Destilasi (MD-101) Fungsi

: Untuk mendestilasi etanol hingga 96%

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Tinggi kolom

: 9 m = 29,529 ft = 30 ft

Volume kolom

: 158,8257 m3

Tebal silinder

: 0,416 in Diambil ½ in

Pompa Etanol (P-112) Fungsi

: Untuk mengalirkan etanol dari MD-101 ke T-103

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 3 in

Schedule number

: 40

ID

: 3,068 in

OD

: 3,5 in

Daya

: 0,417 HP = ½ HP

Tangki Penyimpan etanol (T-103) Fungsi

5.25

: Menyimpan etanol selama satu minggu

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 287 grade C

Volume tangki

: 3379 m3

Diameter tangki; Dt

: 15,3 m

Tebal silinder; ts

: ½

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

in

Pompa Bottom Produk (P-113)


5.26

Fungsi

: Untuk mengalirkan produk bawah MD-101 ke B-102

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Nominal size pipe

: 8 in

Schedule number

: 40

ID

: 7,981 in

OD

: 8,625 in

Daya

: 1,486 HP = 1 ½ HP

Bak Penampung (BP-102) Fungsi

: Untuk menampung hasil samping dari MD-101

Bentuk


Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Voleme bak

: 20586,63 m3

Luas bak; A

: 946 m2


BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1

Instrumentasi Instrumentasi merupakan suatu sistem atau susunan peralatan yang dipakai di

dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Alat–alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar para engineer dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan adanya istrumentasi ini pula, para engineer dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di dalam pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat–alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat–alat tersebut dipasang di atas papan instrumen dekat peralatan proses yang dikontrol secara manual atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan yang dikontrol secara otomatis (Perry, 1999). Variabel–variabel proses yang biasanya dikontrol atau diukur oleh instrumen adalah : 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.

Pada dasarnya suatu sistem pengendalian terdiri dari : 1.

Elemen Perasa (Sensing Element / Primary Element). Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.


2.

Elemen Pengukur (Measuring Element). Elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun ketinggian fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.

3.

Elemen Pengontrol (Controlling Element). Elemen yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan– perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang dikehendaki). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4.

Elemen Pengontrol Akhir (Final Control Element). Elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batasan yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi

otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan cara mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan–perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel–variabel ke dalam nilai yang diinginkan maka dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder) atau penunjuk (indicator). Faktor–faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen–instrumen adalah (Peters et.al., 2003) : 1.

Range yang diperlukan untuk pengukuran.

2.

Level instrumentasi.

3.

Ketelitian yang dibutuhkan.

4.

Bahan konstruksinya.

5.

Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses.


Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah : 1.

Untuk variabel temperatur. •

Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati Temperature

temperatur Controller,

dari para

suatu

alat.

engineer

Dengan juga

menggunakan

dapat

melakukan

pengendalian terhadap peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang diinginkan. Temperature Controller kadang– kadang juga dapat mencatat temperatur dari suatu peralatan secara berkala Temperature Recorder (TR). •

Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat.

2.

Untuk variabel ketinggian permukaan cairan. •

Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan di dalam suatu alat. Dengan menggunakan Level Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan di dalam peralatan tersebut.

•

Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan di dalam suatu alat.

3.

Untuk variabel tekanan. •

Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi dari suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan perubahan tekanan dari peralatan operasi.

Pressure

Controller dapat juga dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala Pressure Recorder (PR). •

Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi dari suatu alat.

4.

Untuk variabel aliran cairan. •

Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

•

Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan suatu alat.


Beberapa instrumen yang digunakan dalam peralatan pabrik adalah : 1.

Reaktor Instrumen yang digunakan pada reaktor adalah Temperature Controller (TC)

yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam reaktor. Reaktor dilengkapi dengan sight glass yang berfungsi sebagai Level Controller (LC). Reaktor juga dilengkapi dengan sensing elemen yang peka terhadap perubahan suhu sehingga temperatur reaktor dapat dilihat pada temperatur indikator. Jika suhu terlalu tinggi, maka secara otomatis valve yang terdapat pada aliran steam akan tertutup dan sebaliknya. Valve pada aliran steam juga dilengkapi dengan valve by pass.

Gambar 6.1 Reaktor beserta instrumennya

2.

Heater Instrumen yang digunakan pada heater adalah Temperature Controller (TC)

yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalamnya. Apabila fluida yang keluar berada di bawah temperatur yang diinginkan, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir steam yang masuk menjadi lebih besar.

Steam FC

TC

Fluida Masuk

Fluida Keluar

Kondensat Gambar 6.2 Heater beserta instrumennya.


3.

Kolom Destilasi Instrumen yang digunakan pada kolom destilasi adalah Temperature Controller

(TC) yang berfungsi apabila suhu dalam kolom destilasi meningkat, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakan Flow Controller (FC) pada reboiler bottom sehingga steam yang disuplai menjadi menurun. Apabila ketinggian fluida dalam kolom destilasi terlalu besar, maka efektifitas destilasi akan menurun sehingga dipasang Flow Controller (FC) untuk memperkecil laju alir bahan yang masuk. Kondisi kolom destilasi juga dipengaruhi oleh efek kondensasi destilat sehingga pada kondensor diperlukan Temperature Controller (TC) yang akan menggerakkan Flow Controller (FC) air pendingin yang disuplai pada kolom destilasi

TI PI FI

TI LI

PI Gambar 6.3 Kolom destilasi beserta instrumennya.

4.

Kondensor Instrumen yang digunakan pada kondensor adalah Temperature Controller

(TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam kondensor. Apabila fluida yang keluar berada di atas temperatur yang diinginkan dalam kondensor, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir air pendingin yang masuk menjadi lebih besar.


Gambar 6.4 Kondensor beserta instrumennya

5.

Reboiler Instrumen yang digunakan pada reboiler adalah Temperature Controller (TC)

yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam reboiler. Apabila fluida yang keluar berada di bawah temperatur reboiler, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir steam yang masuk menjadi lebih besar. Pressure Indicator (PI) juga dipasang agar tekanan di dalam reboiler tidak berjalan di atas atau di bawah batas yang diinginkan.

FI

PI

FI

Gambar 6.5 Reboiler beserta instrumennya.

6.

Pompa Instrumen yang digunakan pada pompa adalah Flow Controller (FC) yang

berfungsi untuk memperkecil laju alir fluida yang masuk apabila laju alir fluida di dalam pompa berada di atas batas yang ditentukan.


FC Fluida Fluida

Gambar 6.6 Pompa beserta instrumennya.

7.

Tangki penyimpanan Pada tangki penyimpanan dilengkapi dengan level controller (LC) yang

berfungsi untuk mengukur ketinggian permukaan cairan di dalam tangki. Prinsip kerja adalah jumlah aliran fluida diatur oleh control valve, dimana nantinya akan mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan pada set point. Alat penting yang digunakan adalah berupa pelampung atau transducer difragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan di dalam tangki.

V-1

LC

Bahan keluar

FC

V-1

Gambar 6.7 Tangki penyimpanan dan instrumentasinya

8.

Fermentor Peralatan pengendali yang digunakan pada fermentor yaitu flow controller

(FC) berfungsi untuk mengontrol laju alir dalam fermentor. Pada fermentor ini juga digunakan pressure controller (PC) yang berfunsi untuk memberikan informasi besarnya tekanan dalam fermentor dan level controller (LC) yang berfungsi untuk mengukur ketinggian cairan. Di dalam fermentor ketinggian cairan dikendalikan dengan mengatur laju alir keluaran fermentor.


Bakteri + nutrisi

Umpan

TC

PC

R-101

LC

V-1

Gambar 6.8. Fermentor dan instrumennya

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etanol dari Molase

NO

Nama Alat

Jenis

Kegunaan

Instrumentsi

1

2

3

4

Reaktor

Heater

Kondensor

Reboiler

PC

Mengontrol tekanan reactor

LC

Mengontrol level reactor

TC

Mengontrol temperatur reactor

TC

Mengontrol temperatur heater

FC

Mengontrol laju alir pada heater

TC

Mengontrol temperatur kondensor

FC

Mengontrol laju alir pada kondensor

TC

Mengontrol temperatur reboiler

FC

Mengontrol laju alir pada reboiler

PI

Menunjukkan tekanan pada reboiler


5

6

7

8

6.2

Tangki

LC

Mengontrol tinggi cairan pada tangki

Penyimpanan

FC

Mengontrol laju alir pada tabgki

Kolom Destilasi

TC

Mengontrol temperatur kolom destilasi

FC

Mengontrol laju alir pada kolom destilasi

TC

Mengontrol temperatur fermentor

PC

Mengontrol tekanan pada fermentor

LC

Mengontrol level cairan pada fermentor

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

Fermentor

Pompa

Keselamatan Kerja Secara Umum Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh

karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi. Undang – undang keselamatan kerja merupakan pedoman pokok yang harus dijalankan, yadalam usaha penanggulangan masalah keselamatankni undang undangg keselamatan kerja yang dikeluarkan pemerintah RI pada tanggal 12 Januari 1970 tentang keselamatan kerja. Undang-undang ini memberi perlindungan hukum dan keselamatan kerja kepada para tenaga kerja yang bekerja agar tempat dan peralatan produksi senantiasa dalam keadaan selamat dan aman bagi pekerja. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : 1. Lokasi pabrik 2. Sistem pencegahan kebocoran 3. Sistem perawatan 4. Sistem penerangan 5. Sistem penyimpanan material dan perlengkapan 6. Sistem pemadam kebakaran 7. Sistem pengamanan bejana yang bertekanan Disamping itu, terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia : 1. Tidak boleh merokok atau makan


2. Tidak boleh menkonsumsi minuman keras (beralkohol) selama bekerja Pada pra-rancangan pabrik pembuatan etanol dari molase, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan : 1. Pencegahan terhadap kebocoran − Memasang sistem alaram pada tempat yang strategis dan penting seperti power station, laboratorium dan ruang proses − Mobil pemadam kebakaran harus dalam keadaan siap siaga dalam fire station − Fire hydrant ditempatkan pada jarak 100 m di daerah storage, proses dan perkantoran − Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil − Gas detektor dipasang pada daerah proses, storage dan daerah perpipaan yang dihubungkan dengan aliran gas di ruang kontrol untuk mendeteksi kebocoran gas − Smoke detektor ditempatkan pada setiap sub-station listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya

2. Memakai peralatan pelindung diri Pada lokasi pabrik disediakan perlengkapan perlindungan diri seperti : − Pakaian kerja − Sepatu pengaman − Topi pengaman Topi memberikan perlindungan terhadap percikan bahan kimia terutama jika bekerja di bawah perpipaan serta tangki yang mungkin bocor, juga perlindungan terhadap alat kerja yang jatuh − Sarung tangan − Masker Berguna untuk memberi perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap kimia agar tidak terhirup 3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis


− Setiap ruang kerja karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan karyawan lain − Alat-alat dibuat dengan penahan yang cukup kuat 4. Pencegahan terhadap bahaya listrik − Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan listrik secara otomatis − Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah 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. − Peralatan dan perlangkapan keselamatan kerja harus digunakan bila diperlukan. − Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perubahan yang dapat menimbulkan bahaya. − Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Menyediakan poliklinik di lokasi pabrik Apabila terjadi kecelakaan kerja seperti kebakaran pada pabrik maka yang harus dilakukan adalah : 1. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik 2. Mengaktifkan alat pemadaman kebakaran, dalam hal ini alat pemadaman kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu : − Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan yang berpijar seperti kayu, arang, kertas dan bahan berserat. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik sendiri sehingga tidak terganggu jika instalasi listrik pabrik dimatikan − Instalasi pemadam dengan CO2


Gas CO2 yang digunakan adalah yang sudah dicairkan dalam tabung gas bertekanan yang disambung secara seri ke nozel-nozel. Instalasi ini digunakan untuk ruangan tertutup seperti pada tangki penyimpanan dan juga pada instalasi listrik − Instalasi pemadam dengan busa udara Busa bertekanan yang keluar dari alat pemadam akan mendinginkan sumber kebakaran dan menyelimuti serta melindungi sumber kebakaran dari masuknya O2 − Instalasi pemadam dengan debu Debu pemadam cocok untuk kebakaran yang berupa lidah api, kebakaran gas dan pelarut organik bertekanan yang bocor


BAB VII UTILITAS Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama didalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang

sedemikian rupa sehingga dapat

menjamin

kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan etanol ini, adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Kebutuhan listrik 6. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan etanol Tabel 7.1 Kebutuhan air sebagai umpan ketel No 1 2 3 Total

Nama Alat Jumlah (kg/jam) Tangki Sterilisasi (ST-01) 9005211,6510 Heater (H-01) 8463833,7000 Menara Destilasi (MD-01) 2142704,8490 19611750,2000

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20%

(Perry,2004)

Total steam yang dibutuhkan = 1,2 x 19611750,2000= 23534100,24 kg/jam Diperkirakan 80% kondensat dapat dipergunakan kembali, sehingga Kondensat dipergunakan kembali = 80% x 23534100,24 = 18827280,19 kg/jam Kebutuhan tambahan ketel = 20% x 18827280,19 kg/jam= 3765456,038 kg/jam


7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan etanol adalah sebagai berikut: •

Air untuk umpan ketel uap = 3765456,038 kg/jam

•

Air untuk pendingin reaktor = 675,8852 kg/jam

•

Untuk air pendingin Cooler = 468271,0059 kg/jam

•

Untuk pendingin Fermentor = 5414,1935 kg/jam Total air pendingin

= 474361,0846 kg/jam

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, 1992) Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc (T2 – T1)

(Pers 12-10, Perry, 1992)

Dimana: Wc = Jumlah air pendingin yang diperlukan = 474361,0846 kg/jam T1 = Temperatur air pendingin masuk = 30oC = 86oF T2 = Temperatur air pendingin keluar = 40oC = 104oF Maka : We = 0,00085 x 474361,0846 (104 – 86) = 7257,7246 kg/jam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk kemenara air (Perry,2004). Ditetapkan drift loss 0, 2%, maka: Wd = 0,002 x 474361,0846

= 948,7222 kg/jam.

Air yang hilang karena blowdown tergantung dari jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 2004). Ditetapkan 5 siklus maka: Wb =

Wc S −1

(Perry, 1992)


Wb =

474361,0846 = 118590,2712 kg/jam 5 −1

Sehingga air tambahan pendingin = 7257,7246 + 948,7222 + 118590,2712 = 126796,7180 kg/jam •

Air untuk R-01

•

Air untuk berbagai kebutuhan

= 92494,0397 kg/jam

Tabel 7.2 Diperkirakan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan Domestik dan kantor Laboratorium Kantin dan tempat ibadah Poliklinik Total

Jumlah air (kg/jam) 100 30 50 30 210

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 3765456,038 + 126796,7180 + 92494,0397 + 210 = 3984956,796 kg/jam Sumber air untuk pabrik pembuatan etanol ini berasal dari Sungai Sei Silau Asahan (Bapedalda SUMUT, 2007). Kualitas air Sungai Sei Silau Asahan ini dapat dilihat pada Tabel 7.3 berikut ini: Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Silau, Kuala Tanjung – Asahan No.

Parameter

Satuan

Kadar

A. Fisika 1.

Suhu

2.

Padatan terlarut

o

C

26,4

mg/L

56,4

B. Kimia Anorganik : 3.

PH

mg/L

6,7

4.

Hg2+

mg/L

<0,001

5.

Ba2+

mg/L

<0,1

6.

Fe2+

mg/L

0,028

7.

Cd2+

mg/L

<0,001

8.

Mn2+

mg/L

0,028


9.

Zn2+

mg/L

<0,008

10.

Cu2+

mg/L

<0,03

11.

2+

Pb

mg/L

<0,01

12.

Ca2+

mg/L

200

13.

Mg2+

mg/L

100

14.

F-

mg/L

0,001

15.

-

Cl

mg/L

60

16.

NO2-

mg/L

0,028

17.

NO3-

mg/L

0,074

18.

SeO32-

mg/L

<0,005

mg/L

0,001

-

19.

CN

20.

SO42-

mg/L

42

21.

H2SO4-

mg/L

<0,002

22.

Oksigen terlarut (DO)

mg/L

6,48

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka dilokasi 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 kelokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air dipabrik terdiri dari beberapa tahap yaitu: 1. Penyaringan Awal (Screening) 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi

7.2.1 Penyaringan Awal (Screening) Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air . Pada screening, partikel – partikel padat yang besar akan tersaring tampa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.


7.2.2 Klarifier Klarifier merupakan proses penghilangan kekeruhan didalam air. Air dari sreening dialirkan ke clarifier setelah diinjeksi larutan alum, Al2(SO4)3 dan larutan soda abu (Na2CO3). Larutan alumunium berfungsi sebagai koagulan utama dan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok flok yang akan mengendap kedasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk kepenyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu

1 : 0,54

(Bauman, 1971) Total kebutuhan air

= 3984956,796 kg/jam

Pemakaian larutan alumunium sulfat = 50 ppm Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 x 50 = 27 ppm

Larutan alum dibutuhkan

= 50 . 10-6 x 3984956,796 kg/jam = 199,25 kg/jam

Larutan soda abu dibutuhkan

= 27 . 10-6 x 3984956,796 kg/jam = 107,5938 kg/jam

7.2.3 Filtrasi Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaringan pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan yaitu : a. Lapisan l terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in = 60,96 cm b. Lapisan ll terdiri dari anterakit setinggi 12,5 in = 31,75 cm c. Lapisan lll terdiri dari batu kerikil (gravel) setinggi 7 in = 17,78 cm 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 ulang (back washing). Dari sand filter, air dipompakan kemenara sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.


Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses demineralisasi dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah , serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman – kuman dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca (ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke penyaringan air (water treatment system) sehingga air yang keluar merupakan air sehat yang memenuhi syarat – syarat air minum tanpa harus dimasak terlebih dahulu. Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 210 kg/jam Kaporit yang digunakan mengandung klorin 70% Kebutuhan klorin = 20 ppm dari berat air Total kebutuhan kaporait

(Gordon, 1968) = (20.10-6 x 210)/0,7 = 0,006 kg/jam

7.2.4 Demineralisasi Air untuk umpan ketel dan pendinginan pada reaktor harus murni dan bebas dari garam – garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas: 1. Penukar Kation (Cation Exchanger) Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam – logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang terlarut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi adalah : Na2R + Ca2+

CaR + 2Na+

Na2R + Mg2+

MgR + 2 Na+

Untuk regenerasi dipakai NaCl berlebih dengan reaksi:


CaR + 2NaCl

Na2R + CaCl2

MgR + 2NaCl

Na2R + MgCl2

2. Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek Dower 2. Reaksi yang terjadi adalah: 2ROH + SO22ROH + Cl-

R2SO4 + 2 OHRCl + OH-

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

Na2SO4 + 2ROH

RCl + NaOH

NaCl + ROH

Perhitungan Kesadahan Kation Air sungai Sei Silau Asahan mengandung kation Hg2+,Ba2+, Fe2+, Cd2+, Mn2+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Cu2+, dan Pb2+, masing - masing 0,001 ppm, 0,1 ppm, 0,028 ppm, 0,01 ppm, 0,028 ppm, 0,008 ppm, 0,03 ppm, 0,01 ppm, 200 ppm, dan 100 ppm (Tabel 7.4) 1 grains/gal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 0,01 + 0,1 + 0,028 + 0,001 + 0,028 + 0,008 + 0,03 + 0,01 + 200 + 100 = 300,206 ppm / 17,1 = 17,5559 grains/gal Jumlah air yang diolah = air umpan ketel = 3765456,038 kg/jam =

3765456,038 kg / jam x 264,17 gal / m 3 3 998,23 kg / m

= 3772,1327 gal/jam Kesadahan air = 17,5559 grains/gal x 3772,1327 gal/jam x 24 jam/hari = 1589356,433 grains/hari = 1589,3564 kgr/hari Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 1589,3564 kgr/hari Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin

= 20 kgr/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 6 lb NaCl/ft3 resin

Kebutuhan resin =

1589,3564 kgr/hari = 79,4678 ft3/hari 20 kgr/ft 3

Tinggi resin

79,4678 = 25 ft 3,14

=

79,4678 ft 3 x 20 kgr/ft 3 Waktu regenerasi = = 1 hari 1589,3564 kgr/hari Kebutuhan regenerant NaCl = 1589,3564 kgr/hari

6 kg/ft 3 20 kgr/ft 3

= 476,8069 kg/hari. Perhitungan kesadahan anion Air Sei Silau Asahan mengandung anion F-, Cl-, NO2-, NO3-, SO42-, CN-, SO4-, H2SO4-, masing – masing 0,001 ppm, 60 ppm, 0,028 ppm, 0,074 ppm, 0,005 ppm, 0,001 ppm, 42 ppm, dan 0,002 ppm (Tabel 7.3) 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 0,001 + 60 + 0,028 + 0,074 + 0,005 + 0,001 + 42 + 0,002 = 102,109 ppm / 17,1 = 5,9713 grain/gal Jumlah air yang diolah = 3772,1327 gal/jam Kesadahan air

= 5,9713 grain/gal x 3772,1327 gal/jam x 24 jam/hari = 540588,8638 grain/hari = 540,5889 kgr/hari

Volume resin yang diperlukan Total kesadahan air = 540,5889 kgr/hari Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin

=12 kgr/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 5 lb NaOH/ft3 resin

Jadi, Kebutuhan resin =

540,5889 kgr/hari = 45,049 ft3/hari 3 12 kgr/ft


Tinggi resin

=

45,049 = 14,3468 ft 3,14

Waktu regenerasi =

45,049 ft 3 x 12 kgr/ft 3 = 1 hari 540,5889 kgr/hari

Kebutuhan regenerant NaOH = 540,5889 kgr/hari x

5 kg/ft 3 12 kgr/ft 3

= 225,2454 kg/hari. 7.2.5 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90oC supaya gas – gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas – gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan digunakan dengan menggunakan koil pemanas didalam Deaerator.

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan etanol adalah sebagai berikut: 1. Al2(SO4)3

= 199,25 kg/jam

2. Na2CO3

= 107,5938 kg/jam

3. Kaporit

= 0,006 kg/jam

4. NaCl

= 476,8069 kg/hari.= 19,867 kg/jam

5. NaOH

= 225,2454 kg/hari. = 9,3852 kg/jam

7.4 Kebutuhan Listrik Berdasarkan Lampiran C dan Lampiran D kebutuhan listrik diperkirakan sbagai berikut: 1. Unit Proses

= 1000 HP

2. Unit utilitas

= 1500 HP

3. Ruang kontrol dan laboratorium

= 40 HP

4. Penerangan dan kantor

= 35 HP

5. Bengkel

= 40 HP


Total kebutuhan listrik

= 2615 HP = 2615hp x 0,7457 kW/ HP = 1950.0055 KW

Efesiensi generator 80%, maka Daya output generator = 1950.0055 /0,8 = 2437,5069 KW Generator digunakan sebanyak 2 buah generator diesel type AC : 400 V, 2500 kW 50 Hz, 3 phase, dimana 1 buah beroperasi dan 1 buah standby.

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar Bahan bakar diperlukan untuk generator dan bahan bakar boiler. Untuk bahan bakar generator Nilai bakar solar

= 19860 Btu/lb

Densitas solar

= 0,89 kg/ltr

(Labban,1971) (Perry,1992)

Kebutuhan listrik = 2437,5069 KW Daya generator

= 2437,5069 /0,8 = 3046,8836 KW x (0,9478 Btu/det)/kW x 3600 det/jam = 10396210,68 Btu/jam

Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan = 10396210,68 /(0,8 x 19860) = 654,3435 lb/jam/ 1,958 lb/ltr = 334,1898 ltr/jam Untuk bahan bakar ketel uap Uap yang dihasilkan ketel uap

= 3765456,038 kg/jam

Panas laten steam pada 130oC, λ = 520 kkal/kg

(Reklaitis, 1983)

= 2063,4921 Btu/kg Panas yang dibutuhkan = 3765456,038 kg/jam x 2063,4921 Btu/kg = 7769988787 Btu/jam Jumlah bahan bakar

= (7769988787 Btu/jam)/ (261,573 Btu/ft3) = (29704857,87ft3/jam)/(28,32ltr/ft3) = 239477,0102 ltr/jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah


Limbah suatu pabrik harus diolah dulu sebelum dibuang ke badan air. Pada pabrik pembuatan etanol dari molase ini, limbah berasal dari pencucian alat pabrik, limbah proses, limbah domestik dan limbah labolatorium. 1. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak, kotoran – kotoran atau produk yang masih melekat pada peralatan pabrik pada saat peralatan akan dibersihkan. Limbah pencucian peralatan pabrik diperkirakan 50 liter/jam

2. Limbah domestik dan kantor Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik. Diperkirakan air buangan tiap orang : Domestik

= 30 galon/hari

Kantor

= 15 galon / hari

Jadi limbah yang dihasilkan = (150 x (30 + 15) galon / hari x (3,785 liter . galon) / 24 jam / hari) = 1064,5313 liter/jam

3. Limbah laboratorium Diperkirakan tiap orang Limbah labolatorium adalah limbah yang berasal dari laboratorium yang mengandung bahan – bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang digunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang digunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Limbah laboratorium yang dihasilkan ditampung dalam wadah berupa drum yang kemudian akan dikirim ke lembaga yang memperoleh izin dari Menteri Lingkungan hidup untruk mengolah limbah berbahaya.

4. Limbah Proses


Limbah proses berasal dari tangki penampung bottom produk 101935,6213 kg/jam =

101935,6213 kg/jam = 102,1163 m3/jam 3 998,23 kg / m

= 102116,3 liter/jam Total air limbah yang harus diolah : 50 + 1.064,5313 + 102116,3 l/jam : 103230,8986 liter / jam : 103,2309 m3 / jam 1. Bak Penampung Fungsi : Tempat menampung air limbah sementara Jumlah : 1 buah Laju Volumetrik air buangan = 103,2309 m3/jam Waktu penampungan air buangan = 2 hari Volume air buangan = 103,2309 x 2 x 24 = 4955,08 m3 Bak terisi 90%, maka Volume bak = 4955,08 / 0,9

= 5505,6444 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 2 x lebar bak(l) - tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka: Volume bak

= pxlxt 3

5505,6444 m

= 2l x l x l l = 14 meter

Jadi panjang bak = 14 x 2 = 28 m Lebar bak

= 14 m

Tinggi bak

= 14 m

Luas bak

= 14 x 28 = 392 m2

2. Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)


Proses lumpur aktif merupakan proses aerobik dimana zat – zat yang terkandung dalam air limbah diuraikan oleh mikroorganisme dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Zat yang terkandung dalam limbah sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme tersebut Data: Laju volumetrik limbah air buangan (Q) = 103230,8986 liter / jam = 2477541,566 liter/hari BOD5 (So)

= 300 mg/liter

(Hammer,1986)

Efesiensi (E)

= 90%

(Metcalf&Eddy,1991)

Koefisien cell yield (Y)

= 0,8

(Metcalf&Eddy,1991)

Koefisien endogenous decay (kd) = 0,08 hari-1

(Metcalf&Eddy,1991)

Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 800 mg/liter (Metcalf&Eddy,1991) Direncanakan: Waktu tinggal sel ( θc ) = 10 hari

1. Penentuan BOD effluent (S)

E=

So − S x 100 So

S = So −

ESo 100

= 300 -

(Metcalf&Eddy,1991) 0,9 x300 100

= 30 mg/l

2. Penentuan Volume Kolam aerasi (Vr) Vr =

=

θ cQ.Y ( So − S ) X (1 + kdθ c )

(Metcalf&Eddy,1991)

(10 hari ) (2477541,566 liter/hari)(0,8)(300 − 30)mg / l 800 mg / l (1 + 0,08 x10 hari )

= 619385,39 liter = 619,3854 m3

3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Direncanakan tinggi cairan dalam kolam aerasi = 1,5 m Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 1,5 : 1 Jadi, lebar

(Metcalf&Eddy,1991) (Metcalf & Eddy,1991)

= 1,5 x 1,5 m = 2,25 m V =pxlxt

619,3854 m3 = p x 2,25 m x 1,5 m p

= 183,5 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m diatas permukaan air.

(Metcalf & Eddy, 1991)

Jadi, ukuran kolam aerasi adalah sebagai berikut: Panjang kolam, P = 184 m Lebar kolam,

L = 2,25 m

Tinggi kolam, T = (1,5 + 0,5) m = 2 m

4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Asumsi Qe = Q = 2477541,566 liter/hari Xe = 0,001X = 0,001 x 800 mg/l = 0,8 mg/l Xr = 0,999X = 0,999 x 800 mg/l = 799,2 mg/l Px = Qw x Xr Px = =

YQ ( So − S ) 1 + θ c kd

(Metcalf&Eddy,1991)

(0,8)(2477541,566 liter/hari )(300 − 30)mg / l 1 + (10 hari )(0,08 / hari )

= 297304987,9 mg / l hari

Neraca massa pada tangki sedimentasi Akumulasi = jumlah massa masuk -jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X – QeXe - QwXr 0 = QX + QrX – Q (0,001X) - Px

Qr =

QX (0,001 − 1) + Px X


=

(2477541,566 liter/hari)(800)(0,001 − 1) + 5785837,344 800

= 2475064,024 liter/hari 5. Penentuan Waktu Aerasi di bak aerasi ( θ )

θ= =

Vr Q

(Metcalf&Eddy,1991)

619385,39 liter = 0,25 hari = 6 jam 2477541,566 liter/hari

4. Tangki Sedimentasi Fungsi : Mengendapkan flok biologis dari kolam aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke kolam aerasi. Laju volumetrik air buangan = (2477541,566 + 2475064,024) liter/hari = 4952605,59 liter/hari = 4952,6056 m3/hari Menurut GLUMB standart, (Great Lake Upper Missisipi River Board) kecepatan overflow maksimum 19,68 m3/m2 hari (Metcalf&Eddy,1991) Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari Volume Tangki (V) = 4952,6056 m3/hari x 0,083 hari = 411,0663 m3 Luas Tangki (A)

= 4952,6056 m3/hari/19,68 m3/m2 hari = 251,6568 m2 A = ¼ π D2

D = (4A/ π )1/2 = ( 4 x 4,530 /3,14)1/2 = 2,4022 m Kedalaman tangki, H = V/A = 411,0663 m3/251,6568 m2 = 1,6334 m Q Q

Bak penampung

Q

kolam Aerasi

Q+Qr X

Qr Xr

bak Tangki Sedimentasi Sedimentasi

Qw Xr


Xe

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas (Perhitungan diperoleh dari Lampiran D) 1.

Pompa Air Sungai (PU-01) Fungsi

: Mengalirkan air dari sungai dari screning penampung

2.

3.

Jenis pompa

: Sentrifugal

Daya pompa

: 115 hp

Jumlah

: 4 buah

Bahan konstruksi

: Commercial Steel.

Temperatur

: 30 oC

Tekanan

: 1 atm

Bak Penampung (BPU) Fungsi

: Untuk menampung air sungai sementara

Jumlah

: 4 buah

Bentuk


Bahan konnstruksi

: Beton

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Lebar bak, l

= 24,3 m

Panjang bak, P

= 48,61 m

Tinggi bak, t

= 24,3 m

Luas bak, A

= 1181 m2

Pompa Bak Penampung (PU-02) Fungsi

: Mengalirkan air dari bak penampung ke CL

Jenis pompa

: Sentrifugal

Daya pompa

: 90 hp

Jumlah

: 4 buah

Bahan konstruksi

: Commercial Steel.

Temperatur

: 30 oC

Tekanan

: 1 atm


ke bak

4.

Tangki Pelarutan Alum (TPU-01) Fungsi

:

Tempat pelarutan aluminium sulfat

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Tekanan

: 1 atm

Spesifikasi Tangki

5.

6.

•

Diameter tangki; Dt

=5m

•

Tinggi Tangki; HT

= 6,25 m

•

Tebal silinder; ts

=½

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 4,9215 ft

•

Daya motor

= 109 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

in

Pompa Larutan Alumunium Sulfat (PU-03) Fungsi

: Untuk mengalirkan larutan Al2(SO4)3 ke CL

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Daya pompa

: 1/10 hp

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Tangki Pelarutan Soda Abu (TPU-02) Fungsi

:

Tempat pelarutan Natrium Karbonat

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:



Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Spesifikasi Tangki •

Diameter tangki; Dt

= 4,1091 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 5,1364 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 4,0446 ft

•

Daya motor

= 40 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

7.

Pompa Larutan Soda Abu (PU-04)

8.

Fungsi

: Untuk mengalirkan soda abu ke CL

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Daya

: 1/10 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Tangki Klarifier (CL) Fungsi

:

Tempat pembentukan koagulan

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

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

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


Diameter tangki; Dt

= 18,2691 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 23,5436 m

•

Tebal silinder; ts

= 1,5 in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel


•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 17,9823 ft

•

Daya motor

= 2642 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

9.

Pompa Tangki Klarifier (PU-05) Fungsi

: Untuk mengalirkan air dari tangki klarifikasi ke Sand Filter

10.

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Daya

: 90 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Tangki Sand Filter (SF) Fungsi

:

Tempat penyaringan air menggunakan pasir

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup elipsoidal

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Spesifikasi Tangki

11.

•

Diameter tangki; Dt

= 18,2686 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 27,4029 m

•

Tebal silinder; ts

= 1,5 in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Tangki Sand Filtter (PU-06) Fungsi

: Mengalirkan air dari Sand Filter ke menara air

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah


12.

Daya

: 90 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Menara Air (MA) Fungsi

:

Menampung air sementara sebelum didistribusikan

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar yang diletakkan diatas menara tinggi 10 m

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


Diameter tangki; Dt

= 18,2686 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 18,2686 m

•

Tebal silinder; ts

= 1,5 in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

13.

Tangki Pelarutan Natrium Klorida (TPU-06) Fungsi

:

Tempat pelarutan Natrium Klorida

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Kondisi operasi

: 30oC.1atm


Diameter tangki; Dt

= 3,0278 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 3,7848 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 2,9802 ft


•

Daya motor

= ¾ HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

14.

Pompa Larutan Natrium klorida (PU-10) Fungsi

: Untuk mengalirkan natium klorida ke Cation Exchanger

15.

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Daya

: 1/10 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Cation Exchanger (CE) Fungsi

:

Tempat penghilangan kesadahan kation

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Kondisi operasi

: 30oC.1atm


Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun


Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun


16.

Pompa Cation Exchanger (PU-11)

17.

Fungsi

: Mengalirkan air dari CE ke Anion Exchanger

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Daya

: 83 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida (TPU-07) Fungsi

:

Tempat pelarutan Natrium Hidroksida

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Spesifikasi Tangki

18.

•

Diameter tangki; Dt

=2m

•

Tinggi Tangki; HT

= 2,5 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 1,9686 ft

•

Daya motor

= 1 ¼ HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

Pompa Larutan Natrium Hidroksida (PU-12) Fungsi

: Untuk mengalirkan natium hidroksida ke Anion Exchanger

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Daya

: 1/10 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


19.

Anion Exchanger (AE) Fungsi

:

Tempat penghilangan kesadahan Anion

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Kondisi operasi

: 30oC.1atm


Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

Faktor korosi

20.

= 0,01 in/tahun

Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi

: Mengalirkan air dari AE ke Penampungan air proses

22.

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Daya

: 83 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Pompa Air Umpan Ketel (PU-15) Fungsi

: Mengalirkan air dari Tangki Air Proses ke Deaerator

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Daya

: 83 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


23.

Deaerator (DA) Fungsi

:

Menghilangkan gas dalam air proses

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki silinder horizontal, tutup elipsoidal

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Spesifikasi Tangki

24.

25.

26.

•

Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

•

Panjang Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Deaerator (PU-14) Fungsi

: Mengalirkan air dari Deaerator ke ketel Uap KU

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Daya

: 83 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Ketel Uap (KU) Fungsi

: Untuk menghasilkan steam untuk keperluan proses

Jumlah

: 1 buah

Jenis

: Fire tube boiler

Jumlah tube

: 1740197 tube

Tangki Penampungan Air Pendingin Bekas (TPU-03) Fungsi

:

Menampung air pendingin bekas sementara

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar

Kondisi operasi

: 30oC.1atm



Diameter tangki; Dt

= 8,475 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 10,17 m

•

Tebal silinder; ts

= ½ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

28.

Menara Air Pendingin (CT) Fungsi

: Untuk menurunkan temperatur air pendingin dari 400 C menjadi 30 0C

Jenis

29.

: Mechanical Draft Cooling Tower

Luas menara; A

= 2020,72 ft2

:Tenaga kipas;

= 0,03 Hp/ft2

Daya; P

= 70 Hp

Tangki Pelarutan kaporit (TPU-04) Fungsi

:

Tempat pelarutan kaporit

Tipe

:


Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Spesifikasi Tangki

29.

•

Diameter tangki; Dt

= 0,2555 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 0,4046 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Stainless steel SA – 304

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 0,2515

•

Daya motor

= 1/10 Hp

Pompa Larutan Kaporit (PU-08) Fungsi

: Untuk mengalirkan kaporit ke Tangki Domestik


30.

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Daya

: 1/10 HP

Bahan konnstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Tangki Penampungan Air Domestik (TPU-09) Fungsi

:

Menampung air domestik sementara

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Kondisi operasi

: 30oC.1atm


Diameter tangki; Dt

= 3,4347 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 4,5796 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Stainless steel SA – 304

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun


FLOWDIAGRAM PENGOLAHAN AIR

Steam Bekas

KETERANGAN AE = ANION EXCHANGER BP = BAK PENAMPUNG CL = CLARIFIER CT = COOLING TOWER DE = DEAERATOR KU =

KETEL UAP

MA =

MENARA AIR

Kondensat Bekas

Air Pendingin Bekas

NaOH Steam

TP-105

SC = SCREENING SF = SAND FILTER

NaCl

TP = TANGKI PELARUTAN

TP-104 FC

TU = TANGKI UTILITAS

FC

FC

Na2CO3

Al2 (SO4 )3 TP-101

PU-103

PU-104

TP-102

CE

MA

FC

CT

AE

FC

KU FC

FC

FC FC

FC

PU-115 DA

PU-106 PU-109 PU-107 PU-110 PU-108

PU-116 FC

PU-111 TU-103

FC

FC

PU-112 PU-102

Air Pendingin

Kaporit

FC

CL FC

PU-117 PU-113

TP-107

SF Air Pendingin

PU-101 SC

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

FC

BPU PU-105

TU-106 FC

Domestik PU-114

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN AIR PABRIK PEMBUATAN BIOETANOL DARI MOLASE

PRA- RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIOETANOL DARI MOLASE

KAPASITAS PRODUKSI 96.000 TON/TAHUN

Skala : Tanpa Skala Digambar

Nama : Rabiyatul Adawiyah

NIM : 060425007 1 . Nama : Dr.Eng.Ir.Irvan,MSi NIP : 132 126 842 Diperiksa / 2 . Nama : Mersi . S. Sinaga,ST.MT Disetujui NIP : 132 206 946


Tanggal

Tanda Tangan

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

8.1 Gambaran Umum Susunan peralatan dan fasilitas rancangan diagram alir proses merupakan syarat penting di dalam memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik atau desain secara terperinci, meliputi desain perpipaan, fasilitas bangunan, tata letak peralatan listrik dan lain – lain. Hal ini secara khusus memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat, sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya yang terperinci sebelum pendirian pabrik.

8.2 Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik secara umum bisa dikelompokkan berdasarkan dua alasan pemilihan: mendekati tempat bahan baku berada atau mendekati pasar (Teuku Beuna, 2007). Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu perhitungan biaya dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi yaitu pertimbangan dalam mempelajari sifat dan sikap masyarakat sekitar lokasi pabrik. Berdasarkan pemilihan tersebut, maka Pabrik Pembuatan Etanol ini direncanakan berlokasi di sekitar hilir sungai Silau, Asahan, Sumatera Utara. Faktor-faktor pemilihan daerah pendirian pabrik pembuatan etanol lebih lengkapnya diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Faktor utama 2. Faktor Khusus 8.2.1 Faktor Utama a. Bahan baku Bahan baku molase direncanakan diperoleh dari PTPN II Sei Semayang. b. Transportasi


Pertimbangan – pertimbangan kemungkinan pengangkutan bahan baku dan produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan m82elalui sungai dan laut. c. Pemasaran Kebutuhan etanol terus menerus menunjukkan peningkatan dari tahun ke tahun disebabkan fungsinya lebih kompleks, sehingga banyak dikonsumsi industri-industri dan pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. d. Kebutuhan air Kebutuhan air diperoleh dari air sungai Silau Asahan. Kebutuhan ini berguna untuk proses dan sarana utilitas. e. 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.

8.1.2 Faktor Khusus a.

Biaya untuk lahan pabrik Lahan yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang cukup terjangkau.

b. 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. c. Sosial masyarakat Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan etanol ini 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 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. Tata letak pabrik disusun sedemikian rupa sehingga memudahkan jalannya proses produksi serta turut mempertimbangkan aspek keamanan dan lingkungan. Untuk mempermudah jalannya proses produksi, unit-unit dalam pabrik diatur sedemikian rupa sehingga unit yang saling berhubungan jaraknya berdekatan. Dengan demikian pipa yang digunakan dapat sependek mungkin. Untuk keamanan area perkantoran terletak cukup jauh dari areal proses. Unit terdekat dengan area perkantoran adalah unit utilitas dan tangki-tangki yang berisi air sehingga relatif aman. 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 Areal Pabrik No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Nama Bangunan Areal proses Areal produk Bengkel Areal bahan baku Pengolahan limbah Laboratorium Stasiun operator Pengolahan air Ruang boiler Pembangkit listrik Pemadam kebakaran Kantin Perpustakaan Parkir

Luas 7000 2000 200 3000 1000 100 100 3000 100 400 80 120 80 200


15 16 17 18 19 20 21 22 23

Perkantoran Daerah perluasan Pos keamanan Tempat ibadah Poliklinik Mess karyawan Taman Jalan Aula Total

300 6000 40 80 50 1000 200 870 80 26000

Jadi, direncanakan pengadaan tanah untuk pembangunan pabrik pembuatan Etanol dari molase ini sekitar 26.000 m2. Susunan areal – areal bagian pabrik Etanol seperti yang tertera pada Tabel 8.1 dapat dilihat pada gambar 8.1.


17 18 2

3 14

4

22

8 9 1

10

Jalan Raya

SUNGAI

5

6 14 18 16 15 7

23

21

13

11

21

19

12

17 17 18

20

Tanpa Skala

Gambar 8.1. Tata Letak Pabrik Bioetanol


Keterangan Gambar:

No

Keterangan

No

Keterangan

1

Daerah Proses

13

Perpustakaan

2

Areal Produk

14

Parkir

3

Bengkel

15

Perkantoran

4

Areal Bahan Baku

16

Daerah Perluasan

5

Pengolahan Limbah

17

Pos Keamanan

6

Laboratorium

18

Tempat Ibadah

7

Stasiun Operator

19

Poliklinik

8

Pengolahan Air

20

Mess Karyawan

9

Ruang Boiler

21

Taman

10

Pembangkit Listrik

22

Jalan

11

Unit

23

Aula

12

Kebakaran

Pemadam

Kantin


BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

Masalah organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini menyangkut

efektivitas

dalam

peningkatan

kemampuan

perusahaan

dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur baik dari kinerja 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 suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih” (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 : 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalulintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas : 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsional 3. Bentuk organisasi garis dan staf


4. Bentuk organisasi fungsional dan staf 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis Ciri dari organisasi garis adalah : organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi. 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 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.

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional Ciri – ciri dari organisasi fungsional 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 fungsional, yaitu : − Pembagian tugas-tugas jelas − Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin − Digunakan tenaga – tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsi – fungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsional, yaitu : − Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya. Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

− Para karyawan mementingkan bidangnya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi. 9.1.3 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. − Perwujudan “The Right Man on The Right Place” lebih mudah dilaksanakan. 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.

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional 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 (Manulang, 1982). Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan etanol menggunakan bentuk organisasi sistem garis.

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.


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. Pada perusahaan besar, dibagi dalam tiga kelas, yaitu : 1. Top manajemen 2. Middle manajemen 3. Operating manajemen Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat – syarat manajer yang baik adalah : 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. Bertanggungjawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan yang diambil. 7. Berjiwa besar


9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari perusahaan itu secara terus – menerus, kita harus memilih bentuk perusahaan apa yang harus kita dirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk – bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia, antara lain adalah : 1.

Perusahaan Perorangan

2.

Persekutuan dengan firma

3.

Persekutuan Komanditer

4.

Perseroan Terbatas

5.

Koperasi

6.

Perusahaan Negara

7.

Perusahaan Daerah

Bentuk badan usaha Pra–rancangan Pabrik Pembuatan etanol 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 (Rusdji, 1999). Syarat – syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum. 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit 20 juta rupiah serta paling sedikit % dari modal dasar harus telah ditempatkan dan telah disetor (Rusdji,1999). Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan 4. Pengumuman dalam tambahan berita negara (Rusdji, 1999).


25

Dasar – dasar pertimbangan pemilihan bentuk perusahaan PT adalah sebagai berikut : 1. Kontinuitas perusahaan sebagai badan hukum lebih terjamin, sebab tidak tergantung pada pemegang saham, dimana pemegang saham dapat berganti-ganti. 2. Mudah memindahkan hak pemilik dengan menjual sahamnya kepada orang lain. 3. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham. 4. Tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan. 5. Penempatan pemimpin atas kemampuan pelaksanaan tugas (Manulang, 1982). 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab 9.4.1

Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)

Pemegang kekuasaan tertinggi pada PT adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). RUPS tahunan diadakan dalam waktu paling lambat enam bulan setelah tutup buku. RUPS lainnya dapat diadakan sewaktu – waktu berdasarkan kebutuhan. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, komisaris, dan direksi. Hak dan wewenang RUPS : − Meminta pertanggungjawaban komisaris dan direksi lewat suatu sidang − Dengan musyawarah dapat

mengganti komisaris atau direksi serta

mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri, diatur melalui prosedur yang berlaku − Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan atau ditanamkan kembali (Manulang, 1982). 9.4.2 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh RUPS. Tugas direktur adalah : − Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien serta menyusun

dan

melaksanakan

kebijaksanaan

umum

sesuai

dengan

kebijaksanaan RUPS. − Membina dan mengadakan kerja sama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan. − Mengkoordinir tugas – tugas yang didelegasikan kepada setiap manajer. Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Dalam melaksanakan tugasnya, direktur dibantu oleh manajer produksi, manajer teknik, manajer personalia dan umum, manajer administrasi dan keuangan, dan manajer pemasaran. 9.4.3 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh direktur utama untuk menangani masalah surat-menyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu direktur dalam menangani administrasi perusahaan. 9.4.4 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.

9.4.5 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. 9.4.6 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. 9.4.7 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 Keuangan dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian proses dan kepala bagian utilitas. 9.4.8 Manajer Teknik Manajer Teknik bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Teknik dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian mesin dan kepala bagian listrik. 9.4.9 Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembelian bahan baku, bahan penolong, dan segala keperluan perusahaan.

9.4.10 Kepala Bagian Pembukuan dan perpajakan Kepala Bagian Pembukuan dan perpajakan bertanggung jawab kepada Manajer Keuangan. Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembukuan baik administrasi maupun akuntansi dan mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan perpajakan. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Pembukuan dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi akuntansi. 9.4.11 Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas bertanggung jawab kepada Manajer Personalia. Tugasnya adalah mengawasi dan memperhatikan kinerja kerja serta kesejahteraan karyawan dan untuk menjalin hubungan perusahaan dengan masyarakat setempat dan hubungan perusahaan dengan karyawan. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Kepegawaian dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi kesehatan dan seksi keamanan. 9.4.12 Kepala Bagian Mesin dan Listrik Kepala Bagian Mesin bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan proses dan mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan dan perbaikan peralatan listrik. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Mesin dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi instrumentasi dan seksi pemeliharaan pabrik. 9.4.13 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. 9.4.14 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

Sistem Kerja

Pabrik direncanakan beroperasi secara kontinu selama 24 jam sehari dalam 330 hari setahun. Karyawan dibedakan atas dua golongan berdasarkan waktu kerja. 9.5.1 Karyawan Non-Shift Karyawan non-shift terdiri dari para karyawan yang pekerjaannya tidak langsung berhubungan dengan proses produksi, misalnya: direktur, staf ahli, sekretaris, manajer, dan lain – lain. Bekerja selama enam hari seminggu dan libur pada hari Minggu dan hari libur nasional. Waktu kerja dan istirahat karyawan adalah sebagai berikut : − Senin s.d. Kamis

Kerja

Istirahat − Jumat

Kerja Istirahat

− Sabtu

9.5.2

Kerja

: 08.00 – 16.00 WIB : 12.00 – 13.00 WIB : 08.00 – 16.00 WIB : 12.00 – 14.00 WIB : 08.00 – 13.00 WIB

Karyawan Shift

Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi pekerjaan bergilir (shift work). Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift, yaitu tiap shift bekerja selama 8 jam dengan pembagian sebagai berikut : − Shift I (pagi)

: 07.00 – 15.00 WIB

− Shift II (sore)

: 15.00 – 23.00 WIB

− Shift III (malam)

: 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 Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur setelah tiga kali shift. Pengaturan Tugas Shift Shift I

Shift II

Shift III

Libur

− Senin dan Selasa

A

B

C

D

− Rabu dan Kamis

B

C

D

A

− Jumat dan Sabtu

C

D

A

B

− Minggu dan Senin

D

A

B

C

− dst A, B, C, D = regu shift Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift REGU

HARI 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

A

I

I

-

II

II

II

-

III

III

III

-

I

B

III

-

I

I

I

-

II

II

II

-

III

III

C

-

III

III

III

-

I

I

I

-

II

II

II

D

II

II

II

-

III

III

III

-

I

I

I

-

9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan/pabrik, dibutuhkan susunan karyawan seperti pada struktur organisasi. Jumlah karyawan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Latar Belakang Pendidikan Karyawan

JGeneral b Manajer Sekretaris

Manajer Pemasaran Manajer Keuangan

Jumlah 1 1

P d dKimia, k Teknik S1/S2

Minimum Sekretaris (D3) Manajemen pemasaran (S1)

1 1

Manajer Personalia 1

Akuntansi (S1) Hukum/Ekonomi (S1)


Manajer Teknik

1

Manajer Produksi

1

Kepala Bagian Penjualan dan Pembelian

1

Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan

1

Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas

1

Teknik Mesin (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik Industri (S1) Akutansi (S1) Ilmu Komunikasi (S1)

Kepala Bagian Mesin dan Listrik Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Keuangan dan Personalia Karyawan Pemasaran dan penjualan Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Jumlah

1 1 1 12 60 15 10 10 2 3 10 10 5 150

Teknik Mesin (S1) / Teknik Elektro (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik Kimia (S1) Teknik /Ekonomi /FMIPA (S1) Minimun STM/SMU/Politeknik Minimum STM/SMU/Politeknik Minimum SMEA/Politeknik Minimum SMEA/Politeknik Kedokteran (S1) Akademi Perawat (D3) SMU/Pensiunan TNI SLTP/SMU SMU/STM -

9.7 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 Direktur Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Keuangan Manajer Personalia Manajer Teknik Manajer Produksi

Jumlah 1 1 1 1 1 1 1

Gaji/bulan (Rp) 15.000.000 2.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000

Jumlah gaji/bulan (Rp) 15.000.000 2.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000


Kepala Bagian Penjualan dan Pembelian Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas Kepala Bagian Mesin dan Listrik Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Keuangan dan Personalia Karyawan Pemasaran dan penjualan Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Total 9.8

3.500.000

3.500.000

3.500.000

3.500.000

3.500.000

3.500.000

3.500.000

3.500.000

3.500.000 3.500.000 3.000.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000

3.500.000 3.500.000 36.000.000 90.000.000 22.500.000 15.000.000

1.500.000

15.000.000

4.000.000 1.500.000 1.350.000 1.000.000 1.300.000

8.000.000 4.500.000 13.500.000 10.000.000 6.500.000

1 1 1 1 1 1 12 60 15 10 10 2 3 10 10 5 150

294.000.000

Kesejahteraan Karyawan

Penggajian karyawan didasarkan pada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian, lama kerja, resiko, dan keselamatan kerja. Beberapa fasilitas yang disediakan perusahaan untuk menunjang kesejahteraan karyawan antara lain : − Tunjangan Hari Raya/Bonus dan fasilitas cuti tahunan − Memberikan beasiswa kepada anak – anak karyawan yang berprestasi − Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan. Misalnya Jamsostek ditambah dengan asuransi kesehatan dari swasta (Prodential Aliant, dll). − Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan − Tempat beribadah dan pelayanan kesehatan secara cuma – cuma. − Penyediaan kantin, tempat ibadah dan sarana olah raga. Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

− Penyediaan seragam dan alat – alat pengaman (sepatu, seragam dan sarung tangan). − Fasilitas kenderaan untuk para manager bagi karyawan pemasaran dan pembelian. − Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu tahun sekali. − Bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh karyawan.


BAB X EKONOMI DAN PEMBIAYAAN

Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat pendapatannya, maka dilakukan analisa dan perhitungan secara teknis. Selanjutnya dilakukan pula analisia terhadap ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil analisa terhadap aspek ekonomi tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Untuk mengetahui kelayakan dan tingkat pendapatan dari suatu pabrik, berbagai variabel digunakan sebagai pedoman untuk menentukan layak atau tidak suatu pabrik didirikan berdasarkan segi ekonomi. Adapun variabel yang digunakan antara lain : -

Modal investasi / Capital Investment (CI)

-

Biaya produksi total / Total Production Cost (TC)

-

Waktu pengembalian modal / Pay out Time (POT)

-

Marjin keuntungan / Profit Margin (PM)

-

Laju pengembalian modal / Return on Investment (ROI)

-

Titik impas / Break Even Point (BEP)

-

Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)


10.1

Modal Investasi Modal investasi adalah sejumlah 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 segala biaya yang diperlukan untuk membeli peralatan pabrik yang pemakaiannya selama pabrik berproduksi (Modal Investasi Tetap Langsung) dan biaya pada saat pendirian pabrik (Modal Investasi Tetap Tak Langsung). Tabel 10.1 Modal Investasi Tetap (FCI) Jumlah (Rp.)

Komponen A. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Harga tanah

20.800.000.000

Harga bangunan

16.131.500.000

Harga alat terpasang (HAT)

53.478.496.045

Instrumentasi dan alat control

5.347.849.604

Biaya perpipaan

21.391.398.418

Biaya insulasi

5.347.849.604

Biaya instalasi listrik

5.347.849.604

Biaya inventaris kantor Biaya perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan Biaya sarana transportasi

5.347.849.604 5.347.849.604 5.335.000.000

Biaya pondasi

13.369.624.011

Biaya perluasan

10.695.699.209

Biaya lingkungan

2.673.924.802

Biaya konstruksi

13.369.624.011

Biaya kontingensi

13.369.624.011 Total

201.514.138.532


B. Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) Pra investasi

20.151.413.853

Engineering dan supervise

2.015.141.385

Biaya kontraktor

2.015.141.385

Biaya tak terduga

201.514.138 Total

24.383.210.762

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik hasil penjualan dan memutar keuangannya. Dimana modal ini seperti yang terlihat pada tabel 10.2. Tabel 10.2 Modal Kerja No 1 2 3 4

Jenis Biaya Bahan baku proses dan utilitas Kas Piutang Dagang Start – up Total

Total Modal Investasi

Jumlah (Rp) 11,415,027,875,175.00 1,001,376.000.00 177,443,745,247.15 158,128,144,506.07 11,751,601,140,928.20

= MIT + MK = Rp 225,897,349,294 + Rp 11,751,601,140,928.20 = Rp 11,977,498,490,222.60,-

Modal ini berasal dari : -

Modal sendiri / saham-saham sebesar 60 % dari total modal investasi.

-

Pinjaman dari bank sebesar 40 % dari total modal investasi.

10.2

Biaya Produksi Total / Total Production Cost Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan selama

pabrik berproduksi mulai dari pengadaan bahan baku, biaya pemasaran dan biaya umum. Biaya poduks i total terdiri dari :


10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung dari jumlah produksi. Tabel 10.3 Biaya Tetap Jenis Biaya Bunga pinjaman bank

Jumlah (Rp.) 718.649.909.413

Biaya depresiasi dan amortisasi

19.622.527.477

Biaya tetap perawatan

11.772.779.288

Biaya tambahan (POC)

45.179.469.858 4.517.946.985

Biaya administrasi umum Biaya pemasaran dan distribusi

4.517.946.985

Biaya asuransi

2.277.083.892

Pajak bumi dan bangunan Total

10.392.000 812.242.002.888

10.2.2 Biaya Variabel / Variable Cost (VC) Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Tabel 10.4 Biaya Variabel Jenis Biaya

Jumlah (Rp.)

Biaya variabel pemasaran

451.794.698

Biaya variabel perawatan

1.177.277.928

Biaya variabel lainnya

1.177.277.928

Total Total biaya produksi

2.806.350.556

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 812,242,002,888.40,- + Rp 2,806,350,556.23,= Rp 815,048,353,444.62,-


10.3

Analisa Aspek Ekonomi Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan

-

Profit Margin (PM) Merupakan persentase yang menunjukkan perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan dengan total penjualan. PM

-

= 80,86 %

Break Event Point (BEP) Merupakan titik keseimbangan antara penerimaan dan pengeluaran. BEP

-

= 19,09 %

Return on Investment (ROI) Merupakan pengembalian modal tiap tahun. ROI

-

= 20,13%

Pay Out Time (POT) Merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa pabrik beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun. POT -

= 4,97 tahun

Return on Network (RON) Return on network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON = 14,37%

-

Internal Rate of Return (IRR) Merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran yang dilakukan mulai dari tahap awal pendirian sampai pada usaha itu sendiri. Kelayakan tercapai bila IRR lebih


besar dibandingkan tingkat suku bunga yang dipakai dalam pengembalian pinjaman ke bank. IRR pada perhitungan menunjukkan 36,012% sedangkan bunga pinjaman bank sebesar 20 %, berarti pabrik pembuatan bioetanol ini layak didirikan.


BAB XI KESIMPULAN

Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol dari Molase dengan kapasitas 96.000 ton/tahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: 1.

Kapasitas rancangan pabrik bioetanol direncanakan 96.000 ton/tahun.

2.

Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT).

3.

Bentuk organisasi yang direncanakan adalah organisasi sistem garis dengan jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 150 orang.

4.

Luas tanah yang dibutuhkan adalah 26.000 m2

5.

Analisa Ekonomi : Modal Investasi

: Rp 11.977.498.490.222,-

Biaya Produksi per tahun

: Rp 812.242.002.888,-

Hasil Jual Produk per tahun : Rp. 4.258.649.885.931,Laba Bersih per tahun

: Rp 2.410.608.572.740,-

Profit Margin

: 80,86 %

Break Event Point

: 19,09 %

Return of Investment

: 20,13 %

Pay Out Time

: 4,97tahun

Return on Network

: 14,37 %

Internal Rate of Return

: 36,012 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan bioetanol ini layak untuk didirikan.


DAFTAR PUSTAKA

Anonim1. 2009 Harian Analisa Anonim2. 2009. PT. Dipa Pharmalab Intersain Bank Indonesia. 2009. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. BPS. 2006. Data Impor Indonesia. Badan Pusat Statistik. Brownell, L.E Young,1959, “Process Equipment design, willey Eastern, Ltd New Delhi Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit Liberty. Metcalf dan Eddy, 1984. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi. Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-HillBook Company, New Delhi. Perry, Jhon H. (Ed). 1999. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook. Edisi Ketujuh, McGraw-Hill Book Company, New York. 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. Mc.Graw-Hill. Singapore. Rahman, Ansori. 1992. Teknologi Fermentasi. Cetakan I, Penerbit Arcan. Jakarta Reklaitis, G.V., 1983. Introduction to Material and Energy Balance. McGraw-Hill Book Company, New York. Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPn BM. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Sandler, Henry J., 1987. Practical Process Enginering. Mcgrow-Hill Book Company. New York/


Smith, J.M., Van Ness, H.C.. 2001. Chemical Engineering Thermodynamics. Edisi Keenam, McGraw-Hill Book Company, New York. Waluyo. 2000. Perubahan Perundangan-undangan Perpajakn Era Reformasi. Penerbit Salemba Empat. Jakarta.


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi

: 96000 ton/tahun

Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kg

Komposisi molase Glukosa = 21,7% Sukrosa = 34,19% Air = 26,49% Abu = 17,62% F = 45667,8 kg Neraca Massa komponen; Glukosa = 0,217 x 45667,8

= 9909,9126 kg

Sukrosa = 0,3419 x 45667,8

= 15613,8208

Air

= 0,2649 x 45667,8

= 12097,4002 kg

Abu

= 0,1762 x 45667,8

= 8046,6664 kg

kg

1. Sreening (SC-01) Fungsi : Untuk memisahkan abu dari dalam bahan baku sebelum diproses lebih lanjut

2 Glukosa Sukrosa Air Abu

SC-01 3

4 Glukosa Sukrosa Air

Abu

Neraca Massa Total F2 = F3 + F4 F2 = 45667,8 kg


Neraca Massa komponen; F3

= F2Abu

= 8046,6664 kg

Jumlah air yang terikut dalam abu diabaikan karena perbandingnanya kecil sekali F4 = F2 – F3

= 45667,8 – 8046,6664

F4Glukosa

= F2Glukosa

= 9909,9126 kg

F4Sukrosa

= F2Sukrosa

= 15613,8208 kg

F4Air

= F2Air

= 12097,4002 kg

= 37621,1336 kg

Tabel LA-1 Neraca Massa Pada Screening (SC-01) Komponen Masuk; F2 (Kg) Glukosa Sukrosa Air Abu Subtotal Total

9909,9126 15613,8208 12097,4002 8046,6664 45667,8000 45667,8000

Keluar; (Kg) F3 F4 9909,9126 15613,8208 12097,4002 8046,6664 8046,6664 37621,1336 45667,8000

2. Reaktor (R-01) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air untuk menghasilkan glukosa

Air

5 4 Glukosa Sukrosa Air

R-01 12o Brix

6 Glukosa Air

Neraca Massa Total F4 + F5 = F6


F4 = 37621,1336 kg

Neraca Massa komponen; F5

= F5Air

Brixo : Suatu skala hidrometer untuk larutan gula yang menunjukkan persen berat gula dalam larutan (Merriem Webters; 1999) Pada Reaktor ini diharapkan kekentalan gula 12oBrix, itu artinya kadar gula (sukrosa) 12% dalam larutan air, sehingga: 12%

=

Sukrosa Glukosa + sukrosa + air + x

Dimana x; adalah air yang ditambahkan = F5 Maka harga x dapat dacari;

15613,8208 9909,9126 + 15613,8208 + 12097,4002 + x

0,12

=

x

= 92494,0397 kg

= F5

Sukrosa yang masuk dikonversi dulu menjadi glukosa dengan proses hidrolisa sebagai berikut, ½ C12H22O11

+ ½ H2O

Sukrosa

C6H12O6 glukosa

•

Reaksi berjalan sempurna dengan konversi 100% karena air berlebih

•

Laju alir sukrosa masuk F8sukrosa

= 15613,8208 kg

•

Berat melekul (BM) sukrosa

= 342 kg

•

Berat melekul (BM) glukosa

= 180 kg/kmol

N4sukrosa

=

15613,8208 342

Laju reaksi,r FGlukosa

= 45,6544 kmol = 45,6544 kmol

= 2 x 45,6544 x 180

= 16435,6008 kg

Total glukosa ; F4glukosa + Freaksiglukosa = 9909,9126 +16435,6008

= 26345,5134 kg


F6Glukosa

= F4glukosa + Freaksiglukosa = 9909,9126 + 16435,6008 = 26345,5134 kg

6

= F4Sukrosa - r x BMsukrosa

Sukrosa

= 15613,8208 – 45,6544 (342) = 0 F6Air

= F4Air + F5Air - r BMair = 12097,400200 + 92494,0397 - 45,6544 x 18 = 103769,6607 kg Tabel LA-3 Neraca Massa Pada Reaktor (R-01) Komponen Glukosa Sukrosa Air Subtotal Total

Masuk; (Kg) Keluar; F6 (Kg) F4 F5 9909,9126 26345,51340 15613,8208 12097,4002 92494,0397 103769,6607 38442,9136 92494,0397 130115,1741 130115,1741 130115,1741

3. Fermentor (F-01) Fungsi ; Untuk memproduksi etanol dengan bantuan Sacaromyces Cereviciae H2SO4

Sacharomyces C

9

8

10

F-01

11

Glukosa Air (NH4)2SO4

Etanol Glukosa Air H2SO4 Sacharomyces CO2

Alur 9; F9 •

pH larutan dipertahankan antara 4 – 6 dengan penambahan H2SO4

•

Diambil pH rata – rata 5

•

Untuk pH 5, maka molaritas larutan 10-5


•

Banyaknya H2SO4 yang ditambahkan tiap jam dapat dicari dengan rumus; M

=

1000 x x p Mr

( Nana Sutresna, 2000)

Dimana; = 10-5 kmol/m3

M

= molaritas larutan

x

= banyaknya H2SO4; kg

Mr

= berat melekul H2SO4

= 98 kg/kmol

P

= banyaknya pelarut; kg

= 130115,1741 kg

Sehingga;

1000 x x 98 kg / kmol 130115,1741

10-5

=

x

= 0,1283 kg

Alur 10; F10 •

Untuk

menghasilkan

etanol

harus

dimasukan

mikroba

Sacharomyces Cerevisiae •

Sacharomyces Cerevisiae yang diperlukan untuk konversi

•

glukosa jadi etanol = 5 kg/m3 bahan masuk

(Perry,1999)

Tabel LA-3 Komposisi bahan yang masuk alur 8 Komponen

Masuk; Densitas Laju alir volum F (Kg/jam) kg/m3 m3/jam 26345,51340 1544 17,0632 103769,6607 999,5 103,8216 130115,1741 120,8848 8

Glukosa Air Total

Banyaknya Sacharomyces Cerevisiae yang diperlukan =

5 kg/m3 x 120,8848 m3/jam

=

604,4239 kg/jam

Supaya Sacharomyces Cerevisiae tetap bertahan selama 30 jam didalam larutan maka diperlukan makanan yaitu (NH4)2SO4, banyaknya amonium sulfat yang dibutuhkan bisa dicari dengan menggunakan rumus:


 1  dP  -dL/dt =     Yp  dt 

(Ansori Rahman,1992)

Dimana; L

= Jumlah (NH4)2SO4 yang dikonsumsi; kg

t

= waktu inkubasi; 30 jam

Yp = Produk Yield (kg etanol/kg substrat); 10% P

= Glukosa dalam larutan; 26345,51340 kg/jam

Jika tawal

= 0,1 maka;  1  26345,51340 − 0  -dL/dt =    30 − 0   0,1  = 8781,8378 kg/ 30 jam

Glukosa dalam larutan diubah menjadi etanol dengan reaksi; C6H12O6

Sacharomyces Cerevisiae

Gukosa

2 C2H5OH + 2CO2 etanol

•

Konversi reaksi 97%

•

Laju alir glukosa

= 26345,5134 kg

•

Berat melekul (BM) etanol

= 46 kg/kmol

•

Berat melekul (BM) CO2

= 44 kg/kmol

Nglukosa

=

26345,5134 180

Laju reaksi; r

=

N x konversi Koefisien glukosa

=

(Ansori Rahman; 1992)

146,3640 x 0,97 1

= 146,3640 kmol

= 141,9730 kmol

Neraca Massa komponen; F11glukosa

= Nmasuk- r = 146,3640 – 141,9730 = 4,391 kmol = 4,391 x 180 kg/kmol


= 790,38 kg F11etanol

= Nmasuk + 2r = 0 + 2(141,9730) = 283,946 kmol = 283,946 x 46 kg/kmol = 13061,516 kg

F11CO2

= Nmasuk + 2r = 0 + 2(141,9730) = 283,946 kmol = 283,946 x 44 kg/kmol = 12493,624 kg

F11air

= 103769,6607 kg

Tabel LA-4 Neraca Massa Pada Fermentor (F-01) Komponen

Masuk; F (Kg) F8 F9 26345,51340

Keluar; F11 (Kg) F10

Glukosa Etanol Scharomyces 604,4239 H2SO4 0,1283 Air 103769,6607 CO2 Subtotal 130115,1741 0,1283 604,4239 Total 130723,8440

Persen etanol yang diperoleh

=

790,3800 13061,5160 604,4239 0,1283 103769,6607 12493,62400 130723,8440 130723,8440

13061,5160 x 100% 130723,8440

= 9,99%

memenuhi

4. Filter (Fp-01) Fungsi : Untuk memisahkan Sacharomyces dari produk etanol CO2


12

14

Fp-01

Etanol Glukosa Air H2SO4 Sacharomyces CO2

Etanol Glukosa Air H2SO4

13 Etanol Glukosa Air H2SO4 Sacharomyces

Neraca Massa Total = F12 = F13 + F14 F12 = 130723,8440 kg/jam Efesiensi Filter

= 98%

Neraca Massa komponen; Laju alir Alur 13; F13 F13etanol

= 2% F12etanol = 0,02 x 13061,516 = 261,2303

kg

F13Glukosa

= 2%F12Glukosa = 0,02 x 790,38

= 15,8076

kg

= 604,4239

kg

13

F

Sacharomyces

12

=F

Sacharomyces

F13H2SO4

= 2%F12H2SO4 = 0,02 x 0,1283

= 0,0026

F13Air

= 2%F12Air

= 2075,3932 kg

= 0,02 x 103769,6607

Semua CO2 menguap saat pemisahan CO2

kg

= 12493,624 kg

Laju alir alur 14; F14 F14etanol

= 13061,516 - 261,2303

= 12800,2857 kg

F14Glukosa

= 790,38

=

774,5724 kg

F14H2SO4

= 0,1283 - 0,0026

=

0,1257

F14Air

= 103769,6607 - 2075,3932

=

101694,2675

- 15,8076

kg

Tabel LA-5 Neraca Massa Pada Filter (Fp-01) Komponen Glukosa

Masuk; F12 (Kg) 790,3800

F13 15,8076

Keluar(Kg/jam) CO2

F14 774,5724


kg

Etanol Scharomyces H2SO4 Air CO2 Subtotal Total

13061,5160 261,2303 12800,28570 604,4239 604,4239 0,1283 0,0000 0,1283 103769,6607 2075,3932 101694,2675 12493,62400 12493,62400 130723,8440 15454,5927 12493,62400 115269,2513 130723,8440 130723,8440

LA.6 MENARA DISTILASI (MD-101) Vd

15

F17

K-101

Glukosa Etanol Air

15

F

Ld

KD

D

Etanol Air

Vb

R-101

Lb 17

FC

PC

V-1

F16 B

Glukosa Air Neraca Massa Total = F15 = F16 + F17 F15

= 115269,2513 kg

F17

Persen etanol = 96%

F17etanol = 12800,2857 kg F17air

=

4 x 12800,2857 kg 96

= 533,3452 kg Neraca Massa komponen; F16Glukosa

= F15Glukosa

= 774,5724 kg

F16H2SO4

= F15H2SO4

= 0,1257

kg


F16Air

= F15Air – F17air = 101694,2675 - 533,3452 = 101160,9223 kg Tabel LA-6 Neraca Massa Pada Menara Destilasi (MD-01) Komponen

Masuk; Keluar (Kg) 15 16 F (Kg) F F17 774,5724 774,5724 12800,28570 12800,28570 0,1283 0,1283 101694,2675 101160,9223 533,3452 115269,2513 101935,6213 13333,6300 115269,2513 115269,2513

Glukosa Etanol H2SO4 Air Subtotal Total

Perhitungan ratio refluks dengan metode Underwood : Tabel LA.7 Data tekanan uap (Pa) Etanol

H2O

(KPa)

(KPa)

A

16,1952

16,5362

B

3423,53

3985,44

C

-55,7152

-38,9974

A B C D E

glukosa (Pa) 2,54410E+02 -3,14230E+04 0,00000E-01 -3,10060E+01 6,24170E-18

(Reklaitis, 1983) Persamaan tekanan uap : Untuk etanol dan H2O : ln Pa = A – B/(C+T)

(Reklaitis, 1983)

: ln(P) = A + B/(T) + C ln T + DTE

Untuk glukosa

Neraca massa molar pada menara destilasi

Tabel LA.8 Neraca massa molar pada menara destilasi dapat dilihat pada tabel berikut : Laju

Umpan (alur 15) F (kg)

Destilat (alur 17)

N (kmol)

F (kg) Xi

Komp

Bottom (alur 16)

N (kmol)

F (kg)

N (kmol)

yi

Xi

Etanol

12800,28570

278,2671

0,0470

12800,2857

278,2671

0,9038

0

0

0

H2 O

101694,2675

5649,6815

0,9524

533,3452

29,6303

0,0962

101160,9223

5620,0512

0,9992

Glukosa

774,5724

4,3032

0,0007

0

0

0

774,5724

4,3032

0,0008

Σ

115269,2513

5932,2518

1

13333,6309

307,8974

1

101935,6213

5624,3544

1


Titik didih umpan masuk : Titik didih umpan masuk : dew point Dew point destilat : T

=

354,14oK

P

=

100 KPa

Komponen

Yi

Pa (KPa)

ki

yi/ki

αi

Etanol

0,9038

112,527504

1,12527504

0,8031021

2,3012745

H2O

0,0962

48,897905

0,48897905

0,1969191

1

Σ

1

1,0000212

Syarat Σxi = Σ

yi =1 ki

Oleh karena Σ

yi mendekati 1, maka dew point destilat adalah 354,14oK. ki

Bubble point bottom : T

=

370,23oK

P

=

100 KPa αi

Komponen

Xi

Pa (KPa)

Ki

ki.xi

H2O

0,9992

90,382529

0,90382529

0,9008427

1

Glukosa

0,0008

138,529732

1,38529732

0,0026321

0,6524414

Σ

1

0,9063081

Syarat Σyi = Σ ki.xi = 1 Oleh karena Σ ki.xi mendekati 1 maka bubble point bottom adalah 370,23oK. • RDM + 1

Refluks minimum destilat (RDM) =

Σ

αi . xdi αi . xfi ;1–q=Σ (Geankoplis, 1997) αi − Φ αi − Φ

Umpan masuk adalah cairan pada titik didihnya maka q = 1


Sehingga : Σ

αi . xfi =0 αi − Φ

Suhu yang digunakan pada perhitungan adalah suhu relatif, T=

Tdew − Tbubble 354,14 + 370,23 = = 362,185oK 2 2

Trial nilai Φ : Φ = 2,17705

Oleh karena Σ

αi . xfi = 0, maka Φ = 2,17705 αi − Φ

Menghitung Rd : Tabel LA-9 Data untuk menghitung Rd Komponen

Xid=yid

Pa(362,185)

ki

αi

αi . xdi αi − Φ

KPa Etanol

0,9038

152,078981

1,52078981

2,2700458

22,0619361

H2O

0,0962

66,9937948

0,66993748

1

2,34826095

Σ

RDM + 1 = Σ

1

24,4101971

αi . xdi αi − Φ

RDM + 1 = 24,4101971 RDM = 24,4101971– 1 = 23,4101971 RD

= 1,5 . RM = 1,5 . 23,4101971= 35,1153

Neraca disekitar kondensor pada menara destilasi: Data : RD

=

35,1153

Ket:

Vd = uap destilat Ld = liquid destilat F = Feed (umpan)


D = Destilat

B = Bottom

Komposisi pada tiap alur (Vd, Ld, F) adalah sama. Rd = Ld / D

(Geankoplis, 1997)

D = N17 = 307,8974 Ld = 35,1153 · 307,8974 = 10811,9096 kg Vd = Ld + D = 10811,9096 + 307,8974 = 11119,8070 kg Neraca Komponen Alur Ld : Tabel LA.10 Neraca komponen alur Ld dapat dilihat pada tabel berikut Komponen

N (kmol)

Xi

Etanol H2O Σ

0,9038 0,0962 1

278,2671

F (kg) 12800,2857 533,3452

29,6303 307,8974

13333,6309

Neraca disekitar reboiler pada menara destilasi: Keterangan : Lb

:

Liquid bottom

Vb

:

Vapour bottom

B

:

bottom

Komposisi pada tiap alur (Lb, Vb, B) adalah sama. Lb = Ld + qF

(Geankoplis, 1997)

Lb = Ld + F15 Lb = (10811,9096 + 115269,2513) kg = 126081,1609 kg Vb = Vd =11119,8070 kg

Neraca komponen F (Lb) : Lb

=

126081,1609 kg

Lbair

=

101160,9223 kg


Lbglukosa =

774,5724 kg

Neraca komponen Vb : Vb

=

13333,6300 kg

VbAir

=

533,3452 kg

Vbetanol

=

12800,28570 kg


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kkal/jam

Temperatur referensi ; 25oC = 298K

Perhitungan Kapasitas Panas (Cp) 1. Glukosa; C6H12O6 ; ; 0,275 kkal/kg oC

(Perry, 2004)

o

2. Sukrosa; C12H22O11 ; 0,301 kkal/kg C 3 Etanol; C2H5OH Untuk etanol, air dan CO2 menggunakan rumus; A + BT + CT2 + DT3 Untuk Cpetanol; -3,2513x102 + 4,1378x100 T – 1,40307x10-2T2 + 1,70354x10-5T4 (Reklaitis,1983) T

T

0 -2 ∫Tr CpdT = Tr∫ -3,2513x102 (T-Tr ) + 4,1378x10 (T2-Tr2) - 1,40307x10 (T3-Tr3) + 2 3

1,70354x10 -5 ( T4-Tr4) 4 4 Air; H2O Untuk CpAir 1,8296x101 + 4,7211x10-1 T – 1,3387x10-3T2 + 1,3142x10-6T4 (Reklaitis,1983) T

T

∫ CpdT = ∫

Tr

Tr

1,8296x101 (T-Tr ) +

4,7211x10 -1 2 2 1,3387x10 −3 3 3 (T -Tr ) (T -Tr ) + 2 3

1,3142x10 -6 ( T4-Tr4) 4


5 Karbon dioksida; CO2 Untuk CpCO2 1,0417x101 + 1,15955x100 T – 7,2313x10-3T2 + 1,55019x10-5T4 (Reklaitis,1983) T

T

∫ CpdT = ∫

Tr

Tr

1,0417x101 (T-Tr ) +

1,15955x10 0 2 2 7,2313x10 −3 3 3 (T -Tr ) (T -Tr ) + 2 3

1,55019x10 -5 ( T4-Tr4) 4  T = Temperatur operasi  Tr = Temperatur referensi

1. Reaktor (R-01) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air untuk menghasilkan glukosa

Air T=30oC

5 4 T=30oC Glukosa Sukrosa Air

6

R-01 12o Brix

Glukosa Air

A. Panas Masuk pada 30oC Panas masuk pada alur 4, Q4 =

4

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

masuk

Q4total = Q4sukrosa + Q4glukosa + Q4air Q4sukrosa= F4sukrosa x Cpsukrosa dT 30

= ∫ 15613,8208 Kg/jam x 0,301 kkal/kg oC x (30 – 25) oC 25

= 23498,8003 kkal/jam 4

Q

glukosa=

F4 glukosa x Cp glukosa dT


30

= ∫ 9909,9126 Kg/jam x 0,275 kkal/kg oC x (30 – 25) oC 25

= 13626,1298 kkal/jam Q4air

= N4 air x Cp air dT 303

303

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (303-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (30322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 374,7045 kJ/mol K = 89,6422 kkal/mol K = 89642,2 kkal/kmol K Q4air

=

12097,4002 Kg/jam x 89642,2 kkal/kmol K 18 Kg/kmol

= 60246531,5700 kkal/jam Q4total

= 23498,8003 + 13626,1298 + 60246531,5700 = 60283656,4600 kkal/jam

Tabel LB-1 Perhitungan panas masuk; Q4 pada R-01 F kg/jam

Komponen Sukrosa glukosa Air Total Q5air

15613,8208 9909,9126 12097,4002

BM kg/kmol

N kmol/jam

342 180 18

45,6544 55,0551 672,0778

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

23498,8003 13626,1298 89642,2 60246531,5700 60283656,4600


303

∫ CpdT

298

=

∫

1,8296x101 (303-298 ) +

298

2982)-

4,7211x10 -1 (30322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 374,7045 kJ/mol K = 89,6422 kkal/mol K = 89642,2 kkal/kmol K Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Q5air

=


= 460631622,5000 kkal/jam B. Panas Reaksi pada 30oC ½ C12H22O11 Sukrosa

+ ½ H2O

C6H12O6

air

glukosa

Laju reaksi;r = 45,6544 kmol/jam

(Lampiran A)

Diketahui ∆ Hf25oC: ∆ Hf C6H12O6

= -188,76 kkal/mol

∆ Hf H2O

= -57,80 kkal/mol

∆ Hf C12H22O11

= -351 kkal/mol

∆ HR25oC

= 2 ∆ Hf C6H12O6 - ∆ Hf C12H22O11 + ∆ Hf H2O = 2 (-188,76) – [ (-351) + (-57,80)] = 31,28 kka/mol = 31280 kkal/kmol

∆ HR25oC x r = 31280 kkal/kmol x 45,6544 kmol/jam

= 1428069,6320 kkal/jam ∆ HR30oC

= ∆ HR25oC x r +

i

∑ NCpdT -

produk

i

∑ NCpdT

reak tan

= 1428069,6320 kkal/jam + F glukosa x Cp glukosa dT – [Fsukrosa x Cpsukrosa dT + N air x Cp air dT] = 1428069,6320 kkal/jam + 16435,6008 kg/jam x 0,275 kkal/kg oC x (30 – 25) oC - [ 15613,8208 kal/jam x 0,301 kkal/kg oC x (30 – 25) oC + 45,6544 x 89642,2 kkal/kmol] = 1428069,6320 kkal/jam + [22598,9511 – {23498,8003 + 4092560,8560}] = -2665391,073 kkal/jam


C. Panas Keluar pada 30oC 6

∑ NCpdT

Panas keluar pada alur 6, Q6 =

(Reklaitis,1983)

keluar

Q6total = Q6glukosa + Q6air Q6glukosa= F6 glukosa x Cp glukosa dT 30

= ∫ 26345,5134 Kg/jam x 0,275 kkal/kg oC x

(30 – 25) oC

25



303

∫ CpdT

=

∫

298

298

4,7211x10 -1 1,8296x10 (303-298 ) + (30322 1

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 3 3 298 )(303 -298 ) + ( 3034-2984) 3 4 2

= 374,7045 kJ/mol = 89,6422 kkal/mol = 89642,2 kkal/kmol Q6air

=

103769,6607 Kg/jam x 89642,2 kkal/kmol 18 Kg/kmol

= 516785593,2000 kkal/jam 6

Q

total

= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkal/jam

dQ/dT = Qkeluar - Qmasuk - ∆ HR30oC = 516821818,3 – {60283656,4600 + 460631622,5000}- {-2665391,073) = - 6758851,819 kkal/jam Agar temperatur

keluar pada R-01 menjadi 30oC maka perlu ditambahkan air

pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30oC; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40oC dari perhitungan sebelumnya diperoleh 303

∫ CpdT

= 89,6422 kkal/mol K Cpair =

298

= 18000 kkal/kmol =

89,6422 kkal/mol K = 18 kkal/mol (303 − 298)K

18000 kkal/kmol = 1000 kkal/kg 18 kg/kmol


Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m

=

6758851,819 Cp air (313 − 303) 0

=

6758851,819 = 675,8852 kg/jam 1000 x10

Tabel LB-2 Perhitungan panas keluar; Q6 pada R-01 Kompone n

Glukosa Air

F kg/jam 26345,5134 0 103769,660 7

BM kg/kmol

N kmol/jam

180

146,3640

18

5764,9812

Total

CpdT; kkal/mol

89642,2

Q; kkal/jam

36225,0809 516785593,200 0 516821818,300 0

Tabel LB-3 Neraca panas pada R-01 Komponen

Panas masuk Panas Keluar (kkal/jam) (kkal/jam) Sukrosa 23498,8003 Glukosa 13626,1298 36225,0809 Air 60246531,5700 516785593,2000 Subtotal 60283656,4600 516821818,3000 2665391,0730 ∆ HR30oC Air pendingin 6758851,8190 Total 60283656,4600 60283656,4600

2. Tangki Sterilisasi (ST-01) Fungsi: Untuk mensterilkan bahan baku dari mikrobia – mikrobia yang terikut kedalam umpan. 6

Steam 1300C

ST- 01

7


T6= 300C F6 Glukosa Sukrosa Air

T7= 750C F7 Glukosa Sukrosa Air

kondensat

A. Panas masuk pada 30oC Panas masuk pada alur 6, Q6 =

6

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

masuk



(30 – 25) oC

25



303

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (303-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (30322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4


=


= 516785593,2000 kkal/jam Q6total

= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkal/jam

Tabel LB-4 Perhitungan panas masuk; Q6 pada ST-01


F kg/jam

Komponen Glukosa Air Total

BM kg/kmol

N kmol/jam

180 18

146,3640 5764,9812

26345,51340 103769,6607

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

36225,0809 89642,2 516785593,2000 516821818,3000

B. Panas Keluar pada 75oC Panas keluar pada alur 7, Q7 =

7

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar



(75 – 25) oC

25

= 362250,8203 kkal/jam 7

Q

air


348

∫ CpdT

=

∫

298

298

4,7211x10 -1 1,8296x10 (348-298 ) + (34822 1

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 3 3 298 )(348 -298 ) + ( 3484-2984) 3 4 2


=


= 5199169626,0000 kkal/jam Q7total

= 362250,8203 + 5199169626,0000 = 5199531877 kkal/jam

Tabel LB-5 Perhitungan panas keluar; Q7 pada ST- 01 Komponen

F kg/jam

BM kg/kmol

N kmol/jam

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam


Glukosa Air Total

26345,51340 103769,6607

180 18

146,3640 5764,9812

362250,8203 901853,69 5199169626,0000 5199531877,0000

Agar temperatur pada ST-01 menjadi 75oC maka perlu ditambahkan steam, steam yang digunakan pada 130oC; 270,13 Kpa dari steam tabel diperoleh panas laten steam ( λ ) =2173,6 kJ/kg

= 520 kkal/kg

Jumlah steam yang dibutuhkan; m

=

(Reklaitis,1983)

Q7 − Q6

λ

=

5199531877 − 516821818,3 520

=

4682710059 = 9005211,651 kg/jam 520

Tabel LB-6 Neraca panas pada ST- 01 Komponen Glukosa Air Subtotal Steam Total

Panas masuk Panas Keluar kkal/jam) (kkal/jam) 36225,0809 362250,8203 516785593,2000 5199169626,0000 516821818,3000 5199531877,0000 4682710059,0000 5199531877,0000 5199531877,0000

3. Cooler (C-01) Fungsi: Untuk mendinginkan bahan baku sebelum difermentasi Air pendingin 300C

7

C- 01

8 T8= 300C F8 Glukosa Air

T7= 750C F7 Glukosa Air Pendingin bekas 40oC

A. Panas masuk pada 75oC


Panas masuk pada alur 7, Q7 =

7

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

masuk



(75 – 25) oC

25

= 362250,8203 kkal/jam Q7air


348

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (348-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (34822

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3483-2983) + ( 3484-2984) 3 4


=


= 5199169626,0000 kkal/jam Q7total

= 362250,8203 + 5199169626,0000 = 5199531877 kkal/jam

Tabel LB-7 Perhitungan panas masuk; Q7 pada C- 01 Komponen Glukosa Air Total

F kg/jam

BM kg/kmol

N kmol/jam

CpdT; kkal/mol

180 18

146,3640 5764,9812

362250,8203 901853,69 5199169626,0000 5199531877,0000

26345,51340 103769,6607

Q; kkal/jam

B. Panas keluar pada 30oC Panas keluar alur 8, Q8

8

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar

Q8total = Q8glukosa + Q8air


Q8glukosa= F8 glukosa x Cp glukosa dT 30


(30 – 25) oC

25



303

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (303-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (30322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4


=


= 516785593,2000 kkal/jam Q8total

= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkal/jam

Tabel LB-8 Perhitungan panas keluar; Q8 pada C-01 F kg/jam

Komponen Glukosa Air Total

26345,51340 103769,6607

Agar temperatur

BM kg/kmol

N kmol/jam

180 18

146,3640 5764,9812

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

36225,0809 89642,2 516785593,2000 516821818,3000

keluar pada C-01 menjadi 30oC maka perlu ditambahkan air

pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30oC; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40oC dari perhitungan sebelumnya diperoleh 303

∫ CpdT

298

= 89,6422 kkal/mol K Cpair =

89,6422 kkal/mol K = 18 kkal/mol (303 − 298)K


= 18000 kkal/kmol =

18000 kkal/kmol = 1000 kkal/kg 18 kg/kmol

Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m

=

Q8 − Q7 Cp air (313 − 303) 0

=

516821818,3000 - 5199531877,0000 1000 x10

=

- 4682710059 = 468271,0059 kg/jam 1000 x10

Tabel LB-8 Neraca panas pada C- 01 Komponen Glukosa Air Subtotal Pendingin Total

Panas masuk kkal/jam) 362250,8203 5199169626,0000 5199531877,0000

Panas Keluar (kkal/jam) 36225,0809 516785593,2000 516821818,3000 4682710059,0000 5199531877,0000 5199531877,0000

4. Fermentor (F-01) Fungsi ; Untuk memproduksi etanol dengan bantuan Sacaromyces Cereviciae Air Pendingin 300C

T8 = 30oC Glukosa Air

8

F-01

11

T11= 30oC Etanol Glukosa Air CO2

Pendingin bekas 400C

Catatan: Pada fermentor terjadi reaksi pembentukan etanol dari glukosa dengan adanya Sacharomyces Cerevisiae, sehingga harus dihitung panas reaksi walaupun temperatur masuk sama dengan temperatur keluar 30oC, untuk itu bahan – bahan yang tidak Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

terlibat dalam reaksi seperti asam sulfat, amonium sulfat tidak dihitung panasnya karena dianggap tidak terjadi perubahan panas. A. Panas Masuk pada 30oC Panas masuk pada alur 8, Q8 =

8

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

masuk



(30 – 25) oC

25



303

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (303-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (30322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4


=


= 516785593,2000 kkal/jam Q8total

= 36225,0809 + 516785593,2000 = 516821818,3 kkal/jam

Tabel LB-8 Perhitungan panas masuk; Q8 pada F-01 Komponen Glukosa Air Total

F kg/jam 26345,51340 103769,6607

BM kg/kmol

N kmol/jam

180 18

146,3640 5764,9812

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

36225,0809 89642,2 516785593,2000 516821818,3000


B. Panas Keluar 11

Panas keluar pada alur 11, Q11=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar

Q11total = Q11glukosa + Q11air + Q11etanol + Q11CO2 Q11glukosa= F11 glukosa x Cp glukosa dT 30

=∫

790,38 Kg/jam x 0,275 kkal/kg oC x (30 – 25) oC

25

= 1086,7725 kkal/jam 11

Q

air


303

∫ CpdT

=

∫

298

298

4,7211x10 -1 1,8296x10 (303-298 ) + (30322 1

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 3 3 298 )(303 -298 ) + ( 3034-2984) 3 4 2


=


= 516785593,2000 kkal/jam Q11etanol

= Netanol Cpetanol dT

303

∫ CpdT

303

=

298

∫

-3,2513x102 (303-298 ) +

298

-

4,1378x10 0 (3032-2982) 2

1,40307x10 -2 1,70354x10 -5 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 567,8268 kJ/mol = 135843,7 kkal/kmol Qetanol

= 283,9460 kmol/jam x 135843,7 kkal/kmol = 271687,4000 kkal/jam

11

Q

CO2

= NCO2 CpCO2 dT


303

∫ CpdT

303

∫

=

298

1,0417x101 (303-298) +

298

-

1,15955x10 0 (3032-2982) 2

7,2313x10 −3 1,55019x10 -5 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 632,6759 kJ/mol =151357,9 kkal/kmol 11

Q

CO2

= 283,9460 kmol/jam x 151357,9 kkal/kmol = 42977470,2700 kkal/jam

Q11total

= 1086,7725 + 516785593,2000 + 271687,4000 + 42977470,2700 = 560035837,6 kkal/jam

Tabel LB-10 Perhitungan panas keluar; Q11 pada F-01 Kompone n

F kg/jam

Glukosa Etanol

BM kg/kmol

N kmol/jam

180 46

4,3910 283,94600

135,8437

18 44

5764,9812 283,94600

89,6422 151,3579

790,3800 13061,5160 103769,660 7 12493,6240

Air CO2

CpdT; kkal/mol

Total

Q; kkal/jam 1086,7725 271687,4000 516785593,200 0 42977470,2700 560035837,600 0

C. Panas Reaksi C6H12O6

Sacharomyces Cerevisiae

Gukosa

2 C2H5OH + 2CO2 etanol

Laju reaksi;r = 141,9730 kmol/jam

(Lampiran A)

Diketahui ∆ Hf25oC: ∆ Hf C6H12O6

= -188,76 kkal/mol

∆ Hf C2H5OH

= -56,12 kkal/mol

∆ Hf CO2

= -94,05 kkal/mol

∆ HR25oC

= 2 ∆ Hf CO2 + 2 ∆ Hf C2H5OH - ∆ Hf C6H12O6


= 2 (-94,05 + -56,12} - (-188,76 ) = 111,58 kka/mol = 111580 kkal/kmol ∆ HR25oC

x r = 111580 kkal/kmol x 141,9730 kmol/jam = 15841347,3400 kkal/jam

∆ HR30oC

= ∆ HR25oC x r +

i

∑ NCpdT -

produk

i

∑ NCpdT

reak tan

= 15841347,3400 kkal/jam + [NCO2 x Cp CO2 dT + Netanol x Cpetanol dT] – Fglukosa x CpglukosadT = 15841347,3400 kkal/jam+ [283,9460 x 151357,9 kkal/kmol + 283,9460 x 135843,7 kkal/kmol – 25555,14 x 0,275 (30-25)] = 97355954,53 kkal/jam dQ/dT

= Qkeluar - Qmasuk - ∆ HR30oC = 560035837,6 - 516821818,3 - 97355954,53 = -54141935,23 kkal/jam

Agar temperatur

keluar pada F-01 menjadi 30oC maka perlu ditambahkan air

pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30oC; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40oC Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m =

=

dQ / dT Cp air (313 − 303) 0

54141935,23 = 5414,1935 kg/jam 1000 x10

Tabel LB-11 Neraca panas pada F- 01 Komponen Glukosa Etanol Air CO2 Subtotal ∆ HR30oC Pendingin Total

Panas masuk kkal/jam) 36225,0809

Panas Keluar (kkal/jam) 1086,7725 271687,4000 516785593,2000 516785593,2000 42977470,2700 516821818,3000 560035837,6000 97355954,5300 54141935,2300 614177772,8000 614177772,8000


5. Heater (H-01) Fungsi: Untuk memanaskan etanol sebelum didestilasi Steam 130oC

14

15

H-01

F14= 300C Etanol Glukosa Air

F15= 70oC Etanol Glukosa Air kondensate

A. Panas masuk pada 30oC Panas masuk pada alur 14, Q14

14

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

masuk

Q14total = Q14glukosa + Q14etanol + Q14air Q14glukosa= F14 glukosa x Cp glukosa dT 30

= ∫ 774,5724 Kg/jam x 0,275 kkal/kg oC x (30 – 25) K 25



303

∫ CpdT

298

=

∫

1,8296x101 (303-298 ) +

298

2982)-

4,7211x10 -1 (30322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 374,7045 kJ/mol = 89,6422 kkal/mol = 89642,2 kkal/kmol


Q14air

=


= 506449879,0000 kkal/jam

Q14etanol


303

∫ CpdT

303

=

298

∫

-3,2513x102 (303-298 ) +

298

-

4,1378x10 0 (3032-2982) 2

1,40307x10 -2 1,70354x10 -5 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 567,8268 kJ/mol = 135843,7 kkal/kmol Qetanol

=

12800,2857 kmol/jam x 135843,7 kkal/kmol 46

= 37800829,7900 kkal/jam Q14total

= 1065,0371 + 506449879,0000 + 37800829,7900 = 544251773,8000 kkal/jam

Tabel LB-12 Perhitungan panas masuk; Q14 pada H-01 Kompone n Glukosa Etanol

F kg/jam

774,5724 112,1140 101694,2675

Air

BM kg/kmol

N kmol/jam

180 46

4,3032 278,2671

135843,7

18

5649,6815

89642,2

Total

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam 1065,0371 37800829,7900 506449879,000 0 544251773,800 0

B. Panas Keluar pada temeperatur 70oC = 343 K Panas keluar pada alur 15, Q15

15

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar

Q15total = Q15glukosa + Q15etanol + Q15air


Q15glukosa= F15 glukosa x Cp glukosa dT 70




343

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (343-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (34322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3433-2983) + ( 3434-2984) 3 4

= 3390,6990 kJ/mol = 811,1720 kkal/mol = 811172 kkal/kmol Q15air

=

101694,2675 Kg/jam x 811172 kkal/kmol 18 Kg/kmol

= 4582863442,0000 kkal/jam Q15etanol


343

∫ CpdT

343

=

298

∫

-3,2513x102 (343-298 ) +

298

-

4,1378x10 0 (3432-2982) 2

1,40307x10 -2 1,70354x10 -5 (3433-2983) + ( 3434-2984) 3 4

= 5446,3936 kJ/mol = 1302965 kkal/kmol Q15 etanol

=

12800,2857 kmol/jam x 1302965 kkal/kmol 46

= 362572292,0000 kkal/jam Q15total

= 9585,3335 + 4582863442,0000 + 362572292,0000 = 4945445319 kkal/jam

Tabel LB-13 Perhitungan panas keluar; Q15 pada H-01 Komponen

F kg/jam

BM kg/kmol

N kmol/jam

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam


Glukosa Etanol Air Total

774,5724 12800,2857 101694,2675

180 46 18

4,3032 278,2671 5649,6815

9585,3335 1302965 362572292,0000 811172 4582863442,0000 4945445319,0000

Agar temperatur pada H-01 menjadi 70oC maka perlu ditambahkan steam, steam yang digunakan pada 130oC; 270,13 Kpa dari steam tabel diperoleh panas laten steam ( λ ) =2173,6 kJ/kg

= 520 kkal/kg


=

(Reklaitis,1983)

Q 15 − Q 14

λ

=

4945445319 − 544251773,8000 520

=

4401193546 520

= 8463833,7 kg/jam

Tabel LB-14 Neraca panas pada H- 01 Komponen Glukosa Etanol Air Subtotal Steam Total

Panas masuk Panas Keluar kkal/jam) (kkal/jam) 1065,0371 9585,3335 37800829,7900 362572292,0000 506449879,0000 4582863442,0000 544251773,8000 4945445319,0000 4401193546,0000 4945445319,0000 4945445319,0000

LA.6 MENARA DISTILASI (MD-01) Vd


15

F17

K-101 15

Glukosa Etanol Air

F

Ld

KD

D

Etanol Air

Vb

R-101

Lb 17

15

16

17

Neraca Massa Total = F = F + F

FC

PC

V-1

F16 B

Glukosa Air

A. Panas masuk pada 70oC 15

Panas masuk pada alur 15, Q

15

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

masuk

Q15total = Q15glukosa + Q15etanol + Q15air Q15glukosa= F15 glukosa x Cp glukosa dT 70




343

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (343-298 ) +

298

298

2982)-

4,7211x10 -1 (34322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3433-2983) + ( 3434-2984) 3 4

= 3390,6990 kJ/mol = 811,1720 kkal/mol = 811172 kkal/kmol Q15air

=

101694,2675 Kg/jam x 811172 kkal/kmol 18 Kg/kmol


= 4582863442,0000 kkal/jam Q15etanol


343

343

∫ CpdT

=∫

298

298

4,1378x10 0 -3,2513x10 (343-298 ) + (3432-2982) 2 2

1,40307x10 -2 1,70354x10 -5 3 3 (343 -298 ) + ( 3434-2984) 3 4 = 5446,3936 kJ/mol = 1302965 kkal/kmol Q15 etanol

=

12800,2857 kmol/jam x 1302965 kkal/kmol 46

= 362572292,0000 kkal/jam 15

Q

= 9585,3335 + 4582863442,0000 + 362572292,0000

total

= 4945445319 kkal/jam Tabel LB-14 Perhitungan panas keluar; Q15 pada H-01 F kg/jam

Komponen

BM kg/kmol

N kmol/jam

180 46 18

4,3032 278,2671 5649,6815

774,5724 12800,2857 101694,2675

Glukosa Etanol Air Total

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

9585,3335 1302965 362572292,0000 811172 4582863442,0000 4945445319,0000

B. Panas Keluar pada temeperatur 80oC = 353 K •

Kondensor

Panas bahan masuk (Vd) kondensor pada 80oC, vd

Qvd

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar

QVdair

= NVd air x Cp air dT 353

353

∫ CpdT

298

=

∫

298

1,8296x101 (353-298 ) +

4,7211x10 -1 (35322


2982)-

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3533-2983) + ( 3534-2984) 3 4

= 4149,2443 kJ/mol = 992.6422 kkal/mol = 992642,2 kkal/kmol QVdair

=


= 29412275,1500 kkal/jam QVdetanol


353

∫ CpdT

353

=

298

∫

-3,2513x102 (353-298 ) +

298

-

4,1378x10 0 (3532-2982) 2

1,40307x10 -2 1,70354x10 -5 (3533-2983) + ( 3534-2984) 3 4

= 6782,6433 kJ/mol = 1622641,9 kkal/kmol QVd etanol

=


= 451527824,1000 kkal/jam QVdtotal

= 29412275,1500 + 451527824,1000 = 480940099,3000 kkal/jam

Tabel LB-16 Perhitungan panas Masuk kondensor; (Vd) F kg/jam

Komponen Etanol Air Total

•

BM kg/kmol

N kmol/jam

46 18

278,2671 29,6303

12800,2857 533,3452

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

1622641,9 451527824,1000 992642,2 29412275,1500 480940099,3000

Panas Keluar (D) Kondensor pada temeperatur 30oC = 303 K Ld

QD

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar

QDair

= NLd air x Cp air dT


303

303

∫ CpdT

=

298

∫

4,7211x10 -1 (30322

1,8296x101 (303-298 ) +

298

2982)-

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 374,7045 kJ/mol K = 89,6422 kkal/mol K = 89642,2 kkal/kmol QDair

=


= 13280626,3900 kkal/jam QDetanol


303

∫ CpdT

303

=

298

∫

-3,2513x102 (303-298 ) +

298

-

4,1378x10 0 (3032-2982) 2

1,40307x10 -2 1,70354x10 -5 (3033-2983) + ( 3034-2984) 3 4

= 567,8268 kJ/mol = 135843,7 kkal/kmol QD etanol

=


= 189004162,3000 kkal/jam QDtotal

= 13280626,3900 + 189004162,3000 = 202284788,7000 kkal/jam

Tabel LB-17 Perhitungan panas keluar kondensor (D) Komponen Etanol Air Total

F kg/jam 12800,2857 533,3452

BM kg/kmol

N kmol/jam

46 18

278,2671 29,6303

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

135843,7 189004162,3000 89642,2 13280626,3900 202284788,7000

Menghitung kebutuhan air pendingin: Q

= QD - QVd = (202284788,7000 - 480940099,3000) kkal/jam

= -278655310,6 kkal/jam


Agar temperatur keluar pada Kondensor menjadi 30oC maka perlu ditambahkan air pendingin, air pendingin yang digunakan pada 30oC; 1 atm dan pendingin bekas keluar 40oC Jumlah Air pendingin yang dibutuhkan; m = •

=

dQ / dT Cp air (313 − 303) 0

278655310,6 = 27865,5311 kg/jam 1000 x10

Reboiler

Panas keluar pada alur 16, Q16

16

=

∑ NCpdT

(Reklaitis,1983)

keluar

Q16total = Q16glukosa + Q16etanol Q16glukosa= N16 glukosa x Cp glukosa dT 80

=∫

774,5724 Kg/jam x 0,275 kkal/kgoC x (80 – 25) oC

25

= 11715,4076 kkal/jam 16

Q

air


353

∫ CpdT

=

∫

1,8296x101 (343-298 ) +

298

298

4,7211x10 -1 (35322

1,3387x10 −3 1,3142x10 -6 3 3 298 )(353 -298 ) + ( 3534-2984) 3 4 2


=


= 5578700026,0000 kkal/jam Q16total

= 11715,4076 + 5578700026,0000 = 5578711741 kkal/jam

Tabel LB-17 Perhitungan panas keluar; Q16 pada MD-01 Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Kompone n Glukosa

F kg/jam

BM kg/kmol

N kmol/jam

180

4,3032

18

5620,0512

774,5724 101160,9223

Air

CpdT; kkal/mol

Q; kkal/jam

-

11715,4076 5578700026,000 0 5578711741,000 0

992642,2

Total Total panas keluar

= Q16 + Qvd = 5578711741 + 480940099,3000 = 6059651840 kkal/jam

Agar temperatur pada MD-01 menjadi 80oC maka perlu ditambahkan steam, steam yang digunakan pada 130oC; 270,13 Kpa dari steam tabel diperoleh panas laten steam ( λ ) =2173,6 kJ/kg

= 520 kkal/kg


(Reklaitis,1983) =

(Q 16 + Q vd ) − Q 15

λ

=

6059651840 − 4945445319 520

=

1114206521 = 2142704,849 kg/jam 520

Tabel LB-18 Neraca panas pada MD - 01 Komponen Glukosa Etanol Air Subtotal Steam Pendingin Total

Panas masuk Kkal/jam) 9585,3335 362572292,0000 4582863442,0000 4945445319,0000 1114206521,0000 6059651840,0000

Panas Keluar (kkal/jam) Q16 11715,4076 5578700026,0000 5578711741,0000

Qvd 451527824,1000 29412275,1500 480940099,3000

278655310,6000 6059651840,0000


LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

1. Tangki Penampung Molase (T-101) Fungsi

: Menampung molase sebelum dipompakan ke SC-101

Bentuk


Jumlah

: 2 tangki

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data: Kondisi penampungan : Temperatur Tekanan

= 30oC = 1 atm

Tabel LC-1 Komposisi T-101 Komponen F; kg/jam Densitas;kg/m3 V; m3/jam Glukosa 9909,9126 1544,00 6,4183 Sukrosa 15613,8208 1588,00 9,8324 Air 12097,4002 998,23 12,1188 Abu 8046,6664 720,00 11,1759 Total 45667,8000 39,5454 Densitas; ρ

=

45667,8000 = 1154,817 kg/m3 39,5454

Karena 2 tangki; F

=

45667,8000 = 22833,9 kg/jam 2

= 71,9312 lb/ft3

Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor keamanann

= 20%

Perhitungan: Volume tangki; Vt

=

1,2 x 22833,9 kg / jam x 7hari x 24 jam / hari 1154,817 kg / m 3 = 3986,178 m3

Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

3986,178 m3

=

Diameter tangki; Dt

= 16,1702 m

Jari – jari tangki, R

=

Tinggi tangki; Hs

= 1.2 x 16,1702 m = 19,4042 m = 63,6653 ft

1 (3,14) Dt 2 1,2 Dt 4

16,1702 m 2

Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po Ph

Po +

= 8,0851 m

= 323,4032 in

ρ (Hs − 1) 144

= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi =

14,7 Psi +

71,9312 lb / ft 3 (63,6653 ft − 1) = 46,0026 Psi 144

Faktor keamanan ; Fk = 20% Tekanan disain; Pd

= 1,2 x 46,0026 Psi = 55,2031 Psi

Tebal silinder, ts

=

PxR + nc SE − 0,6 P

Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80% n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun ts =

55,2031 Psi x 323,4032 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 55,2031 Psi = 1,2928 in = 1 ½ in


Diameter tangki; Dt

= 16,1702 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 19,4042 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ½ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel


•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Volume tangki

= 3986,178 m3

2. Pompa Molase (P-101) Fungsi

: Untuk mengalirkan molase dari T-01 ke SC-01

Tipe

: Pompa rotary

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan: Laju alir bahan masuk

= 45667,8000 kg/jam = 27,9081 lb/detik

Densitas ; ρ

= 1154,817 kg/m3 = 71,9312 lb/ft3

Viskositas, µ sukrosa 34,19%= 3,559 cp = 2,392 x 10-3 lbm/ft detik Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop IDop

Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)

27,9081 lb/detik = 0,388 ft3/detik 3 71,9312 lb/ft

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13

(Peters&Timmerhaus,2004)

= 3,9 (0,388 )0,45 (71,9312)0,13 = 4,44 in

Dipilih pipa 6 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: Diameter Luar; OD

= 6,625 in

Diameter dalam; ID

= 6,065 in = 0,5054 ft

Luas penampang; A

= 28,9 in2 = 0,2007 ft2

(Kern,1950)

Kecepatan laju alir;

v

=

Q 0,388 ft 3 /detik = = 1,9332 ft/detik A 0,2007 ft 2

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

71,9312 lb/ft 3 x0,5054 ftx1,9332 ft / det ik = 2,392 x10 -3 lbm/ft.detik = 29381,5372> 2100 aliran turbulen


f = 0,025

(Sandler,1987)

Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus

L1

= 65 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,5054 = 6,5702 ft 2 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 2 x 30 x 0,5054 = 30,324 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,5054 = 13,6458 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,5054 ft = 25,7754 ft

∑ L = 141,3154 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑ F

∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=

4 x 0,025(1,9332 ft/detik) 2 141,3154 ft = 0,8393 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,5054 ft

Tinggi pemompaan ∆ Z

= 65 ft

Dari persamaan Bernauli; P2  v2  g  + ∆Z ∆  + ∫ V dP + ∑ F = Wf gc P1  2 gcα 

(Sandler,1987)

Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:  v2   = 0 ∆   2 gcα 

Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka P2

∫ V dP = 0

P1


Sehingga persamaan Bernauli menjadi; Wf = ∆Z

g + ∑F gc

Kerja pompa; Wf = ∆Z

g + ∑F gc

32,174 ft / det ik 2 = 65 ft x + 0,8393 ft lbf/lbm 32,174 lbm ft / lbf det ik 2 = 65,8393 ft lbf/lbm Daya pompa; P

= Q x ρ x Wf = 0,388 ft3/detik x 71,9312 lb/ft3 x 65,8393 ft lbf/lbm = 1837,5291lb ft/detik/550 = 3,3409 HP

Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =

3,3409 HP 0,8

= 4,1762 HP = 4¼ HP

3. Screening (SC-101) Fungsi

: Untuk menyaring abu dari molase

Bentuk

: Silinder Vertikal yang dalamnya dipasang penyaring

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 45667,8 kg/jam

Densitas ; ρ

= 1155,0679 kg/m3 = 71,9469 lb/ft3

Viskositas, µ sukrosa 41,5% = 6,6189 cp = 4,45 x 10-3 lbm/ft detik

(Perry,1999)

Kebutuhan perancangan = ¼ jam Faktor keamanann

= 20%

Perhitungan:


Volume tangki; Vt

1,2 x 45667,8 kg / jam x (1 / 4) jam 1154,817 kg / m 3

=

= 11,8636 m3

Mesh: Suatu bukaan dalam suatu jaringan yang biasanya digunakan untuk merancang bukaan ayakan dalam bentuk jumlah bukaan/inci

Dalam hal ini ayakan terdiri 1 mesh = 1 inci = 0,025 m Luas ayakan; A

=

11,8636 m 3 = 474,545 m2 0,025

=

474,545 m 3 = 237,2725 m2 2

= ¼ π D2

A

237,2725 m2 = 0,785D2 D

= 17,3856 m

Jari – jari tangki, R H/D Tinggi tangki; Hs

=

17,3856 m 2

Ph

= 347,711 in

= 1,2 = 1.2 x 17,3856 m

Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po

= 8,6928 m

Po +

= 20,8627 m = 57,042 ft

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

71,9312 lb / ft 3 ( 57,042 ft − 1) = 42,6942 Psi 144


= 1,2 x 42,6942 Psi = 51,2331 Psi

Tebal silinder, ts

=


Dimana;


P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80% n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun ts =

51,2331 Psi x 347,7111 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 51,2331 Psi = 1,3825 in = 1 ½ in


Diameter tangki; Dt

= 17,3856 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 20,8627 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ½ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

4. Pompa Screening (P-102) Fungsi

: Untuk mengalirkan molase dari SC-101 ke R-101

Tipe

: Pompa rotary

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 38442,9136 kg/jam

= 23,4929 lb/detik

Densitas ; ρ

= 1327,8068 kg/m3 = 82,7064 lb/ft3

Viskositas, µ sukrosa 41,5% = 6,6189 cp = 4,45 x 10-3 lbm/ft detik Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop

Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13



IDop

= 3,9 (0,2841 )0,45 (82,7064)0,13 = 3,9298 in


= 4,5 in

Diameter dalam; ID

= 4,026 in = 0,3355 ft

Luas penampang; A

= 12,7 in2 = 0,0882 ft2

(Kern,1950)


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=

82,7064 lb/ft 3 x0,3355 ftx3,2211 ft / det ik 4,45 x10 -3 lbm/ft.detik

= 20085,1851 > 2100 aliran turbulen f = 0,026

(Sandler,1987)


L1

= 60 ft



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD


=



= 60 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 60 ft x

32,174 ft / det ik 2 + 5,5523 ft lbf/lbm 32,174 lbm ft / lbf det ik 2

= 65,5523 ft lbf/lbm Daya pompa; P

= Q x ρ x Wf = 0,2841 ft3/detik x 82,7064 lb/ft3 x 65,5523 ft lbf/lbm = 1540,2750 lb ft/detik/550 = 2,8005 HP


0,5567 HP 0,8

= 3,5 HP = 3½ HP

5. Pompa Air (P-103) Fungsi

: Untuk mengalirkan air ke R-01


Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 92494,0397 kg/jam

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3

Viskositas, µ

= 0,8 cp

= 56,5241 lb/detik = 62,1778 lb/ft3

= 5,38 x 10-4 lbm/ft detik Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop IDop

Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (0,9091 )0,45 (62,1778)0,13 = 6,3916 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2

(Kern,1950)


v

=

Q 0,9091 ft 3 /detik = = 2,6184 ft/detik 0,3472 ft 2 A

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

62,1778 lb/ft 3 x0,6651 ftx 2,6184 ft / det ik = 5,38 x10 -4 lbm/ft.detik = 201266,7181 > 2100 aliran turbulen f = 0,015

(Sandler,1987)


L1

= 10 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

2 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 10 ft


(Sandler,1987)

Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:  v2   = 0 ∆  2 gc α  


∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 10 ft x



= 11,0614 ft lbf/lbm = Q x ρ x Wf

Daya pompa; P

= 0,9090 ft3/detik x 62,1778 lb/ft3 x 11,0614 ft lbf/lbm = 625,1875 lb ft/detik/550 = 1,1367 HP Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =

1,1367 HP 0,8

= 1,4209 HP = 1 ½ HP

6. Reaktor (R-101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisa antara sukrosa dengan air untuk menghasilkan glukosa

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Steinless Steel Carbon steel SA – 287 grade C Data: Kondisi penampungan : Temperatur

= 30oC

Tekanan = 1 atm Tabel LC-2 Komposisi pada R-01 Komponen F; kg/jam Densitas;kg/m3 V; m3/jam Glukosa 9909,9126 1544,00 6,4183 Sukrosa 15613,8208 1588,00 9,8324 Air 12097,4002 998,23 12,1189 Total 38442,9136 27,5696 Densitas; ρ

=

38442,9136 = 1075,1573 kg/m3 = 66,9694 lb/ft3 27,5696

Reaksi yang terjadi: ½ C12H22O11 A FAo

+ ½ H2O

C6H12O6

B =

15613,8208 = 45,6544 kmol/jam 342


CA0

=

45,6544 = 1,656 kmol/m3 27,5696

Dari persamaan koefisien reaksi diperoleh CA0 = CB0 -rA

=

mol A yang terurai Volume laru tan x waktu

=

45,6544 kmol/jam = 1,656 kmol/m3 jam 3 (27,5696m / jam) xjam

(persamaan 3, Levenspiel 1984)

Menghitung volume Netralizer V = FA0

∆X A − rA

(Levenspiel, 1984)

V = 45,6544 kmol/jam

1 = 27,5691 m3 3 1,656 kmol / m jam

Bahan – bahan yang tidak bereaksi juga harus diperhitungkan volumenya Glukosa awal = 9909,9126 kg/jam Air

= 104591,4399– 45,6544 (18) = 105413,2191 kg/jam

Total

= 9909,9126 + 105413,2191 = 115323,1317 kg/jam

Volume bahan yang tidak bereaksi; =

115323,1317 kg/jam x1 jam 1075,1573 kg/m 3

= 107,2616 m3 Volume total = 27,5691 m3 + 107,2616 m3 = 134,8307 m3 Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1 Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

134,8307 m3

=

134,8307 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 5,5577 m


=

1 (3,14) Dt 2 Dt 4

5,5577 m 2

= 18,2348 ft = 2,7789 m

= 111,154 in


Tinggi tangki; Hs

= 5,5577 m

= 18,2348 ft

1 x 5,5577 4

Tinggi elipsoidal; He = 2

= 2,7789 m

Tinggi tangki total; HT

= 5,5577 m + 2,7789 m = 8,3366m = 27,3524 ft


Po +

ρ (Hs − 1) 144


66,9694 lb / ft 3 (18,2348 ft − 1) 14,7 Psi + = 22,7153 Psi 144


= 1,2 x 22,7153 Psi = 27,2584 Psi

Tebal silinder, ts

=



27,2584 Psi x 111,154 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 27,2584 Psi = 0,3022 in

Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; 1 L 1 D Da W = 0,3, = , = , =4 Dt Da 5 Da 4 E


Dimana: Dt

= diameter tangki (ft)

Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 18,2348 ft

= 5,4704 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 5,4704 ft

= 1,0941 ft

L

= panjang daun pengaduk

= ¼ x 5,4704 ft

= 1,3676 ft

E

= jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 18,2348 ft

= 4,5587 ft

Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P

KT n3 Da 5 ρm gc 550

=

Dimana; KT

= konstanta pengadukkan 6,3

n

= kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps

gc

= konstanta gravitasi 32,174 lbm ft/lbf detik2

Sehingga daya; P

=

6,3(1 rps ) 3 (5,4704 ft ) 5 66,9694 lb / ft 3 32,174 lbm ft / lbf det ik 2 550

= 116,8 HP Efesiensi motor 80%; P

=

116,8 = 146 HP 0,8

Penentuan coil jaket pendingin Bahan koil yang digunakan Copper OD

= 1/2 in

Temperatur masuk umpan C-01; T1

= 30oC = 86oF

Temperatur umpan keluar C-01; T2

= 30oC = 86oF

Temperatur pendingin masuk; t1

= 29oC = 84,2oF

Temperatur pendingin keluar; t2

= 40oC = 104oF

∆t 2

= 104 - 86

∆t1

= 86 – 84,2

= 18oF = 1,8 oF


LMTD =

LMTD =

∆t2 − ∆t1 ∆t ln 2 ∆t1 18 − 1,8 = 8,57 oF 18 ln 1,8

Dari neraca panas Q = 6758851,819 kkal/jam = 26820840,55 Btu/jam

UD fluida panas heavy organic, fluida dingin air = 5 – 75 (tabel 8 Kern, 1965) Diambil UD

= 75 , maka

Luas perpindahan panas yang dibutuhkan A= =

Q U D x ∆t

26820840,55 = 41728,26 ft2 75 x 8,57

Untuk tube 1½ in luas permukaan perpindahan panas/ft = 0,3925 ft2 Luas perpindahan panas per lilitan = 3,14 x 0,3925 x 18,6625 ft (tinggi shell) = 23,0006 ft2/lilitan Jumlah lilitan secara keseluruhan

= 41728,26 ft2 / 23,0006 = 1814 lilitan


Diameter tangki; Dt

= 5,5577 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 8,3366m

•

Tebal silinder; ts

= ½ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 5,4704 ft


•

Daya motor

= 146 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

7. Pompa Reaktor (P-104) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk R-101 ke ST-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 130115,1741 kg/jam

Densitas ; ρ

= 1075,1573 kg/m

Viskositas, µ

= 0,8 cp

3

= 79,5148 lb/detik

= 66,9694 lb/ft3


Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (1,1873 )0,45 (66,9694)0,13 = 7,277 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2

(Kern,1950)


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=




(Sandler,1987)


L1

= 40 ft



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 40 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1

Sehingga persamaan Bernauli menjadi;


Wf = ∆Z

g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 40 ft x





6,0933 HP 0,8

= 7,616 HP = 7 ¾ HP

8. Tangki Sterilisasi (ST-101) Fungsi

: Memanaskan umpan untuk mensterilkan dari mikroba - mikroba

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar tutup elipsoidal.


= 75oC = 2 atm

Laju alir bahan masuk;F

= 130115,1741 kg/jam

Densitas; ρ

= 1075,1843 kg/m3 = 66,9711 lb/ft3

Kebutuhan perancangan

= 1 jam

Faktor keamanann

= 20%


=

1,2 x130115,1741 kg / jam x 1 jam 1075,1843 kg / m 3

= 145,2199 m3 Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1 Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

145,2199 m3

=

145,2199 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 5,688 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 5,688 m

Tinggi elipsoidal; He =

1 (3,14) Dt 2 Dt 4

5,688 m 2

= 113,76 in

= 18,6625 ft

= 5,688 m + 1,422 m = 7,11 m = 23,3279 ft

Tekanan hidrostatis bahan, Ph =

Ph

= 2,844 m

1 x 5,688 m = 1,422 m 4


Dimana Po

= 18,6625 ft

Po +

ρ (Hs − 1) 144


29,4 Psi +

66,9711 lb / ft 3 (18,6625 ft − 1) = 37,6144 Psi 144


= 1,2 x 37,6144 Psi = 45,1373 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; 1 D 1 L Da W = 0,3, = , = , =4 Dt Da 5 Da 4 E

Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 18,6625 ft

= 5,5988 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 5,5988 ft

= 1,1198 ft

L


= ¼ x 5,5988

ft

= 1,3997 ft

E


= 4,6656 ft


KT n3 Da 5 ρm = gc 550

Dimana; KT


n


gc


Sehingga daya; P

=



=

131,170 = 163,96 Hp = 164 HP 0,8

Penentuan coil jaket pemanas Bahan koil yang digunakan Copper OD

= 1/2 in

Temperatur masuk umpan ST-01

= 30oC = 86oF


Temperatur umpan keluar ST-01

= 75oC = 167oF

Temperatur steam masuk

= 130oC = 266oF

∆t 2

= 266 – 167 = 99oF

∆t1

= 266– 86

LMTD =

LMTD =

= 180 oF

∆t2 − ∆t1 ∆t ln 2 ∆t1

99 − 180 = 135,4968 oF 99 ln 180

Dari neraca panas Q = 4682710059 kkal/jam = 1,858 x1010 Btu/jam UD fluida dingin heavy organic, fluida panas steam = 6 – 60 (tabel 8 Kern, 1965) Diambil UD

= 60 , maka

Luas perpindahan panas yang dibutuhkan A=

=

Q U D x ∆t

1,858 x1010 = 2285681,94 ft2 60 x 135,4968

Untuk tube ½ in luas permukaan perpindahan panas/ft = 0,1309 ft2 Luas perpindahan panas per lilitan = 3,14 x 0,1309 x 18,6625 ft (tinggi shell) = 7,6708 ft2/lilitan Jumlah lilitan secara keseluruhan

= 2285681,94 /7,6708 = 297972 lilitan


Diameter tangki; Dt

= 5,688 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 7,11 m

•

Tebal silinder; ts

= ½ in


•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 5,5988 ftt

•

Daya motor

= 164 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

9. Pompa Tangki Sterilisasi (P-105) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk ST-101 ke C-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 75oC.1atm


= 130115,1741 kg/jam

Densitas ; ρ

= 1075,1573 kg/m3

Viskositas, µ

= 0,8 cp

= 79,5148 lb/detik

= 66,9694 lb/ft3


Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)

79,5148 lb/detik = 1,1873 ft3/detik 66,9694 lb/ft 3

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (1,1873 )0,45 (66,9694)0,13 = 7,277 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2


v

=

(Kern,1950)



Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=



(Sandler,1987)


= 40 ft

L1



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 40 ft

Dari persamaan Bernauli; P2  v2  g  + ∆Z ∆  + V dP + ∑ F = Wf gc P∫1  2 gcα 

(Sandler,1987)




∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 40 ft x





6,0270 HP 0,8

= 7,533 HP = 7 ¾ HP

10. Cooler (C-101) Fungsi

: Mendinginkan umpan sebelum dimasukkan ke F-101

Jenis Dipakai

-

: Double pipe heat exchanger : Pipa 2 × 1 ¼ in IPS, 15 ft hairpin

Fluida panas

Laju alir fluida panas

-

= 130115,1741 kg/jam = 286852,8038

Temperatur awal (T1)

= 75 °C

= 167 °F

Temperatur akhir (T2)

= 30 °C

= 86 °F

Fluida dingin


Laju alir fluida dingin

= 468271,0059 kg/jam = 1032350,213 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 29 °C

= 84m2 °F

Temperatur akhir (t2)

= 40 °C

= 104 °F

Panas yang diserap (Q)

= 4682710059 kkal/jam = 1,858 x1010 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 167 °F T2 = 86 °F T1 – T2 = 81°F

LMTD =

Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah

Fluida Dingin t2 = 104 °F t1 = 84,2 °F

Selisih ∆t1 = 63 °F ∆t2 = 1,8 °F

Selisih

t2 – t1 = 19,8 °F

∆t2 – ∆t1 = -61,2 °F

∆t2 − ∆t1 ∆t ln 2 ∆t1

LMTD =

63 − 1,8 = 17,213 oF 63 ln 1,8

(2) Tc dan tc

Tc =

T1 + T2 167 + 86 = = 126,5 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 104 + 84,2 = = 94,1°F 2 2

Fluida dingin : anulus, air pendingin (3) Flow area tube D2 =

2,067 = 0,1723 ft 12

(Tabel 11, Kern, 1965)

1,66 D = = 0,1383 ft 1 12


a = a

π (D 2 − D 2 ) 2

1

4

=

π (0,17232 − 0,13832 ) 4

= 0,0083 ft 2

(D 2 − D 2 ) (0,1723 2 − 0,1383 2 ) 2 1 = = 0,0761 ft Diameter ekivalen = Da = 0,1383 D 1 (4) Kecepatan massa Ga =

W aa

Ga =

lb m 1032350,213 = 124379543,566 0,0083 jam ⋅ ft 2

(5) Pada tc = 94,1 °F, dari gambar 15 diperoleh µ = 0,5 cP

(Kern, 1965)

µ = 0, 5 cP = 0, 5 × 2,42 = 1,2096 lbm/ft. jam

Re a =

D ×G e a μ

Re a =

0,0761 × 124379543,566 = 7825134,9356 1,2096

(6) Dari gambar 24 diperoleh JH = 40

(Kern, 1965)

(7) Pada tc = 94,1 °F, diperoleh dari Gambar 3 c = 1,1 Btu/lbm .0F Dari tabel 5 diperoleh k = 0,4 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

(Kern, 1965) (Kern, 1965)

1 1  c ⋅ µ  3  1,1 × 1,2096  3 = = 1,4927    0,4  k   

1 k  c ⋅ µ  3  µ (8) Dari pers 6.15b h0 = J H D e  k   µ  w = 40 ×

   

0 ,14

(Kern, 1965)

0,4 × 1,4927 × 1 0,0761

= 313,6469 Btu/(jam)(ft2)(0F)


Fluida panas : inner pipe, liquid organic (3′)

D=

1,38 = 0,115 ft 12

ap =

(4′)

(5′)

πD 2 4

= 0,0104 ft 2

Kecepatan massa dengan mengguanakan persamaan (7.2) Gp =

w ap

Gp =

lb m 286852,8038 = 27582002,031 0,0104 jam ⋅ ft 2

(Kern, 1965)

Pada tc = 126,5°F, dari Gambar 14 diperoleh µ = 0,6 cP = 1,4515 lbm/ft2⋅jam

Re = p

Re p =

DG p

(Kern, 1965)

μ

0,1150 × 144274,3926 = 11430,9421 1,4515

(6′)

Taksir JH dari Gambar 28, Kern, diperoleh JH = 42

(7′)

Pada tc = 126,5 °F,

(Kern, 1965)

c = 0,03 Btu/(lbm)( 0F) k = 0,6 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1 1  c ⋅ µ  3  0,03 × 1,4515  3 = = 0,4171    0,6  k   


(8′)

1 k  c ⋅ µ  3  µ Persamaan (6.15a) hi = J H D  k   µ  w hi = 42 ×

(9′)

0 ,14

(Kern, 1965)

0,6 × 0,4171 × 1 = 91,4031 0,1150

Persamaan (6.5) hi0 = hi

(9)

   

(Kern, 1965)

ID 1,38 = 91,4031 × = 75,9857 Btu/(jam)(ft2)(0F) OD 1,66

Clean Overall coefficient, UC

UC =

h io × h o 75,9857 × 313,6469 = = 61,1671 Btu/jam.ft 2 .°F h io + h o 75,9857 + 313,6469

(10) UD Rd ketentuan = 0,002 1 1 1 = + RD = + 0,002 (jam)(ft2)(0F)/Btu UD UC 61,1671

UD = 54,4999 Btu/(jam)(ft2)(0F)

(11)

Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × ∆t A=

Q 129122,4846 = = 242,7584 ft2 U D × ∆t 54,4999 × 9,7596

Panjang yang diperlukan =

242,7584 = 558,0653 lin ft 0,435

Berarti diperlukan 19 pipa hairpin 15 ft yang disusun seri.

(12)

Luas sebenarnya = 19 x 2 x 15 x 0,917 = 247,95 ft2, maka : UD =

Q 129122,4846 = = 53,3588 Btu/(jam)(ft2)(0F) A × ∆t 247,95 × 88,4426


U C − U D 61,1671 − 53,3588 = = 0,0024 (jam)(ft2)(0F)/Btu U C × U D 61,1671 × 53,3588

RD =

Pressure drop Fluida dingin : anulus, air pendingin (1)

De’ = (D2 – D1) = (0,1723 – 0,1383) ft = 0,0339 ft De × G a '

Rea’ =

µ

=

0,0339 × 166729,6406 = 4675,2211 1,2096 0,264

Persamaan (3.47b) f = 0,0035 +

4675,22110,42

= 0,0111

(Kern, 1965)

s = 0,9861, ρ = 0,9861 × 62,5 = 61,613

(2)

ΔFa =

(3)

V=

2 4fG a L 4 × 0,0111 × 166729,6406 2 × 2 × 15 × 19 = 6,5268 ft = 8 2 2gρ 2 D e 2 × 4,18.10 × 61,6313 × 0,0339

Ga 166729,6406 = = 0,7515 fps 3600 ρ 3600 × 61,6313

V2   0,7515 2     = 0,1666 ft Fi = 19 ×  '  = 19 ×  2 × 32 , 2 2 g     ∆Pa =

(6,5268 + 0,1666) × 61,6313 = 2,8648 psi 144

∆Pa yang diperbolehkan = 10 psi

Fluida panas : inner pipe, liquid organic (1′)

Untuk Rep = 11430,9421 f = 0,0035 +

0,264 11430,94210,42

= 0,0087

s = 0,8295, ρ = 0,8295 × 62,5 = 51,8438


(2′)

2 4fG a L 4 × 0,0087 × 144274,3926 2 × 2 × 15 × 19 ΔFp = = 1,6005 ft = 2gρ 2 D e 2 × 4,18.108 × 51,8438 2 × 0,1150

(3′)

∆Pp =

1,6005 × 49,1625 = 0,5672 psi 144

∆Pp yang diperbolehkan = 10 psi 11. Pompa Cooler (P-106) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk C-101 ke F-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 130115,1741 kg/jam

Karena ada 6 unit maka

=

Densitas ; ρ

= 1075,1573 kg/m3

Viskositas, µ

= 0,8 cp

= 79,5148 lb/detik

79,5148 = 13,2525 ib/detik 6

= 66,9694 lb/ft3


Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (0,1978 )0,45 (66,9694)0,13 = 6,7291 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2

(Kern,1950)



v

=

Q 0.1978 ft 3 /detik = = 0,5697 ft/detik 0,3472 ft 2 A

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

66,9694 lb/ft 3 x0,6651 ftx 0,5697 ft / det ik = 5,38 x10 -4 lbm/ft.detik = 47165,85 > 2100 aliran turbulen f = 0,014

(Sandler,1987)


= 30 ft

L1



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=

4 x 0,014(3,4196 ft/detik) 2 130,4301 ft = 1,9956ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,6651 ft


= 30 ft


(Sandler,1987)

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


 v2   = 0 ∆   2 gcα 


∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 30 ft x





0,770 HP 0,8

= 0,9632 HP = 1 HP

12. Fermentor (F-101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya fermentasi.

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar tutup elipsoidal.


= 30oC = 1 atm

Laju alir bahan masuk; F = 139501,5641 kg/jam Densitas; ρ

= 1104.379 kg/m3 = 68,7896 lb/ft3



= 30 jam

Faktor keamanann

= 20%


1,2 x139501,5641 kg/jam x 30 jam 1104.379 kg / m 3

=

= 4547,4029 m3 Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1,4 Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

4547,4029 m3

=

Diameter tangki; Dt

= 16,0497 m


=

(Perry,1999)

1 (3,14) Dt 2 1,4 Dt 4 = 52,6591 ft

16,0497 m 2

= 8,0249 m

Tinggi tangki; Hs

= 1,4 x 16,0497 m 1 Tinggi elipsoidal; He = x 16,0497 m 4 Tinggi tangki total; HT

Dimana Po Ph

= 22,4696 m = 73,7227 ft = 4,0124 m

= 22,4696 m + 4,0124 m


Po +

= 320,994 in

= 26,482 m

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

68,7896 lb / ft 3 (73,7227 ft − 1) = 49,44 Psi 144


= 1,2 x 49,44 Psi = 59,328 Psi

Tebal silinder, ts

=


Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%


n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun ts =


Digunakan silinder dengan ketebalan 1½ in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah multi blade impeller

(Perry,1999)

dengan ketentuan; Da W = 0,4, = 0,095, Dt Da

E = 0,24 D

Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,4 x 52,6591

W

= lebar pengaduk

= 0,095 x 21,0636 ft = 2,001 ft

E

= jarak pengaduk dari dasar = 0,24 x 52,6591 ft = 12,6382 ft

ft = 21,0636 ft



Dimana; KT


n


gc


Sehingga daya; P

=


= 101545 HP


Efesiensi motor 80%; P

=

101545 = 126931 HP 0,8


Diameter tangki; Dt

= 22,4696 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 26,482 m

•

Tebal silinder; ts

= 1½ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 21,0636 ft

•

Daya motor

= 126931 HP

•

Tipe pengaduk

= multi blade impeller

13. Pompa Fermentor (P-107) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk F-01 ke T-02

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 139501,5641 kg/jam

= 85,2510 lb/detik

Densitas ; ρ

= 1104.379 kg/m3

= 68,7896 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8 cp = 5,38 x 10-4 lbm/ft detik

Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop IDop

Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (1,2393 )0,45 (68,7896)0,13 = 7,445 in


Dipilih pipa 8 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut:

(Kern,1950)

Diameter Luar; OD

= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2


v

Q 1,2393 ft 3 /detik = = = 3,5694 ft/detik 0,3472 ft 2 A

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=

68,9896 lb/ft 3 x 0,6651 ftx3,5694 ft / det ik 5,38 x10 -4 lbm/ft.detik


(Sandler,1987)


= 25 ft

L1



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

4 x 0,014(3,5694 ft/detik) 2 125,4301 ft = = 2,0910 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,6651 ft Tinggi pemompaan ∆ Z

= 25 ft



(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 25 ft x


= 27,0910ft lbf/lbm Daya pompa; P



4,16 HP 0,8

= 5,2 HP = 5 ¼ HP

14. Tangki Penampung Etanol (T-102) Fungsi

: Menampung etanol sementara

Bentuk




Data: Kondisi penampungan : Temperatur Tekanan

= 30oC = 1 atm

Laju alir bahan masuk

= 139501,5641 kg/jam

Densitas ; ρ

= 1104.379 kg/m3


= 1 jam

Faktor keamanann

= 68,7896 lb/ft3

= 20%


1,2 x 139501,5641 kg / jam x 1 jam 1104,379 kg / m 3

=

= 151,58 m3

Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

151,58 m3

=

Diameter tangki; Dt

= 5,4382 m


=

1 (3,14) Dt 2 1,2 Dt 4

5,4382 m 2

= 2,7191 m

Tinggi elipsoidal;He = ¼ (5,4382 )

= 1,3596 m

Tinggi tangki; Hs

= 1.2 x 5,4382 m

= 6,5268 m

Tinggi tangki; HT

= 5,4382 + 1,3596

= 6,7978 m


Po +

= 108,764 in

= 21,4112 ft

ρ (Hs − 1) 144


29,4 Psi +

68,7896 lb / ft 3 (21,4112 ft − 1) = 39,1505 Psi 144


= 1,2 x 39,1505 Psi = 46,9807 Psi

Tebal silinder, ts

=


Dimana; Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.


46,9807 Psi x 108,764 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 46,9807 Psi = 0,44 in = ½ in


Diameter tangki; Dt

= 5,4382 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 6,7978 m

•

Tebal silinder; ts

= ½ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

15. Pompa Tangki etanol (P-108) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari T-102 ke Fp-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 139501,5641 kg/jam

= 85,2510 lb/detik

Densitas ; ρ

= 1104.379 kg/m3

= 68,7896 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8 cp = 5,38 x 10-4 lbm/ft detik

Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop

Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13



IDop

= 3,9 (1,2393 )0,45 (68,7896)0,13 = 7,445 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2

(Kern,1950)


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

68,9896 lb/ft 3 x 0,6651 ftx3,5694 ft / det ik = 5,38 x10 -4 lbm/ft.detik = 303544,7148 > 2100 aliran turbulen f = 0,014

(Sandler,1987)


L1

= 25 ft



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=




= 20 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 20 ft x


= 22,0910ft lbf/lbm Daya pompa; P

= Q x ρ x Wf = 1,2393 ft3/detik x 68,7896 lb/ft3 x 22,0910 ft lbf/lbm = 1861,9574lb ft/detik/550 = 3,3853 HP


3,3853 HP 0,8

= 4,23 HP = 4 ¼ HP

16. Filter Press (Fp-101) Fungsi : Untuk memisahkan Sacaromycess dari produk etanol Jenis

: Plate and Frame Filter Press

Kondisi Operasi


Suhu

: 300C

Tekanan

: 45 psia

Diketahui: Laju alir umpan

= 130723,844 kg/jam

Laju alir cake

= 15454,5927 kg/jam

Laju alir filtrat

= 115269,2513 kg/jam

Densitas filtrat; ρ

= 971,9368 kg/m3

Densitas cake; ρs

= 1440 kg/m3

Menghitung fraksi massa cake dalam umpan; W W=

15454,5927 = 0,11822 130723,844

Volume cake hasil penyaringan; V V= Diasumsi:

15454,5927 = 10,7324 m3 1440

tebal cake pada filter; L = 100 cm = 1 m Porositas partikel pada cake; ε = 0,303

Maka luas penyaringan efektif ; A adalah: LA (1 - ε ) ρs = ρ (V + ε LA ) (

W ) 1−W

 0,11822  1 A (1- 0,303) 1440 = 15454,5927 (10,7324 + 0,303 (1) A    1 − 0,11822  A Faktor keamanan

= 173410,3441 m2 = 20%

Luas penyaringan efektif; A = 173410,3441 x 1,2 = 208092,41 m2 Direncanakan setiap plate memiliki luas 400 m2 Sehingga jumlah plate yang diperlukan =

208092,41 = 520 plate 400


17. Pompa Filter Press (P-109) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari Fp-101 ke H-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 115269,2513 kg/jam

Densitas ; ρ

= 971,9368 kg/m3

Viskositas, µ

= 0,8 cp

= 70,4423 lb/detik = 60,54 lb/ft3


Q

=

F

ρ

=

(Perry,1999)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (1,1636 )0,45 (60,54)0,13 = 7,1176 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2

(Kern,1950)


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=



(Sandler,1987)

Kelengkapan pipa: Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Panjang pipa lurus

L1

= 10 ft



∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =

4 x 0,015(3,3514ft/detik) 2 110,4301 ft = 1,7389 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,6651 ft


= 10 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc



g + ∑F gc

= 10 ft x




Efesiensi pompa = 80%

1,504 HP 0,8

Daya pompa; P =

= 1,8794 HP = 2 HP

18. Pompa Filter Press (P-110) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari Fp-101 ke Bp-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 15454,5927 kg/jam

Densitas ; ρ

= 1440 kg/m3

Viskositas, µ

= 30 cp

= 9,4444 lb/detik

= 89,6947 lb/ft3 (Perry,1999)


Q

=

F

ρ

=

(Kern,1984)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (0,1053 )0,45 (89,6947)0,13 = 2,541 in

Dipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut:

(Kern,1950)


Diameter Luar; OD

= 3,5 in

Diameter dalam; ID

= 3,068 in = 0,2557 ft

Luas penampang; A

= 7,38 in2 = 0,0513 ft2


v


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=

89,6947 lb/ft 3 x0,2557 ftx 2,0526 ft / det ik 2,02 x10 -2 lbm/ft.detik

= 2330,5432 < 2100 aliran turbulen f = 0,028

(Sandler,1987)


L1

= 7 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,2557 = 3,3241 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,2557 = 6,9039 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,2557 ft = 13,0407 ft


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=

4 x 0,028 (2,0536 ft/detik) 2 30,6107 ft = 0,8789 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,2557 ft


= 7 ft

Dari persamaan Bernauli; P2  v2  g   ∆  + ∆Z gc + ∫ V dP + ∑ F = Wf  2 gcα  P1

(Sandler,1987)




∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 7 ft x





0,1353 HP 0,8

= 0,16 HP = ¼ HP

19. Bak Penampung (BP-101) Fungsi

: Untuk menampung hasil samping dari Fp-101

Bentuk


Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan: Laju alir bahan masuk = 15454,5927 kg/jam


Densitas ; ρ

= 1440 kg/m3

= 89,6947 lb/ft3

(Perry,1999)

Faktor keamanan; Fk = 20% Volume bak; Vb

=

1.2 x 15454,5927 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari 1440 kg / m 3 = 2163,6430 m3

Luas bak

= PLT;

Dimana; P 2163,6430 m3

= Panjang bak = 2 lebar bak; L = tinggi bak T = 2LLL = 2L3

L

= 10,2632 m

P

= 2 x 10,2632 m = 20,5265 m

T

= 10,2632 m

Luas bak; A

= 20,5265 m x 10,2632 m = 210 m2

20. Heater (HE-101) Fungsi :Memanaskan etanol sebelum dialirkan ke MD-101 Jenis

: Shell and tube exchanger

Digunakan : 1-4 Shell and exchanger, 18 BWG, ¾ in tube segi tiga pith 15/16

Fluida panas (steam) Laju alir steam masuk

= 8463833,7 kg/jam

Temperatur steam masuk T1

= 130oC = 266oF

Temperatur steam keluar T2

= 130oC = 266oF

= 18620434,14 lb/jam

Fluida dingin (campuran etanol) Laju alir bahan masuk

= 115269,2513 kg/jam = 253592,3529 lb/jam

Temperatur fluida masuk; t1

= 30oC = 86oF


= 70oC = 158oF

Temperatur fluida keluar; t2

∆t 2

= 266 – 158

= 108oF

∆t1

= 266 – 86

= 180 oF

LMTD =

LMTD =

∆t2 − ∆t1 ∆t ln 2 ∆t1

108 − 180 = 141 oF 108 ln 180

Dari neraca panas Q = 4401193546 kkal/jam = 1,75 x 1010 Btu/jam Diambil 10 unit heater UD fluida dingin etanol, fluida panas steam = 200 – 700 (tabel 8 Kern, 1965) Diambil UD

= 500 , maka

Luas perpindahan panas yang dibutuhkan A=

=

Q U D x ∆t

= 1,75 x 1010 500 x 141

= 248227 ft2

Diambil panjang silinder 110 ft Luas permukaan luar untuk tube OD ¾ in (a”) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10 Kern, 1965) Jumlah tube =

248227 A = = 11496 buah ll 110 x0,1963 Lxa

Diambil 10 unit heater, sehingga jumlah tube per heater = 11496/10 =1149,6 a) Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat = 1258 tube ID shell 39 in,ID shell 39 in,BWG 18, at’ 0,334 in b) Koreksi UD


A = L x Nt x a” A = 110 x 11496 x 0,1963 UD

=

= 248233 ft2

Q 1,75 x 1010 = = 499,99 Ax∆t 248233 x141


Fluida panas steam; tube 4 Flow area = at = Ntxat ' 144 xP at’ = 0,334 in2

as = Ds x C ' x B ( Pers 7-1,Kern, 1965) 144 x PT Ds = Diameter shell = 39 in

(tabel 10)

at = 1258 x 0,334 = 0,7295 ft2 144 x 4

B

= Buffle spacing = 7 in

PT = tube pitch = 15/16 C’ = 3/8 As = 39 x 3 / 8 x 7 = 0,758 ft2 144 x 15 / 16

5. Kecepatan massa Gt = w ( Pers 7.2, Kern 1965) at

Gt = 18620434,14 = 25524926,85 lb/jam ft2 0,7295

5’

Gs = w as

Gs = 253592,3529 = 334554,5555 lb/jam ft2 0,758 6’ Bilangan Reynold 2 µ = 0,8 cp = 1,936 lbm/ft jam

6. Bilangan Reynold

(Gambar 15, Kern 1965 2 µ = 0,013 cp = 0,03146 lbm/ft jam

(Gambar 15, Kern 1965) ID = 0,652 in = 0,0543 ft

Dari gambar 28, Kern 1965; ¾ in, 15/16 PT De = 1,08 in= 0,09 ft Res = De x Gs

µ

(tabel 10 kern, 1965) Ret = ID x Gt

Res = 0,09 x 334554,5555 =15553 1,936

Ret = 0,0543 x 25524926,85 = 44056056,2 0,03146

7’ JH = 70

9. Kondensasi steam

K = 0,0087

µ

20

hio = 1500 Btu/jam ft F

(Gambar 24, Kern 1965)

8’ Cp = 15,6603 Btu/lbmoF

c µ   k   

1/ 3

(Kern 1965)

= 15,6603 x 1,936    0,0087  

9’ ho = JH x k x  c µ  De  k  φs = 100 x 0,0087 x15,156 0,09

1/ 3

= 15,156

1/ 3

= 146,508

Fluida dingin udara; shell 4’ Flow area shell as


Koefisien bersih keseluruhan; UC = = Koefisien kotor Rd

hoxhio ho + hio

146,508 x1500 = 133,4716 146,508 + 1500

=

U D −UC U D xU C

=

499,998 − 133,4716 499,998 x 133,4716

= 0,005

Untuk Rd >= 0,003 diterima

21. Pompa Heater (P-111) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk dari H-101 ke MD-101

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 115269,2513 kg/jam

Densitas ; ρ

= 971,9368 kg/m3

Viskositas, µ

= 0,8 cp

= 70,4423 lb/detik = 60,54 lb/ft3

= 5,38 x 10-4 lbm/ft detik (Perry,1999) Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop

Q

=

F

ρ

=


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13

(Peters&Timmerhaus,2004) IDop

= 3,9 (1,1636 )0,45 (60,54)0,13 = 7,1176 in


(Kern,1950)

= 8,625 in


Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=



(Sandler,1987)


L1

= 10 ft



∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =

4 x 0,015(3,3514ft/detik) 2 110,4301 ft = 1,7389 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,6651 ft


= 10 ft


(Sandler,1987)



 v2   = 0 ∆   2 gcα 


∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 10 ft x





1,504 HP 0,8

= 1,8794 HP = 2 HP

22. Menara Destilasi (MD-101) Fungsi

: Untuk mendestilasi etanol hingga 96%

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 80oC.1atm

Laju alir bahan masuk

= 115269,2513 kg/jam

Densitas ; ρ

= 971,9368 kg/m3

= 60,54 lb/ft3

Menghitung diameter dan tinggi menara Laju alir destilat

= 13333,6309 kg/jam

Densitas ; ρ destilat

= 49,5527 lb/ft3

Untuk etanol – air

= 60 tray (Tabel 13-7, Perry,1999)

Dipakai tray spacing

= 6 in ; KV = 0,12 Ib/ft2menit


Kecepatan destilat maksimum; Vmak = KV ρ 1 / 3 = 0,12 lb/ft2 menit (49,5527 lb/ft3)1/3 = 0,441 ft/menit Tinggi kolom; H

= jumlah tray x tray spacing = 60 x 0,15 m = 9 m = 29,529 ft = 30 ft

Waktu destilasi,t

=

29,529 ft 0,441 ft/menit

= 66,9592 menit = 1,116 jam Volume kolom

=

1,2 x 115269,2513 kg/jam x 1,116 jam 971,9368 kg/m3

= 158,8257 m3 Vt

= ¼ π D2H

158,8257 m3

= ¼ (3,14)D29

Dimana Po Ph

D

= 4,74 m diambil ½ meter

R

=

4,74 2

= 2,371 m

= 94,84 in


29,4 Psi +

60,54 lb / ft 3 (30 ft − 1) = 41,5921 Psi 144


= 1,2 x 41,5921 Psi = 49,9105 Psi

Tebal silinder, ts

=



49,9105 Psi x 94,84 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 49,9105 Psi


= 0,416 in Diambil ½ in

23. Pompa Etanol (P-112) Fungsi

: Untuk mengalirkan etanol dari MD-01 ke T-03

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 13333,6309 kg/jam

Densitas ; ρ

= 795,5409 kg/m3

Viskositas, µ

= 1,1 cp

= 8,148 lb/detik = 49,5527 lb/ft3

= 7,394 x 10-4 lbm/ft detik Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop

Q

=

F

ρ

=

(Kern,1965)


= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (0,1644 )0,45 (49,5527)0,13 = 2,875 in


= 3,5 in

Diameter dalam; ID

= 3,068 in = 0,2557 ft

Luas penampang; A

= 7,38 in2 = 0,0513 ft2

(Kern,1950)


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

49,5527 lb/ft 3 x 0,2557 ftx 3,205 ft / det ik = 7,394 x10 -4 lbm/ft.detik = 54917 > 2100 aliran turbulen


f = 0,021

(Sandler,1987)


= 10 ft

L1



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 20 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc



g + ∑F gc

= 20 ft x





0,334 HP 0,8

= 0,417 HP = ½ HP

24. Tangki Penyimpan etanol (T-103) Fungsi

: Menyimpan etanol selama satu minggu

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data: Kondisi penyimpanan : Temperatur Tekanan

= 30oC = 1 atm

Laju alir bahan; F

= 13333,6309 kg/jam

Densitas; ρ

= 795,5409 kg/m3

= 49,5527 lb/ft3

Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor keamanann

= 20%


=

1,2 x13333,6309 kg/jam x 7 hari x 24 jam / hari 795,5409 kg / m 3 = 3379 m3

Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

3379 m3

=

1 (3,14) Dt 2 1,2 Dt 4


Diameter tangki; Dt

= 15,3 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 1.2 x 15,3 m

15,3 m 2


Po +

= 7,652 m

= 306 in

= 18,36 m

= 60,2392 ft

ρ (Hs − 1) 144

= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph

=

14,7 Psi +

49,5527 lb / ft 3 (60,2392 ft − 1) = 35,085 Psi 144


= 1,2 x 35,085 Psi = 42,1022 Psi

Tebal silinder, ts

=



42,1022 Psi x 306 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 42,1022 Psi

= ½ in Spesifikasi Tangki •

Diameter tangki; Dt

= 15,3 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 18,36 m

•

Tebal silinder; ts

= ½

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

in

25. Pompa Bottom Produk (P-113) Fungsi

: Untuk mengalirkan produk bawah MD-101 keRB-

Tipe

: Pompa sentrifugal

102


Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 80oC.1atm


= 101935,4947 kg/jam

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3

Viskositas, µ

= 0,4 cp

= 62,2939 lb/detik = 62,1778 lb/ft3

= 2,69 x 10-4 lbm/ft detik Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop

Q

=

F

ρ

=

(Kern,1965)

62,2939 lb/detik = 1 ft3/detik 62,1778 lb/ft 3

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13


= 3,9 (1 )0,45 (62,1778)0,13 = 6,67 in


= 8,625 in

Diameter dalam; ID

= 7,981 in = 0,6651 ft

Luas penampang; A

= 50 in2 = 0,3472 ft2

(Kern,1950)


v

=

Q 1 ft 3 /detik = = 1,504 ft/detik 0,6651 ft 2 A

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

62,1778 lb/ft 3 x0,6651 ft x 1,504 ft / det ik = 2,69 x10 -4 lbm/ft.detik = 231216,27 > 2100 aliran turbulen

f = 0,022

(Sandler,1987)


L1

= 7 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,6651 = 8,6463 ft


2 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 2 x 30 x 0,6651 = 39,906 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,6651 = 17,9577 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,6651 ft = 33,9201 ft


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 7 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 7 ft x



= Q x ρ x Wf


= 1 ft3/detik x 62,1778 lb/ft3 x 7,4823 ft lbf/lbm = 465,2329 lb ft/detik/550 = 0.8458 HP Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =

0,8458 HP 0,8

= 1,057 HP = 1 ¼ HP

26. Bak Penampung (BP-102) Fungsi

: Untuk menampung hasil samping dari MD-101

Bentuk


Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 80oC.1atm


= 101935,4947 kg/jam

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3

Faktor keamanan; Fk

= 20%

Volume bak; Vb

=

(Perry,1999)

1.2 x 101935,4947 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari 998,23 kg / m 3 = 20586,63 m3

Luas bak

= PLT;

Dimana; P 20586,63 m3

= Panjang bak = 2 lebar bak; L = tinggi bak T = 2LLL = 2L3

L

= 21,75 m

P

= 2 x 21,75 m = 43,493 m

T

= 21,75 m

Luas bak; A

= 21,75 m x 43,493 m = 946 m2


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI UTILITAS

1. Pompa Air Sungai (PU-01) Fungsi

: Untuk mengalirkan air dari sungai dari screening ke bak penampung

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3984956,796 kg/jam = 2435,25 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8 cp = 5,38 x 10-4 lbm/ft detik

Laju alir volumetrik;

Q

=

Dibuat 4 buah pompa Diameter optimum,IDop

F

ρ

=


= 39,1659/4 = 9,7915 = 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 (Peters&Timmerhaus,2004) = 3,9 (9,7915 )0,45 (62,1778)0,13

IDop

= 18,626 in Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2

= 2,0208 ft2


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

=

62,1778 lb/ft 3 x 1,6042 ft x 4,8454 ft / det ik 5,38 x 10 -4 lbm/ft.detik

= 895981 > 2100 aliran turbulen f = 0,015

(Sandler,1987)



L1 = 10 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 1 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 1 x 30 x 1,6042 ft = 48,126 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 1,6042ft

= 81,8142 ft +


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

4 x 0,015(4,8454 ft/detik) 2 228,1082 ft = = 3,1128 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x1,6042 ft Tinggi pemompaan ∆ Z

= 80 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc


= 80 ft x





2.

92,365 HP 0,8

= 115 HP

Bak Penampung (BPU) Fungsi

: Untuk menampung air sungai sementara

Jumlah

: 4 buah

Bentuk


Bahan konnstruksi

: Beton

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3984956,796 kg/jam

Densitas campuran; ρ camp

= 998,23 kg/m3

Kebutuhan

= 1 hari

Faktor keamanan

= 20%

Volume bak penampung =

1,2 x 3984956,796 kg/jam x 24 jam 998,23 kg / m 3 = 114970,25 m3

Dibuat 4 buah bak

= 114970,25 m3/4 = 28742,56

Direncanakan, Panjang, P

= 2 x lebar bak, l = tinggi bak, t

Volume bak

= 2l x l x l

28742,56 m3

= 2l3

Lebar bak, l

= 24,3 m

Panjang bak, P

= 2 x 24,3 = 48,61 m

Tinggi bak, t

= 24,3 m


= 24,3 x 48,6 = 1181 m2

Luas bak, A

3.

Pompa Bak Penampung (PU-02) Fungsi

: Untuk mengalirkan air dari bak penampung ke CL

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3984956,796 kg/jam = 2435,25 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8 cp = 5,38 x 10-4 lbm/ft detik


Q

=


F

ρ

=



IDop


= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2


v


Bilangan Reynold,

NRe

=

=

= 2,0208 ft2

ρ x ID x v µ



(Sandler,1987)

Kelengkapan pipa:


Panjang pipa lurus

L1 = 75 ft


= 81,8142 ft +


∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =

4 x 0,015(4,8454 ft/detik) 2 317,2342 ft = 4,3290 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x1,6042 ft


= 70 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 70 ft x






4.

70,2258 HP 0,8

= 102 HP

Tangki Pelarutan Alumuniun Sulfat (TPU-101) Fungsi

:

Tempat pelarutan aluminium sulfat

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:

Carbon steel (Brownell & Young,1959) : 30oC.1atm

Kondisi operasi Perhitungan: Laju alir bahan masuk

= 199,25 kg/jam

Densitas alum 30%; ρ

= 1363 kg/m3 = 84,8986 lb/ft3

Kebutuhan

= 7 hari

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki =

1,2 x 199,25 kg/jam x 24 jam / hari x 7 hari 0,3 x 1363 kg / m 3

= 98,236 m3 Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1 Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

98,236 m3

=

98,236 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 5 m = 16,405 ft


=

Tinggi tangki; Hs

= 5 m = 16,405 ft

1 (3,14) Dt 2 ( Dt ) 4

5 m 2

= 2,5 m = 100 in



1 x 5 m = 1,25 m 4

Tinggi tangki total; HT= 5 m + 1,25 m = 6,25 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po Ph

Po +

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

84,8986 lb / ft 3 (16,405 ft − 1) = 23,7824 Psi 144


= 1,2 x 23,7824 Psi = 28,5389 Psi

Tebal silinder, ts

=



28,5389 Psi x 100 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 28,5389 Psi = 0,29 in

Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; 1 L Da W 1 D = 0,3, = , = , =4 Dt Da 5 Da 4 E

Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 16,405 ft

= 4,9215 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 4,9215 ft

= 0,9843 ft


L


= ¼ x 4,9215 ft

= 1,2304 ft

E


= 4,1013 ft



Dimana; KT


n


gc


Sehingga daya; P

=



=

87,269 = 109 Hp 0,8

Spesifikasi Tangki

5.

•

Diameter tangki; Dt

=5m

•

Tinggi Tangki; HT

= 6,25 m

•

Tebal silinder; ts

=½

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 4,9215 ft

•

Daya motor

= 109 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

in

Pompa Larutan Alumunium Sulfat (PU-103) Fungsi

: Untuk mengalirkan larutan alum ke CL

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm



= 199,25 kg/jam = 0,1218 lb/detik

Densitas campuran; ρ

= 1363 kg/m3 = 84,8986 lb/ft3

Viskositas, µ

= 6,72 x 10-4 lbm/ft detik


Q

=

F

ρ

=

0,1218 lb/detik =1,43 x10-3 ft3/det 3 84,8986 lb/ft

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 IDop

(Peter &Timmerhaus,2004)

= 3,9 (1,43 x10-3)0,45 (84,8986)0,13 = 0,36 in

Dipilih pipa ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 0,840 in

Diameter dalam; ID

= 0,622 in = 0,0518 ft

Luas penampang; A

= 0,304 in2 = 0,002 ft2


v

=

Q 1,43 x10 −3 ft 3 /detik = = 0,715 ft/detik 0,002 ft 2 A

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

84,8986 lb/ft 3 x 0,0518 ftx 0,715 ft / det ik = 6,72 x 10 -4 lbm/ft.detik = 4679 < 2100 aliran turbulen f

= 0,023

(Sandler,1987)


L1 = 10 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,0518 = 0,6734 ft 2 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 2 x 30 x 0,0518 = 3,108 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,0518 = 1,3986 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,0518 ft = 2,6418 ft +

∑ L = 17,8218 ft


Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑ F

∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 20 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

32,174 ft / det ik 2 = 20 ft x + 0,25ft lbf/lbm 32,174 lbm ft / lbf det ik 2 = 20,25 ft lbf/lbm Daya pompa; P

= Q x ρ x Wf = 1,43 x10-3 ft3/detik x 84,8986 lb/ft3 x 20,25 ft lbf/lbm = 2,4586lb ft/detik/550 = 4,4 x10 -3 HP


4,4 x10 −3 HP 0,8

= 5,6 x10 -3 HP = 1/10 HP


6.

Tangki Pelarutan Soda Abu (TPU-102) Fungsi

:

Tempat pelarutan Natrium Karbonat

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:



= 107,5938 kg/jam

Densitas soda abu 30%; ρ

= 1327 kg/m3 = 82,6562 lb/ft3

Kebutuhan

= 7 hari

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

1,2 x 107,5938 kg / jam x 24 jam / hari x 7 hari 0,3 x 1327 kg / m 3


1 = πDt 2 Hs 4

54,4861 m3

=

54,4861 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 4,1091 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 4,1091 m


1 (3,14) Dt 2 Dt 4

= 13,4819 ft

4,1091 m 2

= 2,0545 m = 13,4819 ft

1 x 4,1091 m 4

= 1,0273 m

Tinggi tangki total; HT= 4,1091 m + 1,0273 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po Ph

Po +

= 82,182 in

= 5,1364 m

ρ (Hs − 1) 144


82,6562 lb / ft 3 (13,4819 ft − 1) 14,7 Psi + = 21,8646 Psi 144



= 1,2 x 21,8646 Psi = 26,2375 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in


Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 13,4819 ft

= 4,0446 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 4,0446 ft

= 0,8089 ft

L


= ¼ x 4,0446 ft

= 1,0111 ft

E


= 3,3705 ft


=



Dimana; KT


n


gc


Sehingga daya; P

6,3(1 rps ) 3 (4,0446 ft ) 5 82,6562 lb / ft 3 = 32,174 lbm ft / lbf det ik 2 550 = 31,8512 HP

Efesiensi motor 80%; P

=

31,8512 = 39,8140 Hp = 40 HP 0,8

Spesifikasi Tangki

7.

•

Diameter tangki; Dt

= 4,1091 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 5,1364 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 4,0446 ft

•

Daya motor

= 40 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

Pompa Larutan Soda Abu (PU-104) Fungsi

: Untuk mengalirkan soda abu ke CL

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 107,5938 kg/jam = 6,58x10X10-2 lb/detik


= 1327 kg/m3

Viskositas, µ


= 82,6562 lb/ft3



Q=

Diameter optimum,IDop

F

ρ

=

6,58 x 10 --2 lb/detik = 7,95 x10 -4 ft3/detik 82,6562 lb/ft 3

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 IDop


= 3,9 (7,95 x10 -4 )0,45 (82,6562)0,13 = 0,27 in

Dipilih pipa ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 0,840 in

Diameter dalam; ID

= 0,622 in = 0,0518 ft

Luas penampang; A

= 0,304 in2 = 0,002 ft2

Q 7,95 x10 -4 ft 3 /detik Kecepatan laju alir; v = = = 0,3975 ft/detik A 0,002 ft 2

Bilangan Reynold, NRe=

=

ρ x ID x v µ 82,6562 lb/ft 3 x 0,0518 ftx 0,3975 ft / det ik 3,69 x 10 -4 lbm/ft.detik

= 4612,28 < 2100 aliran turbulen f

= 0,024

(Sandler,1987)


L1 = 70 ft



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD


=



= 60 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 60 ft x



= Q x ρ x Wf = 7,95 x10 -4 ft3/detik x 82,6562 lb/ft3 x 60,3086 ft lbf/lbm = 3,962lb ft/detik/550 = 7,205 x 10 -3 HP

Efesiensi pompa = 80%

7,18 x10 -3 HP Daya pompa; P = 0,8

8.

= 9,09 x10 -3 HP = 1/10 HP

Tangki Klarifier (CL) Fungsi

:

Tempat pembentukan koagulan

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah bentuk


konis dan tutup datar dan menggunakan pengaduk Bahan

:

Kondisi operasi


Perhitungan: Laju alir air masuk

= 3984956,796 kg/jam

Densitas; ρ

= 998,23 kg/m3

Laju alir volumetrik air

=

= 62,189 lb/ft3

3984956,796 kg/jam 998,23 kg/m 3

= 3992,023 m3/jam Laju alir alum masuk

= 199,25 kg/jam

Densitas alum 30%; ρ

= 1363 kg/m3

Laju alir volumetrik alum

=

199,25 kg/jam 1363 kg/m 3

= 0,1462 m3/jam Laju alir soda abu masuk

= 107,5938 kg/jam


= 1327 kg/m3

Laju alir volumetrik soda abu =

107,5938 kg/jam 1327 kg/m 3

= 0,081 m3/jam Total bahan masuk

= (3984956,796 + 199,25 + 107,5938) kg/jam = 3985263,64 kg/jam

Laju volumetrik total = (3992,023 + 0,1462 + 0,081)m3/jam = 3992,2502 m3/jam Densitas campuran; ρ camp

=

3985263,64 kg/jam 3992,2502 m 3 /jam

= 998,25 kg/m3 = 62,179 lb/ft3 Kebutuhan

= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt

=

1,2 x 3985263,64 kg / jam x 1 jam 998,25 kg / m 3

= 4790,7 m3 Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1


Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

4790,7 m3

=

4790,76 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 18,2691 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 18,2691 m

Panjang sudut kerucut =

= Tinggi Konis; HC

1 (3,14) Dt 2 Dt 4

= 59,9409 ft

18,2691 m 2

= 9,1346 m

= 365,382 in

= 59,9409 ft

R cos 30 o

9,1346 = 10,548 m 0,866

=

(10,548) 2 − (9,1346) 2

= 5,2745 m Tinggi tangki total; HT= 18,2691 m + 5,2745 m = 23,5436 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po Ph

Po +

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

62,179 lb / ft 3 (59,9409 ft − 1) = 40,1506 Psi 144


= 1,2 x 40,1506 Psi = 48,1807 Psi

Tebal silinder, ts

=



48,1807 Psi x 365,382 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 48,1807 Psi


= 1,276 in Digunakan silinder dengan ketebalan 1,5 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; Da W 1 D 1 L = 0,3, = , = , =4 Dt Da 5 Da 4 E

Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 59,9409 ft

= 17,9823 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 17,9823 ft

= 3,5965 ft

L


= ¼ x 17,9823 ft

= 4,4956 ft

E


= 14,9852 ft



=

Dimana; KT


n


gc


Sehingga daya; P

=

0,32(1 rps ) 3 (17,9823 ft ) 5 62,179lb / ft 3 32,174 lbm ft / lbf det ik 2 550

= 2114 HP Efesiensi motor 80%; P

=

2114 = 1,5341 Hp = 2642 HP 0,8


Diameter tangki; Dt

= 18,2691 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 23,5436 m


9.

•

Tebal silinder; ts

= 1,5 in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 17,9823 ft

•

Daya motor

= 2642 HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

Tangki Sand Filter (SF) Fungsi

:

Tempat penyaringan air menggunakan pasir

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:

Carbon steel (Brownell & Young,1959) 30oC.1atm

Kondisi operasi: Perhitungan: Laju alir air masuk

= 3984956,796 kg/jam

Densitas; ρ

= 998,2507 kg/m3

Kebutuhan

= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

= 62,179 lb/ft3

1,2 x 3984956,796 kg / jam x 1 jam 998,2507 kg / m 3


1 = πDt 2 Hs 4

4790,3279 m3

=

4790,3279 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 18,2686 m


=

18,2686 m 2

= 9,1343 m

Tinggi tangki; Hs

= 18,2686 m

= 59,939 ft

1 (3,14) Dt 2 Dt 4

= 59,939 ft = 365,372 in


Tinggi elipsoidal.He = 2 ¼ (18,2686)

= 9,1343 m

Tinggi tangki total; HT= 18,2686 m + 9,1343 m = 27,4029 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po

Po +

ρ (Hs − 1) 144


Ph

=

14,7 Psi +

62,179 lb / ft 3 (59,939 ft − 1) = 40,1498 Psi 144


= 1,2 x 40,1498 Psi = 48,1797 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan 1,5 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.

Spesifikasi Tangki

11.

•

Diameter tangki; Dt

= 18,2686 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 27,4029 m

•

Tebal silinder; ts

= 1,5 in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Tangki Sand Filtter (PU-105) Fungsi

: Mengalirkan air dari Sand Filter ke menara air


Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3984956,796 kg/jam = 2435,25 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8 cp = 5,38 x 10-4 lbm/ft detik


Q


=

F

ρ

=



IDop


= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2

= 2,0208 ft2


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

62,1778 lb/ft 3 x 1,6042 ft x 4,8454 ft / det ik = 5,38 x 10 -4 lbm/ft.detik = 895981 > 2100 aliran turbulen f = 0,015

(Sandler,1987)


L1 = 90 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 1,6042 ft = 20,8546 ft 2 buah elbow standar 90o L/D = 30 L3 = 2 x 30 x 1,6042 ft = 96,252 ft


Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 1,6042ft = 43,3134 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 1,6042ft

= 81,8142 ft +


∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =



= 85 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


= 85 ft x

g + ∑F gc






12.

70,2258 HP 0,8

= 124 HP

Menara Air (MA) Fungsi

:

Menampung air sementara sebelum didistribusikan

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar yang diletakkan diatas menara tinggi 10 m

Bahan

:



= 3984956,796 kg/jam

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Kebutuhan

= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt

=

1,2 x 3984956,796 kg / jam x 6 jam 998,23 kg / m 3


1 = πDt 2 Hs 4

4790,3279 m3

=

4790,3279 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 18,2686 m


=

18,2686 m 2

= 9,1343 m

Tinggi tangki; Hs

= 18,2686 m

= 59,939 ft

1 (3,14) Dt 2 Dt 4


Po +

= 59,939 ft = 365,372 in

ρ (Hs − 1) 144



Ph

=

14,7 Psi +

62,179 lb / ft 3 (59,939 ft − 1) = 40,1498 Psi 144


= 1,2 x 40,1498 Psi = 48,1797 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan 1,5 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.

Spesifikasi Tangki

13.

•

Diameter tangki; Dt

= 18,2686 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 18,2686 m

•

Tebal silinder; ts

= 1,5 in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Tangki Pelarutan Natrium Klorida (TPU-06) Fungsi

:

Tempat pelarutan Natrium Klorida

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:



Bahan

:



= 19,867 kg/jam

Densitas NaCl 50%; ρ

= 1575 kg/m3 = 98,1036 lb/ft3

Kebutuhan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

1,2 x 19,867 kg/jam x 30 harix 24 jam / hari 0,5 x 1575 kg / m 3 = 21,7969 m3

Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1 Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

21,7969 m3

=

21,7969 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 3,0278 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 3,0278 m


1 (3,14) Dt 2 Dt 4

= 9,934 ft

3,0278 m 2

= 1,5139 m

= 60,556 in

= 9,934 ft

1 x 3,0278 m = 0,7570 m 4

Tinggi tangki total; HT= 3,0278 m + 0,7570 m = 3,7848 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Dimana Po Ph

Po +

ρ (Hs − 1) 144


98,1036 lb / ft 3 (9,934 ft − 1) 14,7 Psi + = 20,7865 Psi 144


= 1,2 x 20,7865 Psi = 24,9438 Psi

Tebal silinder, ts

=


Dimana;




Digunakan silinder dengan ketebalan ¼

in


Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 9,934 ft

= 2,9802 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 2,9802 ft

= 0,5960 ft

L


= ¼ x 2,9802 ft

= 0,7451 ft

E


= 2,4835 ft



Dimana; KT


n


gc


Sehingga daya; P

=

0,32(1 rps ) 3 (2,9802 ft ) 5 98,1036lb / ft 3 32,174 lbm ft / lbf det ik 2 550

= 0,4171 HP Efesiensi motor 80%;


P

=

0,4171 = 0,52 Hp = ¾ Hp 0,8

Spesifikasi Tangki

14.

•

Diameter tangki; Dt

= 3,0278 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 3,7848 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 2,9802 ft

•

Daya motor

= ¾ HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

Pompa Larutan Natrium klorida (PU-10) Fungsi

: Untuk mengalirkan natium klorida ke Cation Exchanger

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 19,867 kg/jam

= 0,0121 lb/det

Densitas bahan; ρ

= 1575 kg/m3

= 98,1036 lb/ft3

Viskositas, µ

= 4,1775 x 10-3 lbm/ft detik


Q

=

F

ρ

=

0,0121 lb/detik = 1,23x10-4 ft3/detik 98,1063 lb/ft 3

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 (Peters&Timmerhaus,2004) IDop

= 3,9 (1,23x10-4 )0,45 (98,10631)0,13 = 0,123 in

Dipilih pipa ¼ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 0,4051 in

Diameter dalam; ID

= 0,269 in = 0,0224 ft

Luas penampang; A

= 0,058 in2 = 0,0004 ft2



v

=

1,23x10 -4 ft 3 /detik = 0,3075 ft/detik 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

98,1063 lb/ft 3 x 0,0224 ftx 0,3075 ft / det ik = 4,1775 x 10 -3 lbm/ft.detik = 161,761 < 2100 aliran laminer f

= 64/NRe

(Sandler,1987)

= 64/161,761 = 0,3956 Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus

L1 = 85 ft



∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =



= 80 ft


(Foust,1980)



 v2   = 0 ∆   2 gcα 


∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 80 ft x



= Q x ρ x Wf = 1,23x10-4 ft3/detik x 98,1036 lb/ft3 x 88,3588 ft lbf/lbm = 1,0661b ft/detik/550 = 1,93 x10 -4 HP


15.

2,5 x10 −4 HP = 2,4 x10 -4 HP = 1/10 HP 0,8

Cation Exchanger (CE) Fungsi

:

Tempat penghilangan kesadahan kation

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:

Kondisi operasi



= 3765456,038 kg/jam

Densitas; ρ

= 998,23 kg/m3

Kebutuhan

= 1 jam

= 62,1778 lb/ft3


Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

1,2 x 3765456,038 kg/jam x 1 jam 998,23 kg / m 3 = 4526,5593 m3


1 = πDt 2 Hs 4

4526,5593 m3

=

4526,5593 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 17,927 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 17,927 m

1 (3,14) Dt 2 Dt 4

17,927 m 2

= 8,9635 m

= 358,54 in

= 58,8185 ft

1 Tinggi elipsoidal; He = 2 x x 17,927 m = 8,9635 m 4


= 17,927 m + 8,9635 m = 26,8905 m


Po +

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

98,1778 lb / ft 3 (58,8185 ft − 1) = 54,12 Psi 144


= 1,2 x 54,12 Psi = 64,944 Psi

Tebal silinder, ts

=


Dimana; P = Tekanan disain S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80% n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun


ts =


Digunakan silinder dengan ketebalan 1 ¾ in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki

16.

•

Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Cation Exchanger (PU-11) Fungsi

: Mengalirkan air dari CE ke Anion Exchanger

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3765456,038 kg/jam = 2301,11 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 1,005 cp = 6,756 x 10-4 lbm/ft detik


Q

=

F

ρ

=


Digunakan 4 buah pompa,Q = 37,0085/4 = 9,2521 ft3/detik Diameter optimum,IDop


= 3,9 (9,2521)0,45 (62,1778)0,13 = 18,157

Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2

= 2,0208 ft2



v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

62,1778 lb/ft 3 x 1,6042 ft x 4,5784 ft / det ik = 5,38 x 10 -4 lbm/ft.detik = 848845 > 2100 aliran turbulen f = 0,016

(Sandler,1987)


L1 = 80 ft


= 81,8142 ft +


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 75 ft


(Sandler,1987)




∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 75ft x





17.

82,9627 HP 0,8

= 103 HP

Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida (TPU-107) Fungsi

:

Tempat pelarutan Natrium Hidroksida

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:

Kondisi operasi



= 9,3852 kg/jam

Densitas NaOH

= 1518 kg/m3 = 94,5532 lb/ft3

Kebutuhan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%


Volume tangki; Vt =

1,2 x 9,3852 kg/jam x 30 hari x 24 jam / hari 1518 kg / m 3


1 = πDt 2 Hs 4

5,3418 m3

=

5,3418 m3

= 0,7850 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 2 m = 6,562 ft


=

Tinggi tangki; Hs

= 2 m = 6,562 ft


1 (3,14) Dt 2 Dt 4

2 2

= 1 m = 40 in

1 x 2 m = 0,5 m 4


= 2 m + 0,5 m = 2,5 m


Po +

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

94,5532 lb / ft 3 (6,562 ft − 1) = 18,352 Psi 144


= 1,2 x 18,352 Psi = 22,0225 Psi

Tebal silinder, ts

=



22,0225 Psi x 40 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 22,0225 Psi


= 0,1632 in Digunakan silinder dengan ketebalan ¼

in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; Da W 1 D 1 L = 0,3, = , = , =4 Dt Da 5 Da 4 E

Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 6,562 ft

= 1,9686 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 1,9686 ft

= 0,3937 ft

L


= ¼ x 1,9686 ft

= 0,4922 ft

E


= 1,6405 ft



=

KT


n


gc


Sehingga daya; P

=


=

0,9953 = 1,24 Hp = 1 ¼ HP 0,8

= 0,9953 HP

Efesiensi motor 80%; P Spesifikasi Tangki •

Diameter tangki; Dt

=2m

•

Tinggi Tangki; HT

= 2,5 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun


18.

•

Diameter pengaduk

= 1,9686 ft

•

Daya motor

= 1 ¼ HP

•

Tipe pengaduk

= propeler

Pompa Larutan Natrium Hidroksida (PU-112) Fungsi

: Untuk mengalirkan natium hidroksida ke Anion Exchanger

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 9,3852 kg/jam

= 5,73 x10-3 lb/det

Densitas bahan; ρ

= 1518 kg/m3

= 94,5532 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,64 cp = 4,302 x 10-4 lbm/ft detik


Q=

F

=

ρ

5,73 x10 -3 lb/detik = 6,07 x10 −5 ft3/det 3 94,5532 lb/ft

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 (Peters&Timmerhaus,2004) = 3,9 (6,07x10 −5 )0,45 (94,5532)0,13

IDop

= 0,089 in Dipilih pipa ¼

in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)

Diameter Luar; OD

= 0,4051 in

Diameter dalam; ID

= 0,269 in = 0,0224 ft

Luas penampang; A

= 0,058 in2 = 0,0004 ft2 Q A

=

6,07 x10 -5 ft 3 /detik = 0,152 ft/detik 0,0004 ft 2

NRe

=

ρ x ID x v µ

=

94,5532 lb/ft 3 x 0,0224 ftx0,152 ft / det ik 4,302 x 10 -4 lbm/ft.detik

Kecepatan laju alir; v = Bilangan Reynold,

= 748,337 < 2100 aliran laminer f

= 64/NRe

(Sandler,1987)


= 64/748,337 = 0,0855 Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus

L1 = 80 ft



∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

4 x 0,0855(0,152 ft/detik) 2 83,3824 ft = = 0,459 ft lbf/lbm 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik 2 x 0,0224 ft Tinggi pemompaan ∆ Z

= 60 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc


= 60 ft x



= Q x ρ x Wf = 6,07x10-5 ft3/detik x 94,5532 lb/ft3 x 60,459 ft lbf/lbm = 0,347 lb ft/detik/550 = 6,3x10 -4 HP


19.

6,3x10 −4 HP 0,8

= 7,8 x10-4 HP = 1/10 HP

Anion Exchanger (AE) Fungsi

:

Tempat penghilangan kesadahan Anion

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:


Kondisi operasi Perhitungan: Laju alir air masuk

= 3765456,038 kg/jam

Densitas; ρ

= 998,23 kg/m3

Kebutuhan

= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

= 62,1778 lb/ft3

1,2 x 3765456,038 kg/jam x 1 jam 998,23 kg / m 3 = 4526,5593 m3


1 = πDt 2 Hs 4

4526,5593 m3

=

4526,5593 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

1 (3,14) Dt 2 Dt 4


17,927 m 2


=

Tinggi tangki; Hs

= 17,927 m

= 8,9635 m

= 358,54 in

= 58,8185 ft

1 Tinggi elipsoidal; He = 2 x x 17,927 m = 8,9635 m 4 = 17,927 m + 8,9635 m = 26,8905 m



Po +

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

98,1778 lb / ft 3 (58,8185 ft − 1) = 54,12 Psi 144


= 1,2 x 54,12 Psi = 64,944 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan 1 ¾ in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki •

Diameter tangki; Dt

= 17,927 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun


20.

Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi

: Mengalirkan air dari AE ke Penampungan air proses

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3765456,038 kg/jam = 2301,11 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 1,005 cp = 6,756 x 10-4 lbm/ft detik


Q

=

F

ρ

=



= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 (Peters&Timmerhaus,2004) = 3,9 (9,2521)0,45 (62,1778)0,13

IDop

= 18,157 Dipilih pipa 20 in schedule 20 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2


v


Bilangan Reynold,

NRe

=

=

= 2,0208 ft2

ρ x ID x v µ



(Sandler,1987)

Kelengkapan pipa:


Panjang pipa lurus

L1 = 90 ft


= 81,8142 ft +


∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =



= 80 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 80 ft x






21.

88,1925 HP 0,8

= 110 HP

Pompa Air Umpan Ketel (PU-15) Fungsi

: Mengalirkan air umpan ketel ke Deaerator

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 4 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3765456,038 kg/jam = 2301,11 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 1,005 cp = 6,756 x 10-4 lbm/ft detik


Q

=

F

ρ

=




= 3,9 (9,2521)0,45 (62,1778)0,13 = 18,157


= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2

= 2,0208 ft2


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ


=



(Sandler,1987)


L1 = 75 ft


= 81,8142 ft +


∑F

4 fv 2 ∑ L = 2 gcD =



= 60 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1

Sehingga persamaan Bernauli menjadi; Rabiyatul Adawiyah : Pembuatan Bioetanol Dari Molase Dengan Kapasitas 96.000 Ton/Tahun, 2010.

Wf = ∆Z

g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 60 ft x





23.

66,1859 HP 0,8

= 84 HP

Deaerator (DA) Fungsi

:

Menghilangkan gas dalam air umpan ketel

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki silinder horizontal, tutup elipsoidal

Bahan

:

Carbon steel (Brownell & Young,1959)

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3765456,038 kg/jam

Densitas; ρ

= 998,23 kg/m3

Kebutuhan

= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

= 62,1778 lb/ft3

1,2 x 3765456,038 kg/jam x 1 jam 998,23 kg / m 3 = 4526,5593 m3


1 = πDt 2 Hs 4


1 (3,14) Dt 2 Dt 4

4526,5593 m3

=

4526,5593 m3

= 0,785 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 17,927 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 17,927 m

17,927 m 2

= 8,9635 m

= 358,54 in

= 58,8185 ft

Panjang elipsoidal; He

1 = 2 x x 17,927 m = 8,9635 m 4

Panjang tangki total; HT

= 17,927 m + 8,9635 m = 26,8905 m


Po +

ρ (Hs − 1) 144


98,1778 lb / ft 3 (58,8185 ft − 1) 14,7 Psi + = 54,12 Psi 144


= 1,2 x 54,12 Psi = 64,944 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan 1 ¾ in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.


Diameter tangki; Dt

= 17,927 m


23.

•

Panjang Tangki; HT

= 26,8905 m

•

Tebal silinder; ts

= 1 ¾ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Pompa Daerator (PU-14) Fungsi

: Mengalirkan air dari Deaerator ke ketel Uap KU

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 3765456,038 kg/jam = 2301,11 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3 = 62,1778 lb/ft3

Viskositas, µ

= 1,005 cp = 6,756 x 10-4 lbm/ft detik


Q

=

F

ρ

=




= 3,9 (9,2521)0,45 (62,1778)0,13 = 18,157


= 20 in

Diameter dalam; ID

= 19,25 in = 1,6042 ft

Luas penampang; A

= 291 in2

= 2,0208 ft2


v

=


Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

62,1778 lb/ft 3 x 1,6042 ft x 4,5784 ft / det ik = 5,38 x 10 -4 lbm/ft.detik



(Sandler,1987)


L1 = 70 ft


= 81,8142 ft +


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

=



= 60 ft


(Sandler,1987)



∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc



g + ∑F gc

= 60 ft x





25.

66,1859 HP 0,8

= 84 HP

Ketel Uap (KU) Fungsi

: Untuk menghasilkan steam untuk keperluan proses

Jumlah

: 1 buah

Jenis

: Fire tube boiler

Perhitungan Uap yang digunakan = 130oC Panas laten; λ

= 520 kkal/kg

(Reklaitis, 1983)

= 2063,4921 Btu/kg Kebutuhan uap;W

= 23534100,24 kg/jam = 51775020,53 Ibm/jam

Daya ketel uap; P

=

WxH 34,5 x970,3

=

51775020,53 x 2063,4921 = 3191522 Hp 34,5 x970,3

Luas permukaan ;A

= Hpx 10 = 3191522 x 10 = 31915220 HP

Diambil; L

= 20 ft

D

= 3 in

,a

= 0,917 ft2/ft


Jumlah tube; Nt

26.

=

31915220 = 1740197 tube 20 x0,917

Tangki Penampungan Air Pendingin Bekas (TPU-03) Fungsi

:

Menampung air pendingin bekas sementara

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:



= 474361,0846 kg/jam

Densitas; ρ pada 400C

= 992,215 kg/m3

Kebutuhan

= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt

=

= 61,8031 lb/ft3

1,2 x 474361,0846 kg / jam x 1 jam 992,215 kg / m 3

= 573,7 m3 Diambil tinggi silinder; Hs =1,2 Dt Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

573,7 m3

=

573,77 m3

= 0,942 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 8,475 m


=

Tinggi tangki; Hs

= 1,2 x 8,475 m

1 4 (3,14) Dt 2 Dt 3 4

8,475 m 2


Po +

= 4,2373 m

= 169,49 in

= 10,17 m

= 33,3678 ft

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

61,8031 lb / ft 3 (33,3678 ft − 1) = 28,5919 Psi 144



= 1,2 x 28,5919 Psi = 34,3103 Psi

Tebal silinder, ts

=



34,3103 Psi x 169,49 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 34,3103 Psi = 0,488 in = ½ in

Spesifikasi Tangki

28.

•

Diameter tangki; Dt

= 8,475 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 10,17 m

•

Tebal silinder; ts

= ½ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

Menara Air Pendingin (CT) Fungsi

: Untuk menurunkan temperatur air pendingin dari 400 C menjadi 30 0C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower


= 474361,0846 kg/jam

Densitas; ρ

= 992,215 kg/m3

Faktor keamanan

= 20%

Laju volumetrik air

=

1,2 x 474361,0846 992,215

= 573,6996 m3/jam x 264,17 gal/m3 = 151554,2 gal/jam


= 2526 gal/menit T air pendingin bekas masuk = 400C = 1040C = 300C = 860C

T air pendingin keluar

Dari gambar 12-14 Perry, 2004 diperoleh : Suhu bola basah

= 600F

Konsentrasi air

= 1,25 gal/ft2 menit

Luas menara; A

=

2526 gal / menit 1,25 gal / ft 2 menit

= 2020,72 ft2 Diambil performance 90% dari Gambar 12-15 Perry dkk, 2004 diperoleh: Tenaga kipas;

= 0,03 Hp/ft2

Daya; P

= 0,03 x 2020,72

= 60,62 Hp = 70 Hp

28.

Tangki Pelarutan kaporit (TPU-04) Fungsi

:

Tempat pelarutan kaporit

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:



= 0,006 kg/jam


= 1272 kg/m3 = 79,2447 lb/ft3

Kebutuhan

= 90 hari

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt =

1,2 x 0,006 kg / jam x 24 jam / hari x 90 hari 0,7 x 1272 kg / m 3

= 0,0175 m3 Diambil tinggi silinder; Hs Volume tangki; Vt

4 Dt 3

1 = πDt 2 Hs 4


4 1 (3,14) Dt 2 Dt 3 4

0,0175 m3

=

0,0175 m3

= 1,0467 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 0,2555 m


=

0,2555 m 2

Tinggi tangki; Hs

=

4 x 0,2555 m = 0,3407 m = 1,1177 ft 3


= 5,03 in

= 0,3407 m + 0,0639 m = 0,4046 m


Ph

= 0,1278 m

1 x 0,2555 m = 0,0639 m 4


Dimana Po

= 0,8382 ft

Po +

ρ (Hs − 1) 144


14,7 Psi +

79,244 lb / ft 3 (1,1177 ft − 1) = 14,7648 Psi 144


= 1,2 x 14,7648 Psi = 17,7177 Psi

Tebal silinder, ts

=




Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.


Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan; Da W 1 D 1 L = 0,3, = , = , =4 Dt Da 5 Da 4 E

Dimana: Dt


Da

= diameter pengaduk

= 0,3 x 0,8382 ft

= 0,2515 ft

W

= lebar pengaduk

= 1/5 x 0,2515 ft

= 0,0513 ft

L


= ¼ x 0,2515 ft

= 0,0629 ft

E


= 2,1431 ft


=


Dimana; KT


n


gc


Daya; P

=

6,3(1 rps ) 3 (0,2515 ft ) 5 79,2447lb / ft 3 = 1x10-7 HP = 1/10 HP 2 32,174 lbm ft / lbf det ik 550


Diameter tangki; Dt

= 0,2555 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 0,4046 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun

•

Diameter pengaduk

= 0,2515

•

Daya motor

= 1/10 Hp

•

Tipe pengaduk

= propeler


29.

Pompa Larutan Kaporit (PU-08) Fungsi

: Untuk mengalirkan kaporit ke Tangki Domestik

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm


= 0,006 kg/jam

= 3,67x10-6 lb/detik


= 1272 kg/m3

= 79,2447 lb/ft3

Viskositas, µ


Laju alir volumetrik; Diameter optimum,IDop IDop

Q

=

3,67x10 -6 lb/detik = 4,6 x10-8 ft3/detik 79,2447 lb/ft 3

= 3,9 (Q)0,45 ( ρ )0,13 (Peters&Timmerhaus,2004) = 3,9 (4,6 x10-8)0,45 (79,2447)0,13 = 0,00345 in

Dipilih pipa 1/8 in schedule 30 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD

= 0,4051 in

Diameter dalam; ID

= 0,269 in = 0,0224 ft

Luas penampang; A

= 0,058 in2 = 0,0004 ft2


v

=

4,6 x10 -8 ft 3 /detik = 1,15x10-4 ft/detik 2 0,0004 ft

Bilangan Reynold,

NRe

=

ρ x ID x v µ

79,247 lb/ft 3 x0,0224 ftx1.15x10 -4 ft / det ik = 6,72 x 10 -4 lbm/ft.detik = 0,304 > 2100 aliran laminer f = 64/0,304 = 210

(Sandler,1987)


L1 = 20 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,0224 = 0,2912 ft 2 buah elbow standar 90o L/D = 30


L3 = 2 x 30 x 0,0224 = 1,344 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,0224 = 0,6048 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,0224 ft = 1,1424 ft +


∑F

=

4 fv 2 ∑ L 2 gcD

4 x 210(1,15x10 -4 ft/detik) 2 23,3824 ft = = 1,8x10-4 ft lbf/lbm 2 2 x32,174 lbm. ft / lbf . det ik x 0,0224 ft Tinggi pemompaan ∆ Z

= 15 ft


(Sandler,1987)

Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:  v2   = 0 ∆  α 2 gc  


∫ V dP = 0

P1


g + ∑F gc


g + ∑F gc

= 15 ft x

32,174 ft / det ik 2 + 1,8x10-4 ft lbf/lbm 32,174 lbm ft / lbf det ik 2

= 15 ft lbf/lbm Daya pompa; P

= Q x ρ x Wf = 4,6x10-8 ft3/detik x 79,2447 lb/ft3 x 15 ft lbf/lbm


= 0,2107 lb ft/detik/550 = 0,0004 HP Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =

30.

0,0004 HP 0,8

= 0,00048 HP = 1/10 HP

Tangki Penampungan Air Domestik (TPU-09) Fungsi

:

Menampung air domestik sementara

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:


Bahan

:



= 210 kg/jam

Densitas; ρ

= 998,23 kg/m3

Kebutuhan

= 7 hari

Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki; Vt

=

= 62,189 lb/ft3

1,2 x 210 kg / jam x 24 jam / harix7 hari 998,23 kg / m 3

= 42,4111 m3 Diambil tinggi silinder; Hs

4 Dt 3

Volume tangki; Vt

1 = πDt 2 Hs 4

42,4111 m3

=

42,4111 m3

= 1,0467 Dt3

Diameter tangki; Dt

= 3,4347 m


=

3,4347 m 2

= 1,7173 m

= 6,61177 in

Tinggi tangki; Hs

=

4 x 3,4347 m 3

= 4,5796 m

= 15,0248 ft

1 4 (3,14) Dt 2 Dt 3 4



Po +

ρ (Hs − 1) 144


62,189 lb / ft 3 (15,0248 ft − 1) = 20,7568 Psi 14,7 Psi + 144


= 1,2 x 20,7568 Psi = 24,9082 Psi

Tebal silinder, ts

=



24,9082 Psi x 67,6117 in + 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 − 0,6 x 24,9082 Psi = 0,2123 in = ¼ in

•

Diameter tangki; Dt

= 3,4347 m

•

Tinggi Tangki; HT

= 4,5796 m

•

Tebal silinder; ts

= ¼ in

•

Bahan konstruksi

= Carbon steel

•

Faktor korosi

= 0,01 in/tahun


LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Pembuatan etanol ini digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 300 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 96000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Timmerhaus et al, 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 11000,- (Analisa, 12 April 2009).

1.

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 26000 m2 Harga tanah pada lokasi pabrik berkisar

Rp 800.000/m2.

Harga tanah seluruhnya = 26000 m2 × Rp 800.000/m2 = Rp 20.800.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 20% Biaya perataan tanah = 0,2 x Rp 20.800.000.000 = Rp 4.160.000.000,Maka modal untuk pembelian tanah adalah Rp 24.960.000.000,-

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Nama Bangunan Areal proses Areal produk Bengkel Areal bahan baku Pengolahan limbah Laboratorium Stasiun operator Pengolahan air Ruang boiler

Luas 7000 2000 200 3000 1000 100 100 3000 100

Harga/m2 1,000,000 800,000 1,000,000 700,000 400,000 1,200,000 900,000 250,000 1,000,000

Harga 7.000.000.000 1.600.000.000 200.000.000 2.100.000.000 400.000.000 120.000.000 90.000.000 750.000.000 100.000.000


10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Pembangkit listrik Pemadam kebakaran Kantin Perpustakaan Parkir Perkantoran Daerah perluasan Pos keamanan Tempat ibadah Poliklinik Mess karyawan Taman Jalan Aula Total

400 80 120 80 200 300 6000 40 80 50 1000 200 870 80 26000

1,200,000 500,000 300,000 700,000 200,000 800,000 300,000 350,000 400,000 600,000 750,000 100,000 250,000 200,000

480.000.000 40.000.000 36.000.000 56.000.000 40.000.000 240.000.000 1.800.000.000 14.000.000 32.000.000 30.000.000 750.000.000 20.000.000 217.500.000 16.000.000 16.131.500.000

C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  m

Dimana

(Peter&Timmerhaus. 2004)

Cx = Harga peralatan pada tahun 2009 Cy = Harga peralatan pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = Kapasitas alat yang tersedia X2 = Kapasitas alat yang diinginkan Ix= = Indeks harga pada tahun 2009 Iy = Indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial

Tabel LE – 2 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun X1 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995

Indeks (Y1) 814 852 895 915.1 930.6 943.1 964.2 993.4 1027.5

.n

X12

1 2 3 4 5 6 7 8 9

3948169 3952144 3956121 3960100 3964081 3968064 3972049 3976036 3980025

Y12 662596 725904 801025 837403 866016 889438 929682 986844 1055756


X1Y1 1617418 1693776 1780155 1821049 1852824.6 1878655.2 1921650.6 1980839.6 2049862.5

1996 1039.1 10 1997 1056.8 11 1998 1061.9 12 1999 1068.3 13 2000 1089.0 14 2001 1095.9 15 2002 1102.5 16 Total 11573 Sumber: Peters&Timmerhaus. 2004

3984016 3988009 3992004 3996001 4000000 4004001 4008004 63.648.824

1079729 1116826 1127632 1141265 1185921 1196617 1215506 15.818.164

2074043.6 2110429.6 2121676.2 2135531.7 2178000.0 2188893.9 2207205.0 31612010.5

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009. digunakan metode regresi koefisien korelasi sebagai berikut:

[n.∑ X .Y − ∑ X .∑ Y ]

r=

i

i

i

i

[n.∑ X i − ( X i ) 2 x(n∑ Yi − (∑ Yi ) 2 ] 2

2

Dengan memasukkan harga pada tabel LE-2 . maka diperoleh harga koefisien korelasi: [(16)(31612010,5) − (31912)(15846,4)]

r=

[(16)(63648824) − (31912) 2 ]x[(16)(15818164) − (15846,4) 2 ]

=1

Harga koefisien 1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linear antara variabel X dan Y. sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan regresi linier. Y = a + b X Dengan Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2009) X = variabel tahun ke n – 1 a.b = tetapan persamaan regresi Untuk mengetahui harga indeks tahun yang diinginkan. lebih dahulu dicari tetapan a dan b.

[ΣX a=

2 1

]

xΣY1 − [ΣX 1 xΣ( X 1 .Y1 )]

(n.∑ X i ) − (∑ X i ) 2

b=

2

(n.∑ X iYi ) − (∑ X i ∑ Yi ) (n.∑ X i ) − (∑ X i ) 2 2

Jika disubtitusikan harga pada tabel L-E 2. diperoleh harga a

=

[63.648.824 x15846,4] − [31912 x31612010,5)] =-36351.92 (16 x63.648.824) − (31912) 2


b

[16x31612010,5] − [31912 x15846,4)]

=

(16 x63.648.824) − (31912) 2

=18.7226

Sehingga persamaan regresi linier adalah: Y = a + b.X Y = -36351.92 + 18.7226X Dengan demikian harga indeks pada tahun 2009(X = 2009) adalah Y2009 = -36351.92 + 18.7226(2009) Y

= 1243.0608

Contoh perhitungan estimasi harga peralatan Tangki Penyimpan molase (T-01) X2 = 3.986,178 m3

(Lampiran

C) X1 = 3,8 m3 Cy= = US$ 3.300.-

(Perry dkk.1999)

Ix 2008 = 1243,0608 Iy 2002 = 1102,5 m = 0,3  3.986,178  Cx = US$ 3.300.- x   3,8  

0,3

1243,0608  x  x Rp 11.000/US$  1102,5 

= Rp 379,091,070.Tabel LE-3 Perkiraan Harga Peralatan Proses No Kode Alat Kapasitas Jumlah

Total Harga

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

758.182.140 10.486.632 231.935.278 10.486.632 12.910.559 511.569.161 14.580.500 789.138.799 14.580.500 195.163.359 14.580.500 2.217.555.952 15.894.763 142.157.284

TP-101 P-101 SC-101 P-102 P-103 R-101 P-104 ST-101 P-105 C-101 P-106 F-101 P-107 T-102

3,986,178 0,75 23,1147 0,75 1,5 134,8307 2,25 145,2199 2,25 145,2199 2,25 4547,4029 3 151,58

2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1


15 16 17 18 19 19 20 21 22 23

No 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

P-108 Fp-101 P-109 P-110 HE P-111 MD-101 P-112 T-103 P-113 Total

3 208092 2 0,25 248227 2 60 0,5 3379,00 1,5

1 1 1 1 10 1 1 1 1 1

15.894.763 804.172.389 14.074.296 7.542.228 11.182.622.164 14.074.296 80.529.871 9.285.572 269.865.945 12.910.559 17.350.194.143

Tabel LE-4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas Kode Alat Kapasitas Jumlah Total Harga PU-101 115 4 189.839.689 PU-102 90 4 176.380.437 TPU-101 98,236 1 124.812.404 PU-103 0,1 1 5.729.512 TPU-102 54,4861 1 104.583.282 PU-104 0,1 1 5.729.512 CL 3992 1 379.257.089 PU-105 90 4 176.380.437 SF 4790 1 400.568.876 PU-106 90 4 176.380.437 MA 4790 1 400.568.876 TPU-106 21,7976 1 79.450.960 PU-110 0,1 1 5.729.512 CE 4526 1 150.000.000 PU-111 83 4 172.147.646 TPU-107 5,3418 1 52.105.412 PU-112 0,1 1 5.729.512 PU-113 83 4 172.147.646 CE 4526 1 150.000.000 PU-115 83 4 172.147.646 DE 4526 1 393.813.784 PU-114 83 4 172.147.646 KU 1 750.000.000 TPU-103 573,7 1 21.192.491 CT 1 500.000 TPU-104 0,0175 1 9.364.573 PU-108 0,1 1 5.729.512 TPU-109 42,4111 97.010.872 Total 4.549.447.763

Total harga peralatan proses dan utilitas


= Rp 17.350.194.143 + Rp 4.549.447.763 = Rp 21.899.641.906,Untuk harga alat sampai dilokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut - Biaya transportasi

= 5%

- Biaya asuransi

= 1%

- Beaya masuk

= 15%

- PPn

= 10%

- PPh

= 10%

- Biaya gudang di pelabuhan

= 0.5%

- Biaya administrasi pelabuhan

= 0.5%

- Transportasi lokal

= 0.5%

- Biaya tak terduga

= 0.5%

Total

= 43%

Total harga peralatan proses.dan utilitas = Rp21.899.641.906,- x 1,43 = Rp 31.316.488.858.Biaya pemasangan diperkirakan

70%

dari

harga

peralatan

(Peters&Timmerhaus.2004) Biaya pemasangan = 0,7 x31.316.488.858.= Rp 21.921.557.190,Harga peralatan terpasang (HPT) = Rp31.316.488.858.- + Rp 21.921.557.190,= Rp 53.238.046.048,D. Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan instrumentasi dan alat control 10% dari HPT (Peters&Timmerhaus. 2004) Biaya instrumentasi dan alat control = 0,1 x Rp 53.238.046.048,= Rp5.323.804.604,E. Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 40% dari HPT (Peters&Timmerhaus.2004) Biaya perpipaan

= 0,4 x Rp 53.238.046.048,-


= Rp 21.295.218.418,F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan

biaya

instalasi

listrik

10%

dari

HPT

dari

HPT

(Peters&Timmerhaus.2004) Biaya instalasi listrik = 0,1 x Rp 53.238.046.048,= Rp5.323.804.604,G. Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 10% dari HPT (Peters&Timmerhaus.2004) Biaya insulasi = 0,1 x Rp 53.238.046.048,= Rp5.323.804.604,-

H. Biaya Inventaris Kantor dan Gudang Diperkirakan

biaya

inventaris

kantor

10%

(Peters&Timmerhaus.2004) Biaya inventaris kantor

= 0,1 x Rp 53.238.046.048,= Rp5.323.804.604,-

I. Biaya Sarana Pemadam Kebakaran Diperkirakan biaya pemadam kebakaran 10% dari HPT Biaya inventaris kantor

(Timmerhaus. 2004)

= 0,1 x Rp 53.238.046.048,= Rp5.323.804.604,-

J. Sarana Transportasi Tabel LE-5 Sarana Tranportasi Jenis Kendaraan Jumlah

Tipe

Mobil direktur Mobil manajer Bus karyawan Mobil karyawan Truk Mobil pemasaran

1 5 3 2 5 3

Toyota fortuner Kijang inova Bus L-300 Truk Minibus L-300

Mobil pemadam kebakaran

2

Truk tangki Total

Harga per Unit (Rp) 375.000.000 210.000.000 350.000.000 150.000.000 300.000.000 120.000.000

Harga Total (Rp) 375.000.000 1.050.000.000 1.050.000.000 300.000.000 1.500.000.000 360.000.000

350.000.000

700.000.000 5.335.000.000


J. Biaya Pondasi Diperkirakan biaya pondasi 25% dari HPT

(Peters&Timmerhaus. 2004)

Biaya biaya pondasi = 0,25 x Rp 53.238.046.048,= Rp 13.309.624.012,K. Biaya Perluasan Diperkirakan biaya perluasan 20% dari HPT


Biaya biaya perluasan = 0,2 x Rp 53.238.046.048,= Rp 10.647.605.209,L. Biaya Lingkungan Diperkirakan biaya lingkungan 5% dari HPT


Biaya biaya lingkungan = 0,05 x Rp53.238.046.048,= Rp 2.661.924.802,M. Biaya Konstruksi Diperkirakan biaya konstruksi 25% dari HPT


Biaya biaya konstruksi = 0,25 x Rp 53.238.046.048,= Rp 13.309.624.012,N. Biaya Kontingensi Diperkirakan biaya kontingensi 25% dari HPT


Biaya biaya kontingensi = 0,25 x Rp 53.238.046.048,= Rp 13.309.624.012,Total MITL = Rp 201.514.138.532,1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 10% dari MITL = 0,1 x Rp 201.514.138.532,= Rp 20.151.413.853,B. Engineering dan Supervisi Diperkirakan 1% dari MITL = 0,01 x Rp 201.514.138.532,= Rp 2.015.141.385,C. Biaya Kontraktor Diperkirakan 1% dari MITL = 0,01 x Rp 201.514.138.532,= Rp 2.015.141.385,D. Biaya Tak Terduga


Diperkirakan 10% dari Engineering dan Supervisi = 0,1 x Rp 2.015.141.385,= Rp 201.514.138,Total MITTL

= Rp 24.383.210.762,-

Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 201.514.138.532,- + Rp 24.383.210.762,= Rp 225.897.349.294,-

2. Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari) 2.1 Persediaan Bahan Baku Proses Molase Kebutuhan

= 45.667,80 kg/jam

Harga

= Rp 800 /kg

Harga total = 90 x 24 x 45,667.80 kg/jam x Rp 800 /kg = Rp 78.913.958.400.,Asam sulfat Kebutuhan

= 0.1283 kg/jam

Harga

= Rp 125000 /kg

(PT.

Dipa

Pharmalab

Intersain.

Pharmalab

Intersain.

2009) Harga total = 90 x 24 x 0.1283 kg/jam x 125000 /kg = Rp 34.641.000,-

Amonium sulfat Kebutuhan

= 8.781,8378 kg/ 30 jam

Harga

= Rp 25.000/kg

Harga total

= 72 jam x 8.781,8378 kg x Rp 25.000 /kg

(PT.

Dipa

2009)

= Rp 658.637.775.,Total harga bahan baku proses = Rp 79.607.237.175.-

2.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas


Alum Kebutuhan

= 199.25 kg/jam

Harga

= Rp 4.000 /kg

Harga total

= 90 x 24 x 199,25 x Rp 4000/kg

(PT. Dipa Pharmalab Intersain. 2009)

= Rp 19.678.464,Soda Abu Kebutuhan

= 1,2299 kg/jam

Harga

= Rp 7.500 /kg

Harga total

= 90 x 24 x 1,2299 kg/jam x Rp 7.500/kg = Rp1.721.520.000.,-

Kaporit Kebutuhan

= 0,006 kg/jam

Harga

= Rp 6.000 /kg

Harga total

= 90 x 24 x 0.006 kg/jam x Rp 6.000 /kg


= Rp 77.760 NaOH Kebutuhan

= 9,39 kg/jam

Harga

= Rp 10.000/kg

Harga total

= 90 x 9,39 x 24 x Rp 10.000 /kg


= Rp 8.446.680.,NaCl Kebutuhan

= 19,87 kg/jam

Harga

= Rp 5.000 /kg

Harga total

= 90 x 24 x 19,87 x Rp 5.000 /kg = Rp 214.563.600,-

Solar Kebutuhan

= 1.049.234,54 liter/jam

Harga

= Rp 5.000 /kg

Harga total

= 90 x 1.049.234,54 x Rp 5.000 /liter = Rp 11.331.733.010.400.,-

Total harga bahan baku utilitas = Rp 11.335.420.638,000.,Total harga bahan baku proses dan utilitas = Rp 11.415.027.875.175.,-


2.3 Kas 1. Gaji Pegawai Tabel LE-6 Gaji pegawai No Jabatan 1 2 3 4 5 6 31 32 33 34 35 36 37 38

Jumlah Gaji / bulan Jumlah gaji/bulan (Rp) (Rp) Direktur utama 1 15.000.000 15.000.000 Sekretaris 1 2.000.000 2.000.000 Manager 5 7.000.000 35.000.000 Kepala Bagian 6 3.500.000 21.000.000 Kepala Seksi Administrasi 12 3.000.000 36.000.000 Karyawan Produksi 60 1.500.000 90.000.000 Karyawan Teknik 15 1.500.000 22.500.000 Karyawan Keu dan Personalia 10 1.500.000 15.000.000 Karyawan Pemasaran 10 1.500.000 15.000.000 Dokter 2 4.000.000 8.000.000 Perawat 3 1.500.000 4.500.000 Petugas Keamanan 10 1.350.000 13.500.000 Supir 5 1.300.000 6.500.000 Petugas Kebersihan 10 1.000.000 10.000.000 Total 150 294.000.000 Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 294.000.000 Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 882.000.000,-

2. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 5% dari gaji pegawai = 0,05 x Rp 882.000.000,= Rp 44.100.000,3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 5% dari gaji pegawai = 0,05 x 882.000.000,= Rp 44.100.000,4. Pajak Bumi dan Bangunan Menurut UU No 20 Tahun 2004 Jo UU No 21 Tahun 2000. Tabel LE-7 Perincian Pajak Bumi dan Bangunan Objek Pajak

Luas (m2)

NJOP (Rp) Per m Jumlah 2


Bumi Bangunan

26000 26000

100.000 300.000

2.600.000.000 7.800.000.000

Nilai Jual Objek Pajak (NJOP) sebagai dasar pengenaan PBB = Rp 2.600.000.000 + 7.800.000.000 = Rp 10.400.000.000,NJOP tidak kena pajak = Rp 8.000.000

(Perda

Sumatera

Utara

2004) NJOP untuk perhitungan PBB = Rp 10.400.000.000 - Rp 8.000.000 = Rp 10.392.000.000,Nilai Jual kena Pajak = 20% x Rp 10.392.000.000.= Rp 2.078.400.000,Pajak Bumi dan Bangunan yang Terutang = 0,5% x Rp 2.078.400.000,. = Rp 10.392.000,Pajak terutang 3 bulan

= Rp 31.176.000,-

Tabel LE – 8 Perincian Biaya Kas No 1 2 3 4

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total

Jumlah (Rp) 882.000.000 44.100.000 44.100.000 31.176.000 1.001.376.000

2.4 Biaya Start – Up Diperkirakan 35% dari Modal Investasi Tetap

(Peters&Timmerhaus 2004)

= 0,35 x Rp 225.897.349.294,= Rp 158.128.144.506,2.5 Piutang Dagang PD =

IP x HPT 12

Dimana PD = piutang dagang IP

= Jangka waktu kredit yang diberikan = 3 bulan

HPT = hasil penjualan tahunan


1. Harga Jual Etanol

= Rp 35.000/liter

Produksi Etanol = 16.899,40 liter /jam Hasil penjualan Etanol tahunan = 16.899,40 liter /jam x 24 jam/hari x 300 hari/tahun x Rp 35.000/liter = Rp 4.258.649.885.931,Piutang Dagang

=

0,5 x Rp 4.258.649.885.931,12

= Rp 177.443.745.247,Tabel LE – 9 Perincian Modal Kerja No 1 2 3 4

Jenis Biaya Bahan baku proses dan utilitas Kas Piutang Dagang Start – up Total

Jumlah (Rp) 11.415.027.875.175 1.001.376.000 177.443.745.247 158.128.144.506 11.751.601.140.928

Total Modal Investasi = MIT + MK = Rp 225.897.349.294 + Rp 11.751.601.140.928 = Rp 11.977.498.490.222,1. Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 x Rp 11.977.498.490.222,= Rp 7.186.499.094.133,-

2. Pinjaman dari bank = Rp 11.977.498.490.222 - Rp 7.186.499.094.133 = Rp 4.790.999.396.089

3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) A. Gali Tetap karyawan Gali tetap karyawan selama setahun = 1.176.000.000,B. Bunga Pinjaman Bank Diperkirakan 15% dari modal pinjaman bank = 0,15 x Rp 4.790.999.396.089,= Rp 718.649.909.413,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 Semua modal investasi tetap langsung (MITL). kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi. sedang modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Biaya amortisasi diperkirakan 30% dari MITTL. sehingga Amortisasi = 0,3 x Rp 24.383.210.762,= Rp 7.314.963.228,Tabel LE-10 Perkiraan Biaya Depresiasi Komponen

Bangunan Alat proses dan utilitas Instrumentasi&control Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlg kebakaran Transportasi Total

Biaya (Rp)

16.131.500.000 53.478.496.045 5.347.849.604 21.391.398.418 5.347.849.604 5.347.849.604 5.347.849.604 5.347.849.604 5.335.000.000

Umur (tahun ) 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Depresiasi (Rp)

1.613.150.000 5.347.849.605 534.784.960 2.139.139.842 534.784.960 534.784.960 534.784.960 .534.784.960 533.500.000 12.307.564.249

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 5.918.769.705,= Rp 7.314.963.228 + Rp Rp 12.307.564.249,= Rp 19.622.527.477,D. Biaya Tetap Perawatan a. Perawatan mesin dan alat – alat proses Diperkirakan 10% dari HPT = 0,1 x Rp 53.238.046.048,-


= Rp5.323.804.604,b. Perawatan bangunan Diperkirakan 10% dari harga bangunan = 0,1 x Rp 16.131.500.000.,= Rp 1.613.150.000,c. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10% dari harga kendaraan = 0,1 x Rp 5.335.000.000,= Rp 533.500.000,. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10% dari harga instrumentasi dan alat control = 0,1 x Rp 5.323.804.604,= Rp532.380.460,e. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10% dari harga perpipaan = 0,1 x Rp 21.391.398.418,= Rp 2.139.139.842,f. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10% dari harga instalasi listrik = 0,1 x Rp 5.323.804.604,= Rp532.380.460,g. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10% dari harga inventaris kantor = 0,1 x Rp 5.323.804.604,= Rp532.380.460,h. Perawatan Kebakaran Diperkirakan 10% dari harga Perlengkapan kebakaran = 0,1 x Rp 5.323.804.604,= Rp532.380.460,Total biaya perawatan = 11.772.779.288,E. Biaya Tambahan (Plant Overhead Cost) Diperkirakan 20% dari modal investasi tetap = 0,2 x 225.897.349.294,-


= Rp 45.179.469.858,F. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10% dari biaya tambahan = 0,1 x Rp 45.179.469.858 = Rp 4.517.946.985,G. Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10% dari biaya tambahan = 0,1 x Rp 45.179.469.858,= Rp 4.517.946.985,H. Biaya Asuransi a. Asuransi pabrik diperkirakan 1% dari modal investasi tetap = 0,01 x Rp 225.897.349.294,= Rp 2.258.973.492,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 x (12/3) x Rp 294.000.000

= Rp 18.110.400.-

Total biaya asuransi = Rp 2.258.973.492,- + Rp 18.110.400 = Rp 2.277.083.892,J. PBB Total biaya tetap

= Rp 10.392.000,= Rp 812.242.002.888,-

3.2 Biaya Variabel A. Biaya Variabel pemasaran Diperkirakan 10% dari biaya tetap pemasaran = 0,1 x Rp 4.517.946.986,= Rp 451.794.698,B. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 10% dari biaya tetap perawatan = 0,1 x Rp 11.772.779.288,= Rp 1.177.277.928,-


C. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 10% dari biaya tetap = 0,1 x Rp 11.772.779.288,= Rp 1.177.277.928,Total Biaya Variabel = Rp 2.806.350.556,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 812.242.002.888,- + Rp 2.806.350.556,= Rp 815.048.353.444,-

4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan A. Laba Sebelum Pajak Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi = Rp 4.258.649.885.932 – Rp 815.048.353.444,= Rp 3.443.601.532.486,B. Pajak Penghasilan. Berdasarkan Pasal 21 Undang-Undang No.17 tahun 2000 tentang Pajak Penghasilan (PPh) adalah : Tarif (%)

Jumlah Penghasilan Kena Pajak Sampai dengan Rp.50.000.000.-

10

Diatas Rp.50.000.000.- sampai dengan Rp.100.000.000.-

15

Diatas Rp.100.000.000.-

30

Perincian pajak penghasilan (PPh) terhutang : 10 % x Rp.50.000.000

= Rp.

5.000.000

15 % x Rp.100.000.000 - Rp. 50.000.000

= Rp.

7.500.000

30 % x 3.443.601.532.486,- Rp. 100.000.000

= Rp 1.032.980.459.746+

Total pajak penghasilan (PPh)

= Rp 1.032.992.959.746,-

C. Laba Setelah Pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 3.443.601.532.486 - Rp. 1.032.992.959.746


= Rp 2.410.608.572.740 5. Analisa Aspek Ekonomi A. Profit Margin (PM) PM

=

Laba sebelum pajak x 100% total penjualan

PM

=

3.443.601.532.486,94, x 100% 4.258.649.885.932

= 80,86 %

B. Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap x 100% Total Penjualan - Biaya Variabel

BEP =

812.242.002.888,40,x 100% 4.258.649.885.932 - 2.806.350.556,23

= 19,09 % C Return On Investement (ROI) Return on Investment adalah besarnya presentase pengembalian modal setiap tahun dari penghasilan bersih. ROI =

Laba setelah pajak x 100% Total modal investasi

ROI =

2.410.608.572.740,85 x 100% 11.977.498.490.223. -

= 20,13 %

D. Pay Out Time (POT) POT =

1 x 100% ROI

POT =

1 x 100% = 4,97 tahun 20,13

E. Return on Network (RON) Return on network

merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal

sendiri.


RON =

Laba setelah pajak x 100% Modal sendiri.

RON =

2.410.608.572.740,85,x 100% 7.186.499.094.134

= 14,37 % F. Internal Rate of Return (IRR) Internal rate of return merupakan presentase yang menggambarkan keuntungan rata - rata bunga pertahun dari semua pengeluaran dan pemasukan. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga rill yang berlaku. maka pabrik akan menguntungkan. tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga rill yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan lampiran E diperoleh IRR = 36,012 % . sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini yaitu sebesar 20% (Bank Indonesia. 2009).

s



TAHUN TUGAS AKHIR OLEH : RABIYATUL ADAWIYAH NIM

Recommend Documents