TAHUN

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA DENGAN KAPASITAS 80.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh: JOHN SARIABDI PURBA NIM : 030405046

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

LEMBAR PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA DENGAN KAPASITAS 80.000 TON/TAHUN Oleh : JOHN SARIABDI PURBA NIM : 030405046 Telah Diujikan Pada Tanggal 14 Juni 2008 Telah Diperiksa/Diketahui Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr.Ir. Rosdanelli H., MT

Ir. Renita Manurung, MT

NIP. 132 096 129

NIP 132 163 646

Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Dosen Penguji III

Dr.Ir. Rosdanelli H., MT

Rondang Tambun, ST.MT Ir. Netty Herlina,MT

NIP. 132 096 129

NIP. 132 282 133

NIP. 132 243 746

Telah Diketahui Koordinator Tugas Akhir

Dr. Ir. Irvan, M.Si NIP. 132 126 842

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR

Segala puji, hormat dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, yang selalu setia memberikan berkatNya dan kekuatan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun.” Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moral, material, dan spiritual. 2. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT., selaku dosen pembimbing I dan dosen penguji I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan masukan dan bimbingan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen penguji II yang telah memberikan masukan dan saran pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

5. Ibu Ir. Netty Herlina, MT selaku dosen penguji III yang telah memberikan masukan dan saran pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi, sebagai Koordinator Tugas Akhir. 7. Abdi atas kerjasamanya sebagai partner dalam penulisan tugas akhir ini. 8. Teman-teman angkatan 2002 dan 2003 yang telah memberikan masukan, dukungan, dan semangat kepada penulis Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, 26 Juni 2008 Penulis

John Sariabdi Purba

John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

INTISARI Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi. Karena terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak (BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk mencukupi kebutuhan domestik yang meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk kebutuhan transportasi, industri, pembangkit listrik dan sebagainya. Konsumsi solar nasional untuk transportasi saat ini 12,5 juta kiloliter sampai 13 juta kiloliter per tahun. Bila sekitar 1,5 persen dari setengah konsumsi solar tersebut diganti menjadi biodiesel, maka sekitar 90.000 kiloliter solar atau sekitar 80.000 ton/tahun yang bisa dihemat setiap tahun. Biodiesel yang diproduksi 80.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan di KIM II Medan dengan luas area 20.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan 175 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi garis. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa adalah sebagai berikut : •

Modal investasi

: Rp 695.551.844.995,-

•

Biaya produksi

: Rp 679.723.261.333,-

•

Hasil penjualan

: Rp 1.074.773.396.733,-

•

Laba bersih

: Rp 395.050.135.400,-

•

Profit Margin

: 37 %

•

Break Even Point

: 39 %

•

Return on Investment

: 39,76016982 %

•

Return on Network

: 66,26695 %

•

Pay out Time

: 2,5151 tahun

•

Internal Rate of Return

: 34,31 %,

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa di Kawasan Industri Medan (KIM) layak didirikan. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ......................................................................................... i INTISARI............................................................................................................ iii DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix BAB I : PENDAHULUAN .................................................................................. I-1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1 1.2 Perumusan Masalah................................................................................ I-3 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ................................................................. I-3 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ............................................................... I-4 BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ II-1 2.1 Biodiesel ................................................................................................ II-1 2.2 Produksi Biodiesel ................................................................................. II-2 2.3 Proses Produksi Biodiesel ...................................................................... II-3 2.4 Transesterifikasi ..................................................................................... II-4 2.4.1 Proses Transesterifikasi Katalis Asam............................................ II-4 2.4.2 Proses Transesterifikasi Katalis Basa ............................................. II-5 2.4.3 Proses Transesterifikasi Co-Solvent dan Tanpa Katalis (Alkohol Super Kritis) ................................................................................. II-5 2.5 Sifat-Sifat Biodiesel ............................................................................... II-6 2.5.1 Viskositas ...................................................................................... II-6 2.5.2 Angka Setana ................................................................................ II-6 2.5.3. Panas Pembakaran ........................................................................ II-7 2.5.4. Flash Point (Titik Nyala) .............................................................. II-7 2.5.5 Cloud Point (Titik Asap) ............................................................... II-7 2.5.6 Pour Point (Titik Tuang) ............................................................... II-8 2.6 Bahan Baku Kelapa Pembuatan Biodiesel .............................................. II-8 2.6.1 Kelapa ........................................................................................... II-8 2.6.2 Minyak Kelapa .............................................................................. II-9 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

2.6.3 Kegunaan Minyak Kelapa ............................................................ II-10 2.6.4 Keuntungan Minyak Kelapa Sebagai Biodiesel ............................ II-10 2.7 Sifat-Sifat Bahan .................................................................................. II-11 2.7.1 Metil Ester (Biodiesel .................................................................. II-11 2.7.2 Minyak Kelapa (100 Gram) ......................................................... II-12 2.7.3. Air (H2O).................................................................................... II-13 2.7.4 Metanol (CH3OH) ....................................................................... II-13 2.7.5 Gliserol........................................................................................ II-14 2.7.6 Natrium Metoksida ...................................................................... II-15 2.8 Deskripsi Proses ................................................................................... II-15 2.8.1 Tahap Persiapan .......................................................................... II-15 2.8.2 Tahap Esterifikasi ........................................................................ II-15 2.8.3 Tahap Pemisahan Metil Ester....................................................... II-16 2.8.4 Tahap Pencucian Metil Ester ....................................................... II-17 2.8.5 Tahap Pemurnian Metil Ester....................................................... II-17 BAB III : NERACA MASSA ............................................................................ III-1 BAB IV : NERACA ENERGI ........................................................................... IV-1 BAB V : SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1 BAB VI : INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ....................... VI-1 6.1 Instrumentasi........................................................................................ VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian ................................................................... VI-3 6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ............................. VI-3 6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian ................ VI-10 6.1.4 Syarat Perancagnan Pengendalian .............................................. VI-10 6.1.5 Instrumentasi Yang Digunakan Pada Pembuatan Biodiesel ........ VI-12 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik .................................................................. VI-17 BAB VII : UTILITAS...................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ..................................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan uap ................................................................................... VII-2 7.2.1 Screening ................................................................................... VII-6 7.2.2 Klarifikasi.................................................................................. VII-6 7.2.3 Filtrasi ....................................................................................... VII-7 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

7.2.4 Demineralisasi ........................................................................... VII-8 7.2.5 Deaerator ................................................................................... VII-11 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .................................................................... VII-11 7.4 Kebutuhan Listrik............................................................................... VII-12 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ..................................................................... VII-12 7.6 Unit Pengolahan Limbah .................................................................... VI-13 7.6.1 Bak Penampungan ..................................................................... VII-15 7.6.2 Bak Equalisasi ........................................................................... VII-16 7.6.3 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)......................................................................................... VII-16 7.6.4 Tangki Sedimentasi ................................................................... VII-19 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas .............................................................. VII-20 BAB VIII : LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ...................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ..................................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ............................................................................... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah ......................................................................... VIII-7 BAB IX : ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ........................................................................ IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ............................................................ IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi 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 Badan Usaha .............................................................. IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ................................. IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) .................................... IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris ...................................................................... IX-6 9.4.3 Direktur ..................................................................................... IX-6 9.4.4 Sekretaris ................................................................................... IX-7 9.4.5 Manajer Produksi....................................................................... IX-7 9.4.6 Manajer Teknik ......................................................................... IX-7 9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan .................................................. IX-7 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ............................................ IX-8 9.5 Sistem Kerja ....................................................................................... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ......................................... IX-9 9.7 Sistem Penggajian .............................................................................. IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................................ IX-12 BAB X : ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ................................................................................ X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital Investment (FCI) X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ...................................... X-2 10.2 Biaya Produksi Tetap (BPT) / Total Cost (TC) ................................. X-3 10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) ................................................. X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ............................... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ............................................................ X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha .............................................................. X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ................................................................... X-5 10.5.1 Profit Margin (PM) ................................................................. X-5 10.5.2 Break Even Point (BEP) .......................................................... X-5 10.5.3 Return on Investment (ROI) ..................................................... X-6 10.5.4 Pay Out Time (POT) ................................................................ X-6 10.5.5 Return on Network (RON)........................................................ X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ................................................... X-7 BAB XI : KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A : PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B : PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E : PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI


DAFTAR GAMBAR Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback............................... VI-4 Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ............................................................. VI-5 Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali.................................................................. VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi Pada Tangki ............................................................ VI-12 Gambar 6.5 Instrumentasi Pada Pompa ............................................................ VI-13 Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Mixer ............................................................. VI-13 Gambar 6.7 Instrumentasi Pada Reaktor .......................................................... VI-14 Gambar 6.8 Instrumentasi Pada Cooler dan Heater .......................................... VI-14 Gambar 6.9 Instrumentasi Pada Separator ........................................................ VI-15 Gambar 6.10 Instrumentasi Pada Flash Drum .................................................. VI-15 Gambar 6.11 Instrumentasi Pada Tangki Washing ........................................... VI-16 Gambar 6.12 Instrumentasi Pada Evaporator.................................................... VI-16 Gambar 6.13 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ............................................. VI-17 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik – Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa..................................... IX-13 Gambar LC.1 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-7 Gambar LC.2 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-9 Gambar LC.3 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-48 Gambar LC.4 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-49 Gambar LC.5 Dekanter 1 ................................................................................. LC-51 Gambar LC.6 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-54 Gambar LC.7 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-56 Gambar LC.8 Dekanter 2 ................................................................................. LC-57 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen....................................................... LD-1 Gambar LD.2 Sketsa Perancagnan Pengaduk ................................................... LD-8 Gambar LD.3 Siklus Unit Pendinginan ............................................................ LD-46 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan......................................................................... LE-5 Gambar LE.2 Grafik Break Even Point Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa ..................................................... LE-22 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Produksi Minyak Kelapa Mentah di Indonesia.................................... I-3 Tabel 2.1 Negara-Negara Eropa yang Telah Memproduks i Biodiesel ................. II-2 Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa ............................................ II-10 Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixer (M-110) .................................................... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor (R-210) .................................................. III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Separator (S-212) ................................................ III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Heater (E-216) .................................................... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Flash Drum (V-310) ........................................... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Cooler 1 (E-230) ................................................. III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Kondensor (E-312).............................................. III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Cooler 2 (E-314) ................................................. III-3 Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Washing Tank 1 (E-316)...................................... III-4 Tabel 3.10 Neraca massa Pada Dekanter 1 (H-410)............................................ III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa Pada Washing Tank 2 (E-314).................................... III-4 Tabel 3.12 Neraca Massa Pada Dekanter 2 (H-510) ........................................... III-5 Tabel 3.13 Neraca Massa Pada Evaporator (V-610) ........................................... III-5 Tabel 3.14 Neraca Massa Pada Cooler 3 (E-612) ............................................... III-5 Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Reaktor (R-210) ................................................... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Heater (E-216) ..................................................... IV-2 Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Cooler 1 (E-230) .................................................. IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Kondensor (E-312)............................................... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler 2 (E-314) .................................................. IV-3 Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Evaporator (V-610) .............................................. IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Cooler 3 (E-612) .................................................. IV-4 Tabel 6.1 Jenis Variabel Pengukuran dan Controller yang Digunakan ............... VI-9 Tabel 6.2 Penggunaan Instrumentasi Pada Pra Rancanngan Pabrik Biodiesel ... VI-11 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas .......................................... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ................................................. VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ...................................... VII-4 Tabel 7.4 Sifat Fiska Air Bawah Tanah di KIM II Medan ................................ VII-4 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tabel 7.5 Kandungan Bahan Kimia Air Bawah Tanah di KIM II Medan .......... VII-5 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................. VIII-7 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift............................................................ IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan .................................................................. IX-11 Tabel LA.1 Data Bilangan Antoine .................................................................. LA-7 Tabel LA.2 Komposisi % Mol ......................................................................... LA-8 Tabel LA.3 Perhitungan di Flash Drum ........................................................... LA-8 Tabel LB.1 Nilai Gugus Pada Perhitungan Cp dengan Metode Chueh dan Swanson ........................................................................................ LB-1 Tabel LB.2 Nilai Elemen Atom Pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst and Harrison .................................................................................. LB-2 Tabel LB.3 Nilai Gugus Pada Perhitungan ΔHof dengan Metode Joback .......... LB-2 Tabel LB.4 Energi Ikatan Reaktan Pada Perhitungan ΔHof ............................... LB-3 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Mixer ...................................... LC-7 Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk R-210 ................................................... LC-10 Tabel LC.3 Komposisi Bahan Dalam Separator 1 (S-212)................................ LC-14 Tabel LC.4 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Tangki Washing ...................... LC-47 Tabel LC.5 Komposisi Umpan Masuk ke Dekanter 1 (H-420) ......................... LC-51 Tabel LC.6 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Tangki Washing ....................... LC-54 Tabel LC.7 Komposisi Umpan Masuk Dekanter 2 (H-510) .............................. LC-58 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ............................. LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................... LE-6 Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ............................................................. LE-9 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai .................................................................. LE-12 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ...................................................................... LE-14 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................... LE-15 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 2000 ..... LE-16 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 .. LE-17 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................... LE-24 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi. Karena terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak (BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk mencukupi kebutuhan domestik yang meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk kebutuhan transportasi, industri, pembangkit listrik dan sebagainya. Di sisi lain, cadangan minyak bumi yang dimiliki Indonesia semakin terbatas karena merupakan produk yang tidak dapat diperbaharui. Usaha-usaha untuk mencari dan mengembangkan sumber bahan bakar alternatif terus dilakukan. Salah satunya adalah biodiesel sebagai alternatif bahan bakar untuk mesin diesel. Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau minyak hewan. Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petroleum di mesin sekarang ini. (Wikipedia, 18 April 2007) Ada beberapa keuntungan penggunaan biodiesel, yaitu penggunaannya pada mesin diesel dapat mengurangi hidrokarbon yang tak terbakar, karbon monoksida, dan partikulat kasar seperti karbon dan debu. Biodiesel dapat juga memperpanjang umur mesin karena lebih berpelumas dibanding petrodiesel dengan relatif tidak mempengaruhi konsumsi bahan bakar, auto ignition, daya keluaran dan torsi mesin. Penggunaan biodiesel juga akan menggantikan bau dari asap knalpot pertrodiesel John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

dengan bau popcorn atau kentang goreng dan tidak menyebabkan iritasi pada mata. Keunggulan lainnya adalah tidak beracun (garam meja 10 kali lebih beracun daripada biodiesel), bebas timbal dan benzen karsinogenik selain biodegradable. Larutan encer biodiesel terdegradasi 95% setelah 28 hari sedangkan solar hanya mampu 40% (uji yang dilakukan oleh Universitas Idaho). Pada lingkungan aquatik biodiesel mampu terdegradasi antara 85,5% sampai 88,5% sama seperti gula atau dextrose, sedangkan solar hanya mampu 26,24%. Selain aman dibawa dan disimpan seperti petrodiesel, biodiesel dapat digunakan secara murni atau dicampur dengan petrodiesel dalam berbagai rasio. Semakin besar komposisi biodiesel pada campuran dengan petrodiesel, semakin berkurang pula emisi gas buang yang dihasilkan. (Saputera, 19 April 2007) Sebagai negara penghasil minyak nabati terbesar di dunia, Indonesia memiliki peluang sangat besar untuk mengembangkan biodiesel. Salah satunya adalah minyak kopra yang jumlahnya cukup besar yang juga merupakan tanaman khas daerah tropis Indonesia. Minyak kelapa ini merupakan pontensi bahan baku yang besar untuk tujuan pengembangan BBM alternatif atau biodiesel. Di Indonesia sendiri belum ada pabrik pembuatan biodiesel yang menggunakan minyak kelapa sebagai bahan baku. (Bode, 6 Agustus 2007). Konsumsi solar nasional untuk transportasi saat ini 12,5 juta kiloliter sampai 13 juta kiloliter per tahun. Bila setengahnya beralih ke biodiesel, berarti sekitar 2,5 persen dari 6 juta kiloliter atau sekitar 150000 kiloliter solar atau sekitar 80000ton/tahun yang bisa dihemat setiap tahun. (www.bendi21.com, 04 Oktober 2007).


Harga biodiesel lebih tinggi dari bahan bakar diesel. Saat ini, terdapat tujuh produser biodiesel di Amerika Serikat. Biodiesel murni (100%) terjual dengan harga $1.50 sampai $2.00 per galon sebelum dikenakan pajak. Pajak bahan bakar akan bertambah $0.5 per galon. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)

Tabel 1.1 Produksi Minyak Kelapa Mentah di Indonesia No

Tahun

Produksi (liter)

1

2002

2.053.105

2

2004

135.323.752

3

2006

268.594.399

4

2008

401.865.046

(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)

1.2 Perumusan Masalah Semakin menipisnya persediaan minyak bumi di Indonesia menjadi pemicu untuk mencari sumber alternatif BBM dimana bahan bakunya dapat diperbaharui. Pembuatan biodiesel yang dikonversi dari minyak kelapa dengan memanfaatkan katalis pada proses esterifikasi dapat membantu mengatasi masalah tersebut. Oleh karena itu, perlu ditelaah pra rancangan pabrik pembuatan biodiesel dari minyak kelapa.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik Tujuan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari minyak kelapa ini adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang rancang, John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

proses, dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra-rancangan pendirian pabrik ini. Tujuan lain adalah untuk menghasilkan bahan bakar alternatif ramah lingkungan dan tidak beracun, sehingga akan menghemat penggunaan bahan bakar diesel dari minyak bumi.

1.4

Manfaat Pra Rancangan Pabrik Berdasarkan tujuan yang telah diuraikan di atas, maka manfaat yang

diperoleh dari Pabrik Biodiesel dari minyak kelapa ini adalah tersedianya informasi mengenai Pabrik Biodiesel dari minyak kelapa sehingga dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik biodiesel. Di samping itu, juga untuk memberikan nilai ekonomis pada bahan baku agar menjadi produk yang lebih bermanfaat.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biodiesel Biodiesel adalah bahan bakar terbarukan, biodegradable, dan tidak beracun. Biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikan diesel dalam banyak kasus. Akan tetapi, biodiesel lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, yaitu meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas (Wikipedia, 18 April 2007). Biodiesel merupakan kandidat paling dekat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Biodiesel juga merupakan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari minyak yang bisa diperbarui yaitu minyak nabati atau hewani dan dapat bekerja pada mesin diesel konvensional tanpa perlu ada modifikasi ataupun penambahan converter kit. Semua jenis minyak nabati dapat digunakan untuk membuat biodiesel. Lemak hewani pun dapat digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel. Seperti halnya dengan mesin-mesin bakar umumnya, mesin diesel dengan bahan bakar petrodiesel (solar) memberikan emisi yang cukup besar, terutama karbon dan sulfur. Bahan bakar dari minyak nabati atau hewani ini diproses dengan cara mengubah minyak tumbuhan lemak binatang atau minyak goreng bekas, menjadi bioediesel yang disebut dengan transesterifikasi. (Wikipedia, 18 April 2007) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

2.2 Produksi Biodiesel Beberapa negara di Eropa sekarang ini telah banyak menggunakan biodiesel. Negara –negara di Eropa yang telah memproduksi biodiesel dari tahun 2004 sampai perkiraan pertengahan tahun 2006 dapat dilihat dari tabel berikut ini. Tabel 2.1 Negara-negara Eropa yang telah memproduksi biodiesel. Negara

Produksi biodiesel tahun

Perkiraan produksi biodiesel

2004, (ton)

sampai pertengahan 2006, (ton)

Jerman

1.035.000

1.900.000-2.100.000

Prancis

348.000

600.000-800.000

Italia

320.000

500.000-550.000

Inggris

-

250.000

Austria

57.000

150.000

Polandia

-

100.000-120.000

Spanyol

13.000

70.000-80.000

Slovakia

15.000

70.000-80.000

Republik Ceko

60.000

60.000-70.000

Denmark

70.000

30.000-40.000

Swedia

1.000

8.000-10.000

Irlandia

-

5.000

(Sumber : Hendartomo, 6 Agustus 2007)


2.3 Proses Produksi Biodiesel Secara kimia biodiesel (metil ester atau etil ester) dapat dihasilkan dengan proses transesterifikasi, yaitu dengan mengambil molekul trigliserida atau asam lemak kompleks, menetralisir asam lemak bebas, mengeluarkan gliserin dan membuat alkohol ester. Dalam proses ini minyak direaksikan dengan alkohol dengan bantuan katalisator. Alkohol yang banyak digunakan adalah methanol karena murah dan mudah didapat. Katalisatornya dapat sebuah basa atau asam. Yang umum digunakan ialah basa, yaitu NaOH atau KOH. (www.pikiranrakyat.com, 6 Juli 2007) Campuran ini didiamkan sehingga terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan bawah yang disebut dengan gliserin dan lapisan atas yang disebut dengan metil ester. Metil ester ini kemudian dicuci dan disaring untuk menjadi biodiesel yang siap digunakan. Proses tersebut dilakukan dengan komposisi minyak tumbuh-tumbuhan sebesar 87%, katalis (laurutan natrium metoksida 30%) 1%, alkohol 12%, yang akan menghasilkan biodiesel 86%, alkohol 4%, gliserin 9%, dan fertilizer 1%. Dari komposisi ini, didapatkan perbandingan minyak dan alkohol sebesar 1 : 7,3 dan perbandingan alkohol dengan katalis (larutan natrium metoksida) sebesar 12,18 : 1. Biodiesel disebut metil ester jika alkohol yang digunakan adalah methanol, sedangkan jika alkohol yang digunakan adalah etanol, maka biodieselnya disebut etil ester. Produk samping dari proses ini yaitu gliserin yang merupakan bahan dasar dari 1600 macam produk antara lain sabun. (Saputera, 19 April 2007)


2.4 Transesterifikasi Proses transesterikasi yang mengkonversi minyak tumbuhan menjadi biodiesel ditunjukkan pada reaksi dibawah ini : H2COOR

H2COH katalis

HCOOR

+ 3 CH3OH

3 RCOOCH3 +

H2COOR Trigliserida

HCOH

H2COH Metanol

Metil Ester

Gliserol

Grup “R” merupakan asam lemak yang biasanya memiliki panjang rantai karbon 12 sampai 22. Molekul minyak tumbuhan direduksi sampai sepertiga dari ukuran awalnya, sehingga viskositasnya semakin rendah dan semakin mirip dengan bahan bakar diesel. Bahan bakar hasil proses ini mirip dengan bahan bakar diesel dalam mesin. Reaksi ini menghasilkan tiga molekul dari bahan bakar ester dari salah satu molekul dari minyak tumbuhan. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)

2.4.1 Proses Transesterifikasi Katalis Asam Proses ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulfuric acid) 0,5 % berat dan alkohol (umumnya metanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang lebih baik. Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 40-50oC. Proses ini dilakukan di dalam wadah berpengaduk magnetic dengan kecepatan konstan. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

2.4.2 Proses Transesterifikasi Katalis Basa Proses transesterifikasi ini dilakukan setelah transesterifikasi terhadap produk tahap pertama (transesterifikasi katalis asam). Proses ini menggunakan katalis basa. Natrium hidroksida 0,5% berat dan alkohol (umumnya metanol) dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini. Proses transesterifikasi ini dilakukan pada temperature 40-50oC dalam wadah berpengaduk magnetik dan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi katalis basa ini akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya di cuci dengan air distilat panas (10 vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

2.4.3 Proses Transesterifikasi Co-Solvent dan Tanpa Katalis (Alkohol Super Kritis) Proses transesterifikasi ini dilakukan dengan menggunakan metanol superkritik dan co-solvent CO2. Tidak adanya katalis pada proses ini memberikan keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan katalis asam/basa. Penambahan co-solvent CO2 berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan metanol superkritik. Meskipun demikian, temperatur yang telibat dalam proses ini masih cukup tinggi, yaitu sekitar 2800C.

2.5 Sifat-Sifat Biodiesel 2.5.1 Viskositas Viskositas bahan bakar adalah penting karena mempengaruhi atomisasi bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran mesin. Tetesan bahan bakar diharapkan melengkapi suatu pembakaran. Bahan bakar dengan viskositas yang tinggi, seperti minyak tumbuhan, akan menghasilkan tetesan bahan bakar yang lebih besar dalam ruang mesin pembakaran dimana bahan bakar ini tidak akan terbakar sama besih dengan bahan bakar yang menghasilkan tetesan yang lebih kecil. Biodiesel memiliki viskositas yang lebih mirip dengan bahan bakar diesel daripada minyak tumbuhan. Hal ini membantu menghasilkan tetesan-tetesan yang lebih kecil, yang terbakar lebih bersih. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007). Viskositas biodiesel sama dengan viskositas dari petrodiesel yaitu 35-45 cp pada 1000F. (Hendartomo, 6 Agustus 2007)

2.5.2 Angka Setana (Cetane Number) Angka setana berhubungan dengan volatilitas dari bahan bakar, dimana bahan bakar yang lebih volatil memiliki angka setana yang lebih tinggi. Bahan bakar dengan angka setana yang tinggi juga berakibat pada pembakaran yang tidak sempurna dan asap. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007). Angka setana dalam biodiesel yaitu 46-70. (www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

2.5.3 Panas Pembakaran Bahan bakar dengan panas pembakaran yang tinggi akan menghasilkan tenaga yang lebih besar daripada bahan bakar dengan energi yang lebih rendah. Akibatnya, mesin yang menggunakan bahan bakar berenergi rendah akan membutuhkan bahan bakar lebih untuk menghasilkan tenaga yang sama seperti bahan bakar diesel. Biodiesel membutuhkan sekitar 1,1 galon bahan bakar untuk melakukan kerja yang sama dengan satu galon dari bahan bakar diesel. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)

2.5.4 Flash Point (Titik Nyala) Flash point atau titik nyala adalah suhu terendah dimana bahan bakar dalam campurannya dengan udara akan menyala. Titik nyala yang terlampau tinggi dapat menyebabkan keterlambatan penyalaan, sementara apabila titik nyala terlampau rendah akan menyebabkan timbulnya detonasi yaitu ledakan-ledakan kecil yang terjadi sebelum bahan bakar masuk ruang bakar. Hal ini juga meningkatkan resiko bahaya pada saat penyimpanan. (Hendartomo, 6 Agustus 2007). Flash point yang terdapat

dalam

biodiesel

secara

umum

yaitu

1300C

(www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007).

2.5.5 Cloud Point (Titik Asap) Cloud point atau titik asap adalah suhu dimana suatu bahan bakar akan menghasilkan asap tipis yang kebiru-biruan pada suatu pemanasan. (Ketaren, 1986). Cloud point untuk

biodiesel

pada

umumnya

adalah

-110C-160C.

(www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

2.5.6 Pour Point (Titik Tuang) Pour point atau titik tuang adalah suhu terendah dimana bahan bakar dapat dialirkan. Titik tuang yang terlalu tinggi akan menyebabkan kesulitan pada pengaliran bahan bakar. (Hendartomo, 6 Agustus 2007). Pour point untuk biodiesel yaitu berkisar -150C – 130C. (www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)

2.6 Bahan Baku Kelapa Pembuatan Biodiesel Pembuatan biodiesel dapat dibuat dari minyak kelapa. Dalam tugas perancangan pabrik ini, bahan baku yang digunakan adalah minyak kelapa.

2.6.1 Kelapa Kelapa atau cocos nucifera sudah tumbuh selama 16 juta tahun yang lalu. Kelapa berasal dari India. Kelapa dapat tumbuh di wilyah tropis, dan lebih banyak tumbuh di pinggiran pantai. Pohon kelapa biasanya tumbuh di tanah berpasir dengan tingkat salinitas yang tinggi, lebih banyak tumbuh di wilayan cukup sinar matahari dan dengan curah hujan yang teratur 750-2000 mm/tahun. Kelembapan yang dibutuhkan kelapa untuk tumbuh yaitu 70-80%. Pada pertumbuhan optimum itulah sehingga kelapa jarang tumbuh di daerah dengan humiditas yang rendah, temperature juga sangat mempengaruhi pertumbuhannya, yaitu sekitar 24oC, sangat susah tumbuh di daerah iklim kering, kalaupun bisa tumbuh kemungkinan tidak berbuah (Wikipedia, 6 Agustus 2007)


2.6.2 Minyak Kelapa Minyak kelapa dan kopra berasal dari buah pohon kelapa yang berasal dari Asia Tenggara. Minyak kelapa telah digunakan selama ribuan tahun sebagai minyak masak, dan makanan diet bagi orang-orang yang tinggal di daerah tropis. Kopra adalah daging bagian dalam dari kelapa. Kopra merupakan minyak yang kaya pulp dengan rasa kacang yang manis dan ringan. Kopra pada dasarnya digunakan sebagai sumber minyak kelapa. Kopra berkualitas tinggi mengandung sekitar 65% sampai 72% minyak, dan minyak yang diperoleh dari kopra disebut crude coconut oil (minyak kelapa mentah). Minyak kelapa mentah diproses dari kopra dengan expeller press dan ekstrasi pelarut. Minyak kelapa tidak disarankan untuk dikonsumsi sampai minyak kelapa tersebut melewati proses refining, yang terdiri dari neutralizing, bleaching, dan deodorizing pada suhu tinggi dan tekanan vakum. Minyak kelapa sisa yang diperoleh sebagai hasil samping digunakan untuk umpan bahan baku. Minyak kelapa tingkat premium yang juga dikenal dengan minyak kelapa murni adalah minyak yang diperoleh dari pressing pertama tanpa penambahan bahan kimia apapun. Minyak kelapa murni ini (virgin coconut oil) atau minyak kelapa tingkat premium lebih mahal dari minyak kelapa mentah atau minyak kelapa yang sudah melewati proses refining karena penghasilnya hanya menggunakan bahan baku pilihan dan terdapat yield produksi yang lebih rendah yang disebabkan karena hanya dilakukan satu kali pressing. (Wikipedia, 19 April 2007)


Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Komponen Kimia

Jumlah, %

Asam Kaprilat

8,0

Asam Kaprat

7,0

Asam Laurat

48,0

Asam Miristat

17,5

Asam Palmitat

8,8

(Sumber : Hendartomo, 6 Agustus 2007)

2.6.3 Kegunaan Minyak Kelapa Minyak kelapa dapat dicampur dengan diesel, langsung dalam mesin tersebut atau diubah dahulu menjadi biodiesel. Karena densitas spesifik yang lebih tinggi dan kandungan energi yang lebih rendah, konsumsi bahan bakar spesifik menggunakan minyak kelapa secara umum lebih tinggi 8%. Banyak studi yang melibatkan penggunaan minyak tumbuhan seperti minyak kelapa dilakukan di awal tahun 1980. Percobaan mesin jangka pendek menunjukkan bahwa minyak tumbuhan dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar atau dalam campuran dengan diesel. Penelitian mesin jangka panjang menunjukkan bahwa kemampuan mesin untuk bekerja dipertanyakan ketika campuran bahan bakar mengandung lebih dari 20% minyak tumbuhan. (Wikipedia, 19 April 2007)


2.6.4 Keuntungan Minyak Kelapa Sebagai Biodiesel Produksi kelapa dunia dalam kopra telah meningkat menjadi sepuluh juta ton per tahun. Dari produksi ini, antara satu sampai dua juta ton telah dipasarkan di dunia. Fluktuasi harga minyak kelapa sempat berlangsung signifikan, yaitu antara 0,3 sampai 0,7 US$/liter. Pasar ekspror umumnya terdiri dari proses-proses industri yang dapat menggunakan minyak tumbuhan lainnya jika harga kelapa dunia tinggi. Penggunaan minyak kelapa secara luas untuk menggantikan bahan bakar diesel memiliki potensi nilai lingkungan, yaitu berkurangnya emisi gas-gas beracun jika dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar diesel. (Wikipedia, 19 April 2007)

2.7 Sifat-Sifat Bahan 2.7.1 Metil Ester (Biodiesel) (Sumber : www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007) 1.

Berwujud cairan jernih tidak berwarna

2.

Berat molekul

: 214,344 gr/mol

3.

Spesifik gravitasi

: 0,87 – 0,89 (25oC)

4.

Titik leleh

: 4,5oC (760 mm)

5.

Titik didih

: 148oC (18 mm) 261,5oC (760 mm)

6.

Nilai asam

: 1 max KOH/g

7.

Flash point

: 130oC

8.

Angka Setana

: 46 – 70

9.

Titik Asap

: -11 – 16oC

10. Titik Tuang

: -15 – 13oC


2.7.2 Minyak Kelapa (100 gram) (Sumber :Wikipedia, 06 Agustus 2007) 1.

Kandungan karbohidrat

: 15,23 g

2.

Kandungan gula

: 6.23 g

3.

Densitas

: 0,926 gr/ml

4.

Lemak

: 33,49 g

Jenuh

: 29,70 g

Tidak jenuh tunggal (monounsaturated)

: 1,43 g

Tidak jenuh poli (polyunsaturated)

: 0,37 g

Protein

: 3,3 g

Thiamin (vitamin B1)

: 0,066 mg (5%)

Riboflavin ( vitamin B2)

: 0,02 mg (1%)

Niasin (vitamin B3)

: 0,54 mg (4%)

Asam pantotenik (vitamin B5)

: 0,300 mg (6%)

Vitamin B6

: 0,054 mg (4%)

Volat (vitamin B9)

: 26 μg (6%)

Vitamin C

: 3.3 mg (6%)

Kalsium

: 14 mg (1%)

Besi

: 2.43 mg (19%)

Magnesium

: 32 mg (9%)

Pospor

: 113 mg (16%)

Kalium

: 356 mg (8%)

4.


Seng

: 1.1 mg (11%)

2.7.3 Air (H2O) 1.

Merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau

2.

Merupakan elektrolit lemah dan dapat terionisasi menjadi H3O+ dan OH-

3.

Berat Molekul

: 18,016 gr/mol

4.

Densitas

: 1 gr/ml

5.

Titik Nyala

: 0 0C

6.

Viskositas

: 0,01002 cp

7.

Panas Spesifik

: 1 kal/gr

8.

Tekanan Uap

: 760 mmHg

9.

Tegangan Permukaan

: 73 dyne/cm

10. Panas Laten

: 80 kal/gr

11. Indeks Bias

: 1,333

12. Mempunyai kemampuan katalitik tertentu, terutama pada oksidasi logam (Sumber : Orthmer, 1987)

2.7.4 Metanol ( CH3OH ) 1.

Warna

: tidak berwarna dalam cairan

2.

Densitas

: 0,7918 gr/cm3

3.

Titik Beku

: - 97 0C ( 1 atm )

4.

Titik Didih

: 64,7 0C ( 1 atm )

5.

Keasaman

: 15,5 pKa

6.

Berat molekul

: 32,04 gr/mol

7.

Viskositas ( 20 0C )

: 0,59 mPa.s


8.

9.

Batas kemampuan terbakar (%volume di udara)

: 6.72% - 36.50%

Titik Nyala

: 110C

10. Kapasitas Panas Cairan : Cp = 0,54247 + 1314 x 10-6t + 485 x 10-8 t2 11. Merupakan cairan yang mudah menguap 12. Mudah terbakar 13. Merupakan bahan kimia beracun 14. Dapat digunakan sebagai bahan bakar, anti beku, denaturasi dan pelarut (Sumber : Wikipedia, 06 Agustus 2007 )

2.7.5 Gliserol 1.

Titik Beku

: 18,17 0C

2.

Titik Didih

: 147,9 0C

3.

Densitas

: 1,2582 gr/ml

4.

Indeks Bias nD20

: 1,47399 ( gliserol 100 % 0

5.

Tekanan Uap

: 0,0025 mmHg ( 50 0C ) 0,195 mm Hg ( 100 0C ) 46,0 mmHg ( 200 0C )

6.

Viskositas

: 1499 cp ( 20 0C )

7.

Kapasitas Panas

: 0,5795 kal/gr ( 20 0C )

8.

Panas Penguapan

: 21,060 kal/mol ( 55 0C )

9.

Panas Pembentukan

: 159,60 kkal/grmol

10. Konduktivitas panas

: 0,00068 kal/cm2 0C

11. Titik Nyala

: 177 0C ( 1 atm )


: 204 0C

12. Titik Api 13. Larut sempurna dalam air dan alkohol

14. Sedikit larut dalam eter, etil asetat, dioxine, tidak dapat larut dalam hidrokarbon (Sumber : www.nist.com)

2.7.6 Natrium Metoksida 1. Berbentuk serbuk putih 2. Berat molekul

: 54,04 gr/gr mol

3. Biasanya dilarutkan dalam pelarut metanol atau etanol dengan kadar 30% (Sumber : Wikipedia, 06 September 2007)

2.8 Deskripsi Proses 2.8.1 Tahap Persiapan Metanol 98% yang telah dicampur dengan katalis (T-202) dan minyak kelapa (T-201) yang mengandung 94,1% trigliserida (Matsumura, 18 April 2007) dipompakan ke reaktor (R-310) dengan perbandingan 6,23 : 1 (perbandingan massa) (Saputera, 19 April 2007) dengan kondisi operasi 60oC dan tekanan 1 atm. 2.8.2 Tahap Esterifikasi Di dalam reaktor (R-310) terjadi reaksi esterifikasi dengan reaksi umum : H2COOR

H2COH CH3ONa

HCOOR

H2COCOR

+ 3 CH3OH

3 RCOOCH3 +

HCOH

H2COH


Trigliserida

Metanol

Metil Ester

Gliserol

Reaktor ini menggunakan pengaduk dengan kecepatan pengadukan sebesar 2 rps. Lamanya pengadukan adalah 2 jam yang dilakukan pada temperatur 60oC dan tekanan 1 atm. Hasil konversi tahap ini dapat mencapai 99,47 % (Matsumura, 18 April 2007). Adapun tahap esterifikasi ini menghasilkan campuran metil ester, gliserol, sabun, trigliserida, katalis, dan air.

2.8.3 Tahap Pemisahan Metil Ester Produk intermediet hasil reaksi kemudian dipompakan menuju separator (S401) pada temperatur 60oC dan tekanan 1 atm yang berfungsi untuk memisahkan larutan metil ester dari gliserol, katalis, dan sabun. Adapun di dalam separator akan terbentuk dua lapisan. Lapisan atas yaitu larutan metil ester, dan lapisan bahwa yaitu gliserol, katalis, dan sabun, dan air. Larutan metil ester yang masih mengandung metanol kemudian dipompakan ke flash drum (FD-303) yang dioperasikan pada temperatur 104,7oC dan tekanan 1 atm untuk memisahkan metanol (titik didih = 64,7oC). Metanol hasil pemisahan kemudian ditampung dalam tangki penampungan metanol (T-204). Gliserol yang mengandung sedikit katalis, air, dan sabun kemudian ditampung dalam tangki penampung sementara (T-203)

2.8.4 Tahap Pencucian Metil Ester Setelah dari separator (S-401), larutan metil ester kemudian dipompakan ke washing tank pertama (WT-306) untuk dicuci dengan menggunakan CH3COOH (T205) sebelum dipompakan ke dalam dekanter (D-402). Adapun senyawa bekas cucian langsung dipompakan ke unit pengolahan limbah. Setelah itu metil ester John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

dipompakan ke washing tank kedua (WT-307) dengan menggunakan air sebagai pencucinya, kemudian dipompakan ke decanter (D-403). Adapun air bekas cucian langsung dipompakan ke unit pengolahan limbah.

2.8.5 Tahap Pemurnian Metil Ester Larutan metil ester kemudian dipompakan ke evaporator (E-308) untuk menguapkan air yang masih terkandung di dalam metil ester. Metil ester dengan kemurnian 98% kemudian ditampung dalam tangki metil ester (T-207)


B-203

LI

LI

T-202

T-201

3

Air Pendingin 10 C

Air Pencuci 30 C

2

Steam 120 C, 2 atm

G-101

1

LI LI

S-401 R-301

4

PI

TC

FC

FC

P-103 P-102

5 6

TC

H-302 T-203

7 LC

LC

TI

FD-303 P-105 FC

FC

P-104

10 8

TC

C-305

K-304

9 LC

LC

LC

11

T-204

WT-306

D-402

12

14

FC

P-107

P-106 13 FC

15

T-205

WT-307 16

LI

FC

LC

P-108

17 D-403

18

LC

FC

P-109

19 LC

E-308

20

TC

21

Air Pendingin Bekas

Steam Bekas

Air Pencuci Bekas

TC

C-309

22 T-207

Gambar Flowsheet Proses Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa


Tabel Neraca Massa KOMPONEN 1

2

Minyak Kelapa

11371.2942

CH3OH

3552.094064

H2O

69.83841361

3

69.83841361

4

5

45.4851768

45.485177

7

3552.094064

1847.897095

1847.897095

1847.8971

69.83841361

72.49171559

72.49171559

72.4917156

10826.97637

10826.9764

Biodiesel

11396.81723

569.84086

Gliserol

1633.188762

1633.1888

56.856471

56.96098657

56.960987

CH3ONa

6

As. Asetat Total

14993.22668

69.83841361

3678.788949

15052.84097

2305.4758

12747.36518

12747.3652

Suhu (Celsius)

30

60

30

60

60

60

104,7

Tekanan (atm)

1

1

1

1

1

1

1

9

10

11

KOMPONEN Alur

8

12

13

8

Minyak Kelapa CH3OH

1414.6681

1414.668071

433.22902

433.22902

H2O

35.347382

35.34738238

37.144333

37.144333

Biodiesel

927.9473

927.9472985

9899.0291

9899.0291

9849.53392

433.22902

424.564444

9886.6783

197.733565

9899.0291

Gliserol CH3ONa As. Asetat Total

2377.9628

2377.962752

49.4951454

49.495145

48.5052424

20268.431

670.803251

10369.402

10369.402

9899.02907

Suhu (Celsius)

104,7

30

104,7

30

30

30

30

Tekanan (atm)

1

1

1

1

1

1

1

17

18

19

8.6645805

8.49128888

0.17329161

19587.974

391.759475

19196.2143

KOMPONEN 14

15

CH3OH

424.564444

8.6645805

H2O

197.733565

9688.9447

16

20

Minyak Kelapa

Biodiesel

9899.02907

18994.3864

9899.0291

9899.0291

9899.02907

0.9899029

0.97010485

0.01979806

29496.657

401.220869

29095.4364

18994.3864

Gliserol CH3ONa As. Asetat

48.5052424

0.9899029

Total

670.803251

19597.628

Suhu (Celsius)

30

30

30

30

30

30

100

Tekanan (atm)

1

1

1

1

1

1

1

9899.02907


KOMPONEN Alur

21

22

H2O

201.82791

201.8279118

Biodiesel

9899.0291

9899.02907

10100.857

10100.85698

Suhu (Celsius)

100

30

Tekanan (atm)

1

1

Minyak Kelapa CH3OH

Gliserol CH3ONa As. Asetat Total


BAB III NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan biodiesel dari minyak kelapa dengan kapasitas produksi 80000 ton/tahun diuraikan sebagai berikut : Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun

: 330 hari

Kapasitas produksi (98% metil laurat)

: 10101,0101 kg/jam

Satuan operasi

: kg/jam

3.1 Reaktor (R-310) Tabel 3.1 Neraca Massa pada Reaktor (R-310) Komponen M. Kelapa CH3OH H2O Biodiesel Gliserol CH3ONa (Katalis) Total

Masuk (kg/jam) Alur 1 Alur 2 11371,2492 3553,1936 72,514

11371,2492

56,9608 3682,5636

Keluar (kg/jam) Alur 3 45,298 1849,0336 72,514 11396,57 1633,184 56,9608 15053,8128

3.2 Separator (S-401) Tabel 3.2 Neraca Massa pada Separator (S-401) Komponen M. Kelapa CH3OH H2O Biodiesel Gliserol CH3ONa Total

Masuk (kg/jam) Alur 3 45,298 1849,0336 72,514 11396,7721 1633,184 56,9608 15053,8128

Keluar (kg/jam) Alur 4 Alur 5 45,298 1847,8898 72,4914 56,9823 10826,9335 1633,184 56,9608 1792,32 12747,3147 15053,8128


3.3 Heater (H-302) Tabel 3.3 Neraca Massa Heater (H-302) Masuk (kg/jam) Alur 5 1847,8898 72,4914 10826,9335 12747,3147

Komponen CH3OH H2O Biodiesel Total

Keluar (kg/jam) Alur 6 1847,8898 72,4914 10826,9335 12747,3147

3.4 Flash Drum (FD-303) Tabel 3.4 Neraca Massa Flash Drum (FD-303) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Total

Masuk (kg/jam) Alur 6 1847,8898 72,4914 10826,9335 12747,3147

Keluar (kg/jam) Alur 7 Alur 9 1414,6625 433,2273 35,3472 37,1442 927,9436 9898,9899 2377,9533 10369,3614 12747,3147

3.5 Kondensor (K-304) Tabel 3.5 Neraca Massa Kondensor (K-304) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Total

Masuk (kg/jam) Alur 7 1414,6625 35,3472 927,9436 2377,9533


3.6 Cooler 1 (C-305) Tabel 3.6 Neraca Massa Cooler 1 (C-305) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Total

Masuk (kg/jam) Alur 9 433,2273 37,1442 9898,9899 10369,3614



3.7 Washing Tank 1 (WT-306) Tabel 3.7 Neraca Massa di Washing 1 (WT-306) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Asam Asetat Total

Masuk (kg/jam) Alur 10 Alur 11 433,2273 37,1442 9849,4950 9898,9899 49,4950 10369,3614 9898,9899 20268,3514

Keluar (kg/jam) Alur 12 433,2273 9886,6392 9898,9899 49,4950 20268,3514

3.8 Dekanter 1 (D-402) Tabel 3.8 Neraca Massa di Dekanter 1 (D-402) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Asam Asetat Total

Masuk (kg/jam) Alur 12 433,2273 9886,6392 9898,9899 49,4950 20268,3514


3.9 Washing Tank 2 (WT-307) Tabel 3.9 Neraca Massa di Washing 2 (WT-307) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Asam Asetat Total

Masuk (kg/jam) Alur 14 Alur 15 8,6646 197,7328 9898,9899 9898,9899 0,9899 10106,3772

9898,9899



3.10 Dekanter 2 (D-403) Tabel 3.10 Neraca Massa di Dekanter (D-403) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Asam Asetat

Masuk (kg/jam) Alur 16 8,6646 19587,8963 9898,9899 0,9899

Total

29496,5407


3.11 Evaporator (E-308) Tabel 3.11 Neraca Massa di Evaporator (E-308) Komponen CH3OH H2O Biodiesel Asam Asetat Total

Masuk (kg/jam) Alur 18 0,1733 19196,1383 9898,9899 0,0198 29095,3213

Keluar (kg/jam) Alur 19 Alur 20 0,1733 18994,3112 201,8271 9898,9899 0,0198 18994,3112 10101,0101 30437,964

3.12 Cooler 2 (C-309) Tabel 3.12 Neraca Massa Cooler (C-309) Komponen H2O Biodiesel CH3OH Asam Asetat Total

Masuk (kg/jam) Alur 20 0,17728 211,215 10349,53 0,0207 10560,745



BAB IV NERACA ENERGI

Suhu referensi

: 25oC

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan perhitungan : kJ/jam

4.1 Reaktor (R-310) Tabel 4.1 Neraca Panas pada Reaktor (R-310) Komponen Trilaurin CH3OH H2O M. Laurat Gliserol CH3ONa Panas Reaksi Panas yang dibutuhkan Total

Panas Masuk (kJ/jam) Alur 1 Alur 1 122083,2572 358,506 2,9825 0,382422477

Panas Keluar (kJ/jam) Alur 3 3418,331202 1384,982824 21,69311548 882047,829 134191,8422 2,676957338 1170741,186-

151317,501 1170741,186

1170741,186

4.2 Heater (H-302) Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater (H-302) Komponen Biodiesel CH3OH H2O Panas yang dibutuhkan Total

Panas Masuk (kJ/jam) Alur 5 837945,4376 1384,982824 21,69311548 1072789,47 1912141,584

Panas Keluar (kJ/jam) Alur 6 1908121,468 3806,351524 213,7642917 1912141,584

4.3 Kondensor (K-304) Tabel 4.3 Neraca Panas pada Kondensor (K-304) Komponen

Panas Masuk (kJ/jam)

Panas Keluar (kJ/jam)


Biodiesel CH3OH H2O Panas yang dilepaskan Total 4.4. Cooler 1 (C-305)

Alur 7 163539,3023 2917,422528 103,9525044 166560,6773

Alur 8 10259,68012 146,8955 1,45383 156152,6478 166560,6773

Tabel 4.5 Neraca Panas pada Cooler 1 (C-305) Komponen Biodiesel CH3OH H2O Panas yang dilepaskan Total 4.5 Evaporator (E-308)

Panas Masuk (kJ/jam) Alur 9 1744582,166 893,4336906 109,237126 1745584,836

Panas Keluar (kJ/jam) Alur 10 109446,8109 43,71198182 1,527742383 1636092,786 1745584,836

Tabel 4.5 Neraca Panas pada Evaporator (E-308) Komponen Biodiesel H2O CH3OH CH3COOH Panas yang dibutuhkan Total 4.6. Cooler 2 (C-309)

Panas Masuk (kJ/jam) Alur 18 109446,8109 789,5382048 0,017484793 0,000365151 1587749,832 1697986,199

Panas Keluar (kJ/jam) Alur20 1641702,163 56283,67293 0,356570555 0,006023181 1697986,199

Tabel 4.6 Neraca Panas pada Cooler 2 (C-309) Komponen Biodiesel H2O CH3OH CH3COOH Panas yang dilepaskan Total

Panas Masuk (kJ/jam) Alur 20 3213619,27 265,9381009 0,697984099 0,011790331 3213885,915

Panas Keluar (kJ/jam) Alur 21 214241,2845 16,24945649 0,034226346 0,000714781 2999628,346 3213885,915


BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan Bahan Baku Minyak Kelapa (T-201) Fungsi

: tempat menyimpan bahan baku Minyak Kelapa

Bentuk

: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar

Bahan Konstruksi

: Carbon steel, SA-283, Grade C

Jumlah

: 7 unit

Kapasitas

: 372,151 m3

Kondisi Penyimpanan : -Tekanan

: 1 atm : 30oC

-Suhu Kondisi Fisik : - Silinder - Diameter

: 6,025 m

- Tinggi

: 12,05 m

- Tebal

: 1,75 in

- Diameter

: 6,025 m

- Tinggi

: 1,506 m

- Tebal

: 1,75 in

- Tutup

2. Tangki Metanol Umpan (T-202) Fungsi

: tempat menyimpan metanol untuk dimasukkan ke dalam unit mixer

Bentuk

: silinder tegak, tutup ellipsoidal, alas datar.

Bahan

: Carbon steel SA-53 grade A

Kapasitas

: 295,352 m3

Jumlah

: 3 unit

Kondisi penyimpanan -Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC


Kondisi Fisik : -Silinder - Diameter

: 5,578 m

- Tinggi

: 11,1562 m

- Tebal

: 1,5 in

- Diameter

: 5,578 m

- Tinggi

: 1,394 m

- Tebal

: 1,75 in

- Tutup

3. Screw Conveyor (SC-203) Fungsi

: mengangkut bahan kulit udang menuju ekstraktor (R-203)

Jenis

: horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Jumlah

: 1 unit

Jarak angkut

: 10 m

Daya

: ¼ hp

4. Reaktor ( R-301) Fungsi

: tempat terjadi reaksi transesterifikasi

Jenis

: Batch reactor terhubung paralel

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-203 Grade A Jumlah

: 3 unit

Kapasitas

: 44,367 m3

Kondisi operasi : -Tekanan

: 1 atm : 60oC

-Suhu Kondisi Fisik : -Silinder

-Tutup

- Diameter

: 3,352 m

- Tinggi

: 4,469 m

- Tebal

: ½ in

- Diameter

: 3,352 m

- Tinggi

: 0,838 m


- Tebal

: ½ in

5. Separator (S-401) Fungsi

: memisahkan gliserol dan katalis dari Biodiesel.

Jenis

: Separator overflow

Bentuk

: silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 Grade C Kapasitas

: 20,1866 m3

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: -Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 60oC


: 1,976 m

- Tinggi

: 5,93 m

- Tebal

: ¾ in

- Diameter

: 1,976 m

- Tinggi

: 0,494 m

- Tebal

: ¾ in.

-Tutup

6. Tangki Gliserol (T-204) Fungsi

: menyimpan gliserol pada 30oC; 1 atm

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup bawah datar dan atas konis

Bahan

: carbon steel SA-53 grade C

Jumlah

: 2 unit

Kapasitas

: 193,1 m3

Kondisi operasi : -Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 60oC


: 4,267 m

- Tinggi

: 12,8 m


- Tebal

: ¾ in

- Diameter

: 4,267 m

- Tinggi

: 1,12 m

- Tebal

: ¾ in

-Tutup

7. Heater (H-302) Fungsi

: menaikkan temperatur larutan Biodiesel proses sebelum masuk ke dalam flash drum

Jenis

: 1-2 Shell and Tube Exchanger

Jumlah

: 1 unit

Diameter shell

: 12 in.

Pitch

: 1 in square pitch

Diameter tube

: ¾ in

Jenis tube

: 12 BWG

Jumlah tube

: 60

Panjang tube

: 20 ft

8. Flash drum (FD-303) Fungsi

: Memisahkan metanol dari campurannya

Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 203 grade A Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 18,303 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 104,7oC


: 2,334 m

- Tinggi

: 3,501 m

- Tebal

: 1 ½ in


-Tutup - Diameter

: 2,334 m

- Tinggi

: 0,583 m

- Tebal

: 1 ½ in

9. Kondensor (K-304) Fungsi

: mendinginkan methanol hingga mencapai suhu 70oC

Jenis

: 3-6 shell and tube exchanger

Jumlah

: 1 unit

Diameter shell

: 12 in.

Pitch

: 1 in square pitch

Diameter tube

: 3/4 in

Jenis tube

: 18 BWG

Jumlah tube

: 60

Panjang tube

: 20 ft

10. Cooler 1 (C-305) Fungsi

: mengubah methanol hingga mencapai suhu 30oC

Jenis

: 5-10 shell and tube exchanger

Jumlah

: 1 unit

Diameter shell

: 15,25 in.

Pitch

: 1 in square pitch

Diameter tube

: ¾ in

Jenis tube

: 18 BWG

Jumlah tube

: 108

Panjang tube

: 20 ft

11. Tangki Metanol (T-205) Fungsi

: menyimpan metanol keluaran dari top flash drum pada 30oC; 1 atm

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup atas elipsoidal dan bawah datar

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-53 grade A John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 593,404 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC

Kondisi Fisik

:

-Silinder - Diameter

: 7,04 m

- Tinggi

: 14,08 m

- Tebal

: ¾ in.

-Tutup - Diameter

: 7,04 m

- Tinggi

: 1,76 m

- Tebal

: ¼ in.

12. Cooler 2 (C-308) Fungsi

: menurunkan temperatur cairan setelah keluar dari bottom flash drum hingga mencapai suhu 30oC

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Diameter shell

: 15,25 in.

Pitch

: 1 in square pitch

Diameter tube

: 3/4 in

Jenis tube

: 18 BWG

Jumlah tube

: 108

Panjang tube

: 20 ft

13. Tangki Asam Asetat (T-206) Fungsi

: menyimpan larutan asam asetat 0,05% pada 30oC; 1 atm

Bentuk


Bahan


Jumlah

: 4 unit


Kapasitas

: 714,158 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC


: 7,488 m

- Tinggi

: 14,976 m

- Tebal

: 2 in. -Tutup

- Diameter

: 7,488 m

- Tinggi

: 1,872 m

- Tebal

: ¼ in.

14. Tangki Washing I (WT-305) Fungsi

: mencuci Biodiesel dengan asam asetat 0,05%.

Jenis

: tangki berpengaduk

Bentuk

: silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 3 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C Kapasitas

: 6,814 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC

Kondisi Fisik

:-Silinder

- Diameter

: 2,11 m

- Tinggi

: 2,82 m

- Tebal

: 1½ in

-Tutup - Diameter

: 2,11 m

- Tinggi

: 0,7052 m

- Tebal

: 1½ in


15. Dekanter 1 (D-402) Fungsi

: memisahkan sisa pencucian (asam asetat) dari produk (Biodiesel)

Jenis

: continuous gravity dekanter

Bentuk

: silinder horizontal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 3 unit

Kapasitas

: 20,523 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC

Kondisi Fisik

:


: 1,986 m

- Tinggi

: 5,96 m

- Tebal

:

1

2

in

-Tutup - Diameter

: 1,986 m

- Tinggi

: 0,497 m

- Tebal

:

1

2

in.

16. Tangki Washing 2 (WT-306) Fungsi

: mencuci Biodiesel dengan air.

Jenis


Bentuk


Jumlah

: 3 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C Kapasitas

: 8,883 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm


-Suhu Kondisi Fisik

: 30oC : -Silinder

- Diameter

: 2,311 m

- Tinggi

: 3,08 m

- Tebal

: 1 1 2 in

-Tutup - Diameter

: 2,311 m

- Tinggi

: 0,7704 m

- Tebal

: 1 1 2 in.

17. Dekanter 2 (D-403) Fungsi

: memisahkan air pencuci dari produk (Biodiesel)

Jenis


Bentuk



: 3 unit

Kapasitas

: 16,988 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC

Kondisi Fisik

:


: 1,865 m

- Tinggi

: 5,596 m

- Tebal

: ½n

-Tutup - Diameter

: 1,865 m

- Tinggi

: 0,466 m

- Tebal

: ½ in.


18. Evaporator (E –307) Fungsi

: menguapkan air yang terkandung dalam larutan Biodiesel.

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Diameter shell

: 17,25 in.

Pitch

: 1 in square pitch

Diameter tube

: 1 1/4 in

Jenis tube

: 18 BWG

Jumlah tube

: 78

Panjang tube

: 16 ft

19. Tangki Biodiesel (T-207) Fungsi

: menyimpan Biodiesel pada 30oC; 1 atm

Bentuk

: silinder vertikal dengan tutup atas datar dan bawah konis

Bahan


Jumlah

: 10 unit

Kapasitas

: 227,555 m3

Kondisi operasi

:

-Tekanan

: 1 atm

-Suhu

: 30oC

Kondisi Fisik

:


: 4,507 m

- Tinggi

: 13,52 m

- Tebal

: 0,5 in

Tutup - Diameter

: 4,507 m

- Tinggi

: 1,126 m

- Tebal

: 0,5 in


20. Pompa Separator 1 (P-102) Fungsi

: Memompa gliserol dari separator ke tangki gliserol

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : commercial steel Kapasitas

: 0,0188 ft3/s

Daya motor

: 1/8 hp.

21. Pompa Separator 2 (P-103) Fungsi

: Memompa metil ester dari separator ke flash drum

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,292870 ft3/s

Daya motor

: 1/2 hp.

22. Pompa Flash Drum 1 (P-104) Fungsi

: Memompa methanol dari flash drum ke tangki metanol

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,05652 ft3/s

Daya motor

: 1/2 hp.

23. Pompa Flash Drum 2 (P-105) Fungsi

: Memompa campuran Biodiesel dari flash drum ke tangki washing tank 1

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit



: 0,238 ft3/s

Daya motor

: 1/4 hp.

24. Pompa Washing Tank 1 (P-106) Fungsi

: Memompa campuran dari washing tank 1 ke tangki dekanter

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


: 0,396194 ft3/s

Daya motor

: 1 hp.

25. Pompa Dekanter 1 (P-107) Fungsi

: Memompa metil ester dari dekanter 1 ke washing tank 2

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


: 0,3800 ft3/s

Daya motor

: 1 hp.

26. Pompa Washing Tank 2 (P-108) Fungsi

: Memompa metil ester dari washing tank 2 ke dekanter 2

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


: 0,568567 ft3/s

Daya motor

: 1 ¼ hp.

27. Pompa Dekanter 2 (P-109) Fungsi

: Memompa metil ester dari dekanter ke tangki metil ester

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : commercial steel John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Kapasitas

: 0,56329 ft3/s

Daya motor

: 7 ¼ hp.

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi Instrumen adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999). Fungsi instrumen adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumen bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabelvariabel proses

seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik,

konduktifitas, pH, kelembaban, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan kandungan air (moisture content). Instrumen-instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004). Menurut Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/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. (Considine,1985). John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumen dapat dibagi dalam dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dari sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alatalat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control). (Perry,1999). Konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu: Pengendalian secara manual Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasi. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan. Pengendalian secara otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagai pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:  Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan  Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah  Sistem kerja lebih efisien  Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah: 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

4. Bahan konstruksi instrumen, dan 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses. (Timmerhaus,2004)

6.1.1 Tujuan Pengendalian Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan biodiesel dengan proses gasifikasi batubara adalah demi keamanan operasi pabrik yang mencakup : •

Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.

•

Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena beberap zat yang digunakan pada pabrik pembuatan biodiesel ini berbahaya bagi manusia. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

•

Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.

6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya: 1. Feedback control Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 2. Feedforward control Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 3. Adaptive control Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

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

gangguan (disturbances)

controller

Elemen Pengendali Akhir

Proses

measuring device

Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback

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


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

ELEMEN PENGENDALI

ELEMEN PRIMER PROSES

GANGGUAN Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali. Suplai air LEVEL CONTROLLER

h

Level transmitter Control valve Pompa buang

Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Sistem pengendalian yang ditulis oleh Considine,1985 terdiri dari: a. Elemen Primer (Primary Element) Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada. 

Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik dan lainlain.



Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan dan lain-lain.



Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan dan lain-lain.



Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dan lain-lain.

b. Elemen Pengukuran (Measuring Element) Elemen Pengukuran berfungsi mengkonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.  Tipe Konvensional

Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.  Tipe Smart

Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal. c. Elemen Pengendali (Controlling Element) Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya. Untuk variabel proses yang lain misalnya: John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC) c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC) d. Level menggunakan Level Controller (LC) d. Elemen Pengendali Akhir Elemen pengendali akhir berperan mengkonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:  Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.  Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).

Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a.

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

b.

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

 Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve berdasarkan

bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen. 2. Pompa Listrik Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu:  Actuator Pompa.

Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik

menjadi

tenaga

mekanik.

Prinsip

kerjanya

berdasarkan

induksi

elektromagnetik yang menggerakkan motor.  Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas

dan padat. Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut: 1. Penunjuk (indicator) 2. Pencatat (recorder) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

3. Pengontrol (regulator) 4. Pemberi tanda bahaya (alarm)

Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik biodiesel ini mencakup: 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja: Laju (Rate) fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja: Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 3. Flow Controller (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja: John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Kecepatan aliran diatur oleh (katup pengatur) regulating valve dengan mengubah tekanan kosong (discharge) dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur laju cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja: Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point. Alat pendeteksi (sensor) yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja. Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point). Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali

feedback ini berupa

pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu : 1. Jenis-P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas. 2. Jenis-PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair. 3. Jenis-PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tabel 6.1 Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan Variabel Flow dan Tekanan Cairan

Controller PI

Level Cairan

P atau PI

Temperatur

PID

Komposisi

P, PI, PID

Sumber : Walas (1988)

6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian 1. Tekanan Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran / plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower. 2. Temperatur Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, heat exchanger, dan crystallizer . 3. Laju Alir Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter.

Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat

masukan reaktor. 4. Perbandingan Laju Alir Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil pengukuran laju alir aliran yang satu menentukan (me-reset) set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor 5. Permukaan Cairan John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan lengan gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung akibat perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan cairan selalu mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaannya adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat boiler, dan tangki.

6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %. 4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa. 5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.


Tabel 6.2 Daftar Penggunanan Instrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel. No

Nama alat

Instrumentasi

Kegunaan

1

Tangki cairan

LI

Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki

2

Pompa

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

TC

Mengontrol temperatur dalam reaktor

PC

Mengontrol tekanan dalam reaktor

FC

Mengontrol laju alir bahan masuk ke

3 Reaktor

dalam reaktor 4 5

Cooler/Heater Mixer

TC

Mengontrol temperatur dalam cooler

LIC

Mengamati/mengontrol

level

cairan

dalam mixer 6

TC

drum

Flash drum

Separator

PC

Mengontrol tekanan dalam Flash drum

LIC

Mengamati/mengontrol

7 8

Mengontrol temperature dalam Flash

tinggi

cairan

tinggi

cairan

dalam separator Tangki Washing

LIC

Mengamati/mengontrol dalam tangki washing

9

Evaporator

PC

Mengontrol tekanan dalam evaporator

6.1.5 Instrumentasi yang Digunakan pada Pembuatan Biodiesel 1. Instrumentasi Tangki Tangki dapat berfungsi untuk tempat penyimpanan atau penampungan zat cair. Pada tangki ini dilengkapi dengan level indicator (LI) yang berfungsi untuk John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Prinsip kerja dari level indicator (LI) ini adalah dengan menggunakan pelampung (floater) sehingga isi tangki dapat terlihat dari posisi jarum penunjuk di luar tangki yang digerakkan oleh pelampung. Pengontrolan ketinggian permukaan cairan ini dilakukan dengan mengatur laju cairan yang masuk atau keluar dari tangki.

Bahan masuk

LI

Tangki Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki

2. Instrumentasi Pompa Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow controller (FC) yang berfungsi untuk mengendalikan aliran agar kecepatan alirnya seperti yang diharapkan. Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.

FC

Pompa Gambar 6.5 Instrumentasi pada pompa

3. Instrumentasi Mixer


LC

Mixer

Gambar 6.6 Instrumentasi pada Mixer Instrumen yang dipakai pada mixer adalah level controller (LC) yaitu instumentasi untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu di dalam mixer. Dengan menggunakan level controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan dalam peralatan tersebut. 4. Instrumentasi Reaktor Reaktor merupakan tempat berlangsungnya reaksi antara bahan-bahan yang digunakan. Salah

satu fungsi reaktor dalam pabrik ini adalah sebagai tempat

terjadinya reaksi antara nitrogen dan hidrogen. Instrumentasi pada reaktor mencakup flow controller (FC), pressure controller (PC) dan temperature controller (TC). FC berfungsi untuk mengendalikan laju bahan masuk ke dalam reaktor dengan tujuan agar tidak terjadi kelebihan muatan. PC berfungsi untuk mempertahankan tekanan dalam reaktor agar tetap 150 atm. Sedangkan TC berfungsi untuk mempertahankan temperatur operasi dalam reaktor agar tetap pada 450 °C. Bahan Keluar

PC

TC

Bahan Masuk FC

Reaktor John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Gambar 6.7 Instrumentasi pada Reaktor

5.

Instrumentasi pada Cooler dan Heater Air pendingin / steam TC

Air pendingin bekas / Kondensat bekas

Gambar 6.8 Instrumentasi pada Cooler dan Heater

Temperature control (TC) berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam exchanger dengan cara mengatur banyaknya air pendingin/steam yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil. 6. Separator

LIC LIC LR

Decanter


Gambar 6.9 Instrumentasi pada Separator Instrumentasi yang dipakai pada separator adalah Level Indicator Controller (LIC) yaitu alat/instrumen yang dipakai untuk menunjukkan/mengukur dan mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja pada saat tertentu. Separator yang digunakan ada 2 jenis yaitu flash drum dan dekanter.

7. Instrumentasi Flash Drum Produk atas PC

TC

Umpan masuk LC

Produk bawah

Gambar 6.10 Instrumentasi Flash Drum Apabila suhu dalam flash drum meninggi, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakan Flow Controller (FC), maka efektifitas flash drum akan menurun, sehingga dengan adanya Flow Controller (FC) dalam flash drum, maka apabila hal ini terjadi, laju masuk bahan akan diperkecil. 8. Tangki berpengaduk

LIC

Gambar 6.11 Instrumentasi pada tangki washing


Alat/instrumen yang dipasang pada tangki washing adalah Level Indicator Controller (LIC) yang dipakai untuk menunjukkan/mengukur dan mengatur ketinggian (level) cairan dalam tangki washing.

9. Evaporator Bahan Keluar Fasa Uap

Bahan Keluar Fasa Cair

Steam T C

Bahan Masuk

PR

Kondensat Bekas

Gambar 6.12 Instrumentasi pada Evaporator Temperature control (TC) berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam exchanger dengan cara mengatur banyaknya air pendingin/steam yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil. Instrumentasi yang lain adalah PR (pressure recorder) yang berfungsi untuk mencatat tekanan yang terdapat di dalam evaporator.

6.2

Keselamatan Kerja Pabrik


Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk-petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995) Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995) Dari 330 peristiwa

300

Hanya kerusakan benda

28

Cedera ringan

2

Cedera berat sampai cedera mematikan

Gambar 6.13 Tingkat kerusakan di suatu pabrik Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan


keselamatan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Lokasi pabrik •

Sistem pencegahan kebocoran

•

Sistem perawatan

•

Sistem penerangan

•

Sistem penyimpanan material dan perlengkapan

•

Sistem pemadam kebakaran Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu:

•

Tidak boleh merokok atau makan

•

Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan

mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi. Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra-rancangan pabrik pembuatan biodiesel dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran •

Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses.

•

Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.

•

Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.

•

Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil.

•

Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya.


2. Memakai peralatan perlindungan diri Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : •

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

•

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

•

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

•

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

•

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

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis •

Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan.

•

Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat

•

Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman.


4. Pencegahan terhadap bahaya listrik •

Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.

•

Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah

•

Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi

•

Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus

•

Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi, 1995)

5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan •

Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.

•

Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.

•

Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

•

Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.

6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :

•

Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.

•

Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu:


• Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi. (Bernasconi, 1995) • Instalasi pemadam dengan CO2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik. (Bernasconi, 1995)

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Tata letak peralatan dan fasilitas dalam rancangan proses merupakan syarat penting dalam memperkirakan biaya sebelum mendirikan pabrik atau untuk disain yang meliputi disain perpipaan, fasilitas bangunan fisik, peralatan, dan kelistrikan. Hal ini akan memberikan informasi terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga diperoleh perhitungan biaya yang terperinci sebelum pendirian pabrik. Oleh karena itu pemilihan lokasi bagi berdirinya suatu pabrik harus memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu sebagai berikut :

8.1 Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang, karena hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu perhitungan John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik (Peters et.al.,2004). Faktor yang harus diperhatikan dalam mendirikan suatu pabrik meliputi faktor utama dan faktor khusus, yang dijelaskan sebagai berikut:



Faktor utama

a.

Bahan baku Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku

atau daerah pelabuhan sehingga biaya transportasi dapat diminimalisir. Hal-hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah : •

Lokasi sumber bahan baku

•

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

b.

•

Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasi

•

Harga bahan baku serta biaya pengangkutan

•

Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain

Tenaga listrik dan bahan bakar Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor

penunjang yang paling penting. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengadaan tenaga listrik dan bahan bakar adalah : •

Kemungkinan pengadaan tenaga listrik dan bahan bakar di lokasi pabrik untuk saat sekarang dan masa yang akan datang

• c.

Harga bahan bakar tersebut

Sumber air Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu

untuk keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penyediaan air adalah : •

Kapasitas sumber air

•

Kualitas sumber air

•

Jarak sumber air dari lokasi pabrik

•

Pengaruh musim terhadap kemampuan penyediaan air sesuai dengan kebutuhan rutin pabrik


d.

Iklim alam sekitarnya Hal-hal yang perlu diperhatikan pada faktor ini adalah : •

Keadaan lingkungan alam yang sulit akan memperbesar biaya konstruksi pembangunan pabrik

e.

•

Keadaan angin, kecepatan dan arahnya

•

Kemungkinan terjadinya gempa

•

Pengaruh alam terhadap perluasan di masa mendatang

Daerah pemasaran Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemasaran adalah : •

Daerah pemasaran produk

•

Pengaruh dan jumlah saingan yang ada

•

Kemampuan daya serap pasar

•

Jarak pemasaran dari lokasi pabrik dengan daerah yang dituju

•

Sistem pemasaran yang dipakai



Faktor khusus

a.

Transportasi Fasilitas-fasilitas yang perlu diperhatikan :

b.

•

Jalan raya yang dapat dilalui mobil dan angkutan darat lainnya

•

Sungai atau laut yang dapat dilalui perahu maupun kapal

•

Pelabuhan laut dan lapangan udara yang terdekat dengan lokasi pabrik

Tenaga kerja Masalah tenaga kerja sangat berpengaruh didalam kelangsungan suatu

pabrik/perusahaan. Hal-hal yang perlu diperhatikan :

c.

•

Kemungkinan untuk mendapatkan tenaga kerja yang diinginkan

•

Pendidikan/keahlian tenaga kerja yang tersedia

•

Tingkat/penghasilan tenaga kerja disekitar lokasi pabrik

•

Adanya ikatan perburuhan (peraturan perburuhan)

•

Terdapatnya lokasi untuk lembaga training tenaga kerja

Limbah pabrik


Buangan pabrik harus mendapat perhatian yang cermat, terutama dampaknya terhadap kesehatan masyarakat sekitar lokasi pabrik. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : •

Cara menangani limbah tersebut agar tidak menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan

• d.

Biaya yang diperlukan untuk menangani masalah polusi bagi lingkungan

Undang-undang dan Peraturan-peraturan Undang-undang dan peraturan-peraturan perlu diperhatikan dalam pemilihan

lokasi pabrik, karena jika dalam pendirian suatu pabrik ada hal yang bertentangan dengan undang-undang dan peraturan-peraturan maka kelangsungan suatu pabrik terancam. e.

Perpajakan dan asuransi Hal ini perlu diperhatikan agar jangan sampai pajak memberi beban yang berat

bagi perusahaan. Demikian pula untuk menjaga agar tidak terjadi kerugian akibat kecelakaan terhadap pabrik seperti kebakaran, maka perusahaan sebaiknya diasuransikan.

f.

Pengontrolan terhadap bahaya banjir dan kebakaran Hal-hal yang perlu diperhatikan : •

Lokasi pabrik harus jauh dari lokasi perumahan penduduk

•

Lokasi pabrik diusahakan tidak berada di lokasi rawan banjir Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan Biodiesel ini

direncanakan berlokasi di daerah Kawasan Industri Medan (KIM). Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah: 1. Bahan baku Bahan baku utama yang digunakan yaitu minyak kelapa yang disuplai dari Pabrik Minyak Kelapa di daerah Kecamatan Hinai, Kabupaten Langkat, Sumatera Utara untuk bahan baku tambahan diperoleh dari beberapa daerah di Indonesia, misalnya beberapa daerah di Sumatera Utara dan Jawa. Sedangkan bahan-bahan kimia pendukung lainnya diperoleh dari daerah lokal. 2. Letak dari pasar dan kondisi pemasaran John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Produk Biodiesel ini dapat diangkut ataupun dikapalkan dengan mudah ke daerah pemasaran dalam dan luar negeri karena letak pabrik sangat dekat dengan pelabuhan Belawan, Medan. Selain itu, kawasan ini juga merupakan daerah industri

sehingga

produknya

dapat

dipasarkan

kepada

pabrik

yang

membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau diekspor ke manca negara. 3. Fasilitas transportasi Lokasi yang dipilih dalam perancangan pendirian pabrik ini merupakan kawasan perluasan industri dan direncanakan dekat dengan jalan raya, dimana telah tersedia sarana pengangkutan darat sehingga pembelian bahan baku dan pemasaran produk dapat dilakukan melalui jalur darat maupun laut. Pemasaran untuk keperluan dalam negeri dapat dilakukan melalui jalur darat dan laut, sedangkan untuk tujuan ekspor dapat dilakukan melalui jalur laut. 4. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar Kebutuhan tenaga listrik untuk operasi pabrik dapat diperoleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) Medan. Disamping itu juga disediakan pembangkit listrik cadangan dari generator diesel yang bahan bakarnya adalah biodiesel yang dihasilkan dari Pabrik Pembuatan Biodiesel ini.

5. Kebutuhan air Kebutuhan air diperoleh dari air bawah tanah KIM. Kebutuhan air ini berguna untuk proses, sarana utilitas, dan keperluan domestik. 6. Tenaga kerja Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik, tenaga kerja untuk pabrik ini direkrut dari : -

Perguruan tinggi lokal seperti perguruan tinggi di Medan, masyarakat sekitar, dan perguruan tinggi lainnya.

-

Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah.

Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para tenaga kerja yang mencari kerja. Para tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan, baik yang terdidik maupun yang belum terdidik. 7. Harga tanah dan bangunan John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan biaya tanah bangunan untuk pendirian pabrik relatif terjangkau. 8. Kemungkinan perluasan dan ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan disekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik sehingga pendirian pabrik ini tidak akan mengganggu pemukiman penduduk. 9. Kondisi Iklim dan Cuaca Seperti kebanyakan daerah lain di Indonesia, kondisi cuaca dan iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk daerah ini belum pernah terjadi bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan pabrik berjalan dengan lancar. 10. Masyarakat di sekitar pabrik

Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik Biodiesel ini karena akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka. Selain itu pendirian pabrik Biodiesel ini diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya karena baik bahan baku maupun produk yang dihasilkannya tergolong ramah terhadap lingkungan.

8.2

Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari

komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan yang penting dalam menentukan biaya konstruksi, biaya produksi, serta efisiensi dan keselamatan kerja. Oleh karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk menghindari kesulitan di kemudian hari. Suatu rancangan tata letak pabrik yang rasional mencakup penyusunan area proses, storage (persediaan) dan area pemindahan/area alternatif (area handling) pada posisi yang efisien dan dengan melihat faktor-faktor sebagai berikut :


1. Urutan proses produksi dan kemudahan/aksebilitas operasi, jika suatu produk perlu diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun berurutan sehingga sistem perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih sederhana. 2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang telah ada sebelumnya. 3. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan pelengkap), fasilitas utilitas (pengadaan air, steam, tenaga listrik dan bahan bakar), bengkel untuk pemeliharaan/perbaikan alat serta peralatan pendukung lainnya. 4. Bangunan, menyangkut luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. 5. Pertimbangan kesehatan, keamanan dan keselamatan seperti kemungkinan kebakaran/peledakan. 6. Masalah pembuangan limbah. 7. Alat-alat yang dibersihkan/dilepas pada saat shut down harus disediakan ruang yang cukup sehingga tidak mengganggu peralatan lainya. 8. Pemeliharaan dan perbaikan. 9. Fleksibilitas, dalam perencanaan tata letak pabrik harus dipertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. 10. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. Jadi penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain akan berpengaruh secara langsung pada industri modal, biaya produksi, efisiensi kerja dan keselamatan kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti : 

Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling.



Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown.



Mengurangi ongkos produksi.



Meningkatkan keselamatan kerja.



Mengurangi kerja seminimum mungkin.




Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.

8.3

Perincian Luas Tanah Luas tanah yang digunakan sebagai tempat berdirinya pabrik diuraikan dalam

tabel berikut ini : Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik No

Nama bangunan

Luas (m2)

1

Area proses

5000

2

Area bahan baku

2000

3

Area produk

1000

4

Laboratorium

200

5

Perkantoran

250

6

Parkir

200

7

Perpustakaan

450

8

Tempat Ibadah

9

Kantin

100

10

Poliklinik

100

11

Bengkel

70

12

Pembangkit Listrik

200

13

Pembangkit uap

200

50

Lanjutan Tabel 8.1. Perincian Luas Areal Pabrik No

Nama bangunan

Luas (m2)

14

Pengolahan air

1000

15

Pengolahan limbah

1000

16

Area perluasan

1600

17

Pemadam Kebakaran

70

18

Pos Keamanan

40

19

Jalan

1500

20

Area antar bangunan

2000

21

Taman

2000


22

Gudang peralatan

23

Rumah Timbangan

24

Gudang Bahan

500

25

Ruang Kontrol

200

Total

200 70

20.000


FC

Kondensat Bekas

Air Pendingin Bekas

Al2(SO4)3 TP-01

BS

FC

PU-03

FC

PU-02

FC

FC

PU-05

PU-04

TP-03

TP-02

CL

Na2CO3

FC

PU-06

TF TU-01

H2SO4 TP-04

FC

TP-05

NaOH

FC

CE

FC

PU-14

PU-09

PU-07

Kaporit TP-06

FC

PU-10

FC

PU-08

TU-03

AE

DE

TU-02

FC

PU-11

KU

Steam

Domestik

Air Proses

Air Pendingin

Air Proses

SC PU-01

P-1


BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

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

efektifitas

dalam

peningkatan

kemampuan

perusahaan

dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen perusahaan harus menjadi hal yang sangat penting. 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 (Madura,2000).

9.1

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

anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : “Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas kerja sama yang dilakukan dua orang atau lebih” (Manullang, 1982). Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi, yaitu (Sutarto,2002): 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Manullang,1982): 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsional 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsional dan staf John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

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 (Manullang,1982). Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : 

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



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



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



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



Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter.



Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang.

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 (Manullang,1982). 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 fungsifungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsional, yaitu :



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




Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, 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. 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 fungsional dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi fungsional dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Manullang,1982). Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Biodiesel digunakan bentuk organisasi 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 (Manullang,1982).


Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktorfaktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Manullang,1982). Pada perusahaan besar, dibagi dalam tiga kelas, yaitu (Manullang,1982): 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 (Madura, 2000): 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan 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, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) : 1.

Perusahaan Perorangan

2.

Persekutuan dengan firma

3.

Persekutuan Komanditer

4.

Perseroan Terbatas

5.

Koperasi

6.

Perusahaan Negara

7.

Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha dalam Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari

Minyak Kelapa ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksanaannya. Syarat-syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum. 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris. 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit Rp.20.000.000,- (dua puluh juta rupiah) atau 25 % dari modal dasar, tergantung mana yang lebih besar dan harus telah ditempatkan dan telah disetor. Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan 4. Pengumuman dalam tambahan berita Negara. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

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

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS (Sutarto,2002): 1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang. 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri. 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali.

9.4.2

Dewan Komisaris Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham

dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah: 1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan. 2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham. 3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur secara berkala. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas Direktur.

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

9.4.4 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah surat-menyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu Direktur dalam menangani administrasi perusahaan.

9.4.5 Manajer Produksi Manajer Produksi bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah proses baik di bagian produksi maupun utilitas. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Produksi dibantu oleh tiga Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Proses, Kepala Seksi Laboratorium R&D (Penelitian dan Pengembangan) dan Kepala Seksi Utilitas.


9.4.6 Manajer Teknik Manajer Teknik bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Teknik dibantu oleh dua Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Listrik dan instrumentasi, dan Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik (Mesin).

9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan Manajer Umum dan Keuangan bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama dalam mengawasi dan mengatur keuangan, administrasi, personalia dan humas. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Umum dan Keuangan dibantu oleh tiga

Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Keuangan, Kepala Seksi Personalia, dan

Kepala Seksi Keamanan.

9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran Manajer Pembelian dan Pemasaran bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan pembelian bahan baku dan pemasaran produk. Manajer ini dibantu oleh seorang Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Pembelian dan Penjualan.

9.5 Sistem Kerja Pabrik pembuatan Biodiesel ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu: 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 45 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah:


Senin – Kamis -

Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat

-


Jum’at -


-

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-


-


Sabtu 2. Karyawan Shift Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi pekerjaan bergilir (shift work). Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift, yaitu tiap shift bekerja selama 8 jam dan 15 menit pergantian shift dengan pembagian sebagai berikut :

− Shift I (pagi)

: 08.00 – 16.15 WIB

− Shift II (sore)

: 16.00 – 00.15 WIB

− Shift III (malam) : 00.00 – 08.15 WIB Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.


Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift Hari Regu 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

A

I

I

I

II

II

II

-

-

III

III

III

-

B

II

II

II

-

-

III

III

III

-

I

I

I

C

-

-

III

III

III

-

I

I

I

II

II

II

D

III

III

-

I

I

I

II

II

II

-

-

III

3. Karyawan borongan Apabila diperlukan, maka perusahaan dapat menambah jumlah karyawan yang dikerjakan secara borongan selama kurun jangka waktu tertentu yang ditentukan menurut kebijaksanaan perusahaan.

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


Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya Jabatan

Jumlah

Pendidikan

Dewan Komisaris

3

Ekonomi/Teknik (S2)

Direktur

1

Ekonomi/Teknik (S2)

Sekretaris

1

Sekretaris (D3)

Manajer Produksi

1

Teknik Kimia (S2)

Manajer Teknik

1

Teknik Industri (S2)

Manajer Umum dan Keuangan

1

Ekonomi/Manajemen (S2)

Manajer Pembelian dan Pemasaran

1


Kepala Seksi Proses

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Laboratorium dan R &

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Utilitas

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Mesin

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Listrik dan

1

Teknik Elektro (S1)

Kepala Seksi Keuangan

1

Ekonomi (S1)

Kepala Seksi Personalia

1


Kepala Seksi Keamanan

1

Pensiunan ABRI

Kepala Seksi Pembelian dan

1

Manajemen Pemasaran (S1)

Karyawan Produksi

60

SMK/Politeknik

Karyawan Teknik

25

SMK/Politeknik

Karyawan Umum dan Keuangan

23

SMU/D1/Politeknik

Karyawan Pembelian dan Pemasaran

15

SMU/D1/Politeknik

Dokter

1

Kedokteran (S1)

Perawat

2

Akademi Perawat (D3)

Petugas Keamanan

15

SMU/Pensiunan ABRI

Petugas Kebersihan

10

SMU

D

Instrumentasi

Penjualan


Supir

6 Jumlah

SMU/STM

175

9.7 Sistem Penggajian Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian dan resiko kerja. Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah

(Rp.)

gaji/bulan (Rp.)

Dewan Komisaris

3

20.000.000

60.000.000

Direktur

1

18.000.000

18.000.000

Sekretaris

1

3.500.000

3.500.000

Manajer Produksi

1

10.000.000

10.000.000

Manajer Teknik

1

10.000.000

10.000.000

Manajer Umum dan Keuangan

1

10.000.000

10.000.000

Manajer Pembelian dan Pemasaran

1

10.000.000

10.000.000

Kepala Seksi Proses

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Laboratorium dan R & D

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Mesin

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Personalia

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

7.000.000

7.000.000

Kepala Seksi Pembelian dan Penjualan

1

7.000.000

7.000.000

Karyawan Produksi

75

3.500.000

262.500.000

Karyawan Teknik

20

3.500.000

70.000.000

Karyawan Umum dan Keuangan

20

3.500.000

70.000.000

Karyawan Pembelian dan Pemasaran

12

3.500.000

42.000.000

Dokter

1

5.000.000

5.000.000


Perawat

2

3.000.000

6.000.000

Petugas Keamanan

12

2.500.000

30.000.000

Lanjutan Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah

(Rp.)

gaji/bulan (Rp.)

Supir

5

2.000.000

10.000.000

Petugas Kebersihan

10

1.500.000

15.000.000

Jumlah

175

695.000.000

9.8 Fasilitas Tenaga Kerja Selain upah resmi, perusahaan juga memberikan beberapa fasilitas kepada setiap tenaga kerja antara lain: 1.

Fasilitas cuti tahunan.

2.

Tunjangan hari raya dan bonus.

3.

Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan.

4.

Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma.

5.

Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan.

6.

Penyediaan kantin, tempat ibadah dan sarana olah raga.

7.

Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu dan sarung tangan).

8.

Fasilitas kenderaan untuk para manager bagi karyawan pemasaran dan pembelian.

9.

Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu tahun sekali.

10.

Bonus 1 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh karyawan.


BAGAN STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA

RUPS Keterangan Garis Komando Direktur

Dewan Komisaris

Garis Koordinasi

Sekretaris

Manajer Produksi

Manajer Umum & Keuangan

Manajer Teknik

Kasie Kasie Kasie Laboratorium Proses Utilitas R&D

Kasie Mesin

Kasie Listrik dan i Instrumentasi

Kasie Keuangan

Kasie Personalia

Manajer Pembelian & Pemasaran

Kasie Keamanan

Kasie Pembelian dan Penjualan

Karyawan

Gambar 9.1

Bagan Struktur Organisasi Perusahaan – Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa


BAB X ANALISA EKONOMI

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

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

10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital Investment (FCI) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

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

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan dan sarana

-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp

252.372.722.400,-

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

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal biaya legalitas

-

Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies) Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak

langsung, MITTL sebesar Rp 68.140.635.048,John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 252.372.722.400,- + Rp 68.140.635.048,= Rp 320.513.357.448,-

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

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Modal untuk kas Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.

-

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

Modal untuk piutang dagang Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD =

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 768.012.720.732,Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 320.513.357.448,-+ Rp 768.012.720.732,= Rp

1.088.526.078.179,-

Modal investasi berasal dari : -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total


Modal sendiri adalah Rp 653.115.646.908,-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total Pinjaman bank adalah Rp 435.410.431.272,-

10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi: 10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah roduksi, meliputi: -

Gaji tetap karyawan

-

Bunga pinjaman bank

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan industri

-

Biaya administrasi umum

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan

-

Biaya hak paten dan royalti

-

Biaya asuransi

-

Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap (FC) adalah

sebesar Rp

322.883.156.841,-

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

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Biaya variabel tambahan, meliputi biaya perawatan dan penanganan lingkungan, pemasaran dan distribusi.


-

Biaya variabel lainnya

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel (VC) adalah sebesar Rp 819.166.532.441,-

Maka, biaya produksi total,

= Biaya Tetap (FC) + Biaya Variabel (VC) = Rp

322.883.156.841,- + Rp 819.166.532.441,-

= Rp 1.142.049.689.283,-

10.3 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk biodiesel, metanol dan gliserol, yaitu sebesar Rp 2.097.342.926.639,-. Maka laba atas penjualan adalah sebesar Rp 955.293.237.356,-

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

= Rp 955.293.237.356,-

2. Pajak penghasilan (PPh)

= Rp 286.570.471.207,-

3. Laba setelah pajak (netto)

= Rp 668.722.766.149,-

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

PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

Rp 955.293.237.356,× 100 % Rp 2.097.342.926.639,-

= 46 %

Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 46 %, maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan. 10.5.2 Break Even Point (BEP) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

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

=

BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

Rp 322.883.156.841,× 100 % Rp 2.097.342.926.639 − Rp 819.166.532.441

= 25 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 25 % × 156.600.000 kg = Rp 3.955.909.575 kg Nilai penjualan pada titik BEP

= 25 % × Rp 2.097.342.926.639,= Rp 524.335.731.660,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) : -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)

-

BEP ≥ 70 %, pabrik kurang layak (infeasible). Dari perhitungan diperoleh BEP = 25 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.

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

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI

=

ROI =

Rp 668.722.766.149 × 100 % Rp 1.088.526.078.179

= 61,4337846 %

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

ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah.

•

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

•

ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi. Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 64,5 %; sehingga pabrik yang

akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal tinggi. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

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

1 × 1 tahun ROI

POT =

1 × 1 tahun = 1,6277 tahun 0,6143

Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 1,6277 tahun operasi.

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

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 668.722.766.149 × 100 % Rp 653.115.646.908

= 102,389641 %

10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 73,82 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 31 % (Bank Mandiri, 2008). John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

BAB XI KESIMPULAN

Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa dengan kapasitas 80.000 ton / tahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: 2. Kapasitas rancangan pabrik direncanakan 156.600 ton / tahun 3. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT). 4. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dan staf. 5. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 20.000 m2 6. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 175 orang. Analisa ekonomi: •

Modal investasi

: Rp 993.076.887.968,-

•

Biaya produksi

: Rp 1.142.049.689.283,-

•

Hasil penjualan

: Rp 2.097.342.926.639,-

•

Laba bersih

: Rp 668.722.766.149,-

•

Profit Margin

: 49 %

•

Break Even Point

: 25 %

•


: 61,4337846 %

•

Return on Network

: 120,2 %

•

Pay out Time

: 1,386 tahun

•

Internal rate of return

: 73,82 %,


6. Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa di Kawasan Industri Medan (KIM) layak didirikan.

1,200,000,000,000

Biaya Tetap Biaya Variabel Total Biaya Produksi Hasil Penjualan

1,000,000,000,000

Biaya (Rp)

800,000,000,000

600,000,000,000 BEP

400,000,000,000

200,000,000,000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Kapasitas Produksi (%) Gambar LE.2 Grafik Break Even Point Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa


Thn

Laba sebelum pajak

Pajak

Laba Sesudah pajak

Depresiasi

Net Cash Flow

0

-

-

-

-

-1,088,536,078,179

1

460,890,850,408

138,249,755,122

322,641,095,286

38,127,235,318

360,768,330,604

2

506,979,935,449

152,076,480,635

354,903,454,814

38,127,235,318

393,030,690,133

3

557,677,928,994

167,285,878,698

390,392,050,296

38,127,235,318

428,519,285,614

4

613,445,721,893

184,016,216,568

429,429,505,325

38,127,235,318

467,556,740,644

5

674,790,294,083

202,419,588,225

472,370,705,858

38,127,235,318

510,497,941,176

6

742,269,323,491

222,663,297,047

519,606,026,444

38,127,235,318

557,733,261,762

7

816,496,255,840

244,931,376,752

571,564,879,088

38,127,235,318

609,692,114,406

8

898,145,881,424

269,426,264,427

628,719,616,997

38,127,235,318

666,846,852,315

9

987,960,469,566

296,370,640,870

691,589,828,696

38,127,235,318

729,717,064,015

10

1,086,756,516,523

326,009,454,957

760,747,061,566

38,127,235,318

798,874,296,884

  10,962,530 ,008 IRR = 39 % −   10,962,530 ,008 − (- 17,491,110 ,931 )   X (39 % − 40 % )  

IRR = 39,39%

Tabel Internal Rate of Return John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

P/F pada i = 39%

PV pada i = 39%

P/F pada i = 40%

PV pada i = 40%

1 0.7194 0.5176 0.3724 0.2679 0.1927 0.1386 0.0997 0.0718 0.0516 0.0371

1,088,536,078,179 259,545,561,586 203,421,505,167 159,560,714,165 125,249,246,397 98,382,984,654 77,328,172,025 60,814,477,005 47,852,838,440 37,672,227,474 29,670,881,275 10,962,530,008

1 0.7143 0.5102 0.3644 0.2603 0.1859 0.1328 0.0949 0.0678 0.0484 0.0346

1,088,536,078,179 257,691,664,717 200,525,862,313 156,165,920,413 121,708,855,853 94,919,144,772 74,072,726,628 57,838,141,345 45,185,783,809 35,318,494,346 27,618,373,054 -17,491,110,931

BAB XI KESIMPULAN

Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa dengan kapasitas 156.600 ton / tahun diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: 7. Kapasitas rancangan pabrik direncanakan 156.600 ton / tahun 8. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT). 9. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dan staf. 10. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 20.000 m2 11. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 175 orang. Analisa ekonomi: •

Modal investasi

: Rp 1.088.526.078.179,-

•

Biaya produksi

: Rp 1.074.154.414.133,-

•

Hasil penjualan

: Rp 2.097.342.926.639,-

•

Laba bersih

: Rp 716.249.458.754,-

•

Profit Margin

: 46%

•

Break Even Point

: 25%

•


: 614,5%


•

Return on Network

: 102,2 %

•

Pay out Time

: 1,63 tahun

•

Internal rate of return

: 78,32 %,

6. Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa di Kawasan Industri Medan (KIM) layak didirikan.

DAFTAR PUSTAKA Anonim1. 2006. Badan Pusat Statistik. Anonim10. 2007. Saputera, 19 April 2007 Anonim11. 2007. Bode, 6 Agsustus 2007 Anonim12. 2007. Hendartomo, 6 Agsustus 2007 Anonim13. 2007. Matsumura, 18 April 2007 Anonim2. 2008. www.wikipedia.com Anonim3. 2008. www.bendi21.com Anonim4. 2008. www.ag.ndsu.edu Anonim5. 2008. www.pikiranrakyat.com Anonim6. 2008. www.thegodscentscompany.com Anonim7. 2008. www.nist.com Anonim8. 2008. www.kipraswil.go.id Anonim8.2008. www.kipraswil.go.id Anonim9. 2001. Laporan PDAM KIM II Medan Bank Mandiri. 2008. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. Bernasconi, dkk, 1995, “Teknologi Kimia”, Bagian I, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.


Brownell, L.E. Young, E.H. Process Equipment Design. 1959. Wiley Eastern, Ltd. New Delhi. Considine, Douglas M. 1985. Instruments and Controls Handbook. 3rd Edition. USA: Mc.Graw-Hill, Inc. Foust, A.S. Principles of Unit Operation. 1980. John Wiley and Sons. London. Geankoplis, C.J. Transport Process and Unit Operation. 1983. Ally and Bacon. New York. Kern, D.Q. Process Heat Transfer. 1965. McGraw Hill. New York Kirk Orthmer. Encyclopedia of Chemical Engineering Technology. 1949. John Wiley and Sons Inc. New York. Levenspiel, Octave. Chemical Reaction Engineering. 1962. 2nd ed. John Wiley and Sons. New York. Lyman. 1982. HandBook of Chemical Property Estimation Methods. John Wiley and Sons Inc.New York. Metcalf & Eddy. 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-Hill Book Company. New Delhi Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company. New York. Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1999. Chemical Engineering HandBook. 7th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. Perry, R.H. Chemical Engineering Handbook. 1997. 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 Pieters, M.S., Timmerhaus, K.D. Plant Design and Economics for Chemical Engineer. 1991. John Wiley and Sons, New York. PT. Pertamina. 2008 (berdasarkan data harga produk yang diterima) PT. Halim Sejahtera Cipta Mandiri. 2005. (berdasarkan hasil wawancara dengan Ibu Li Fang) Reklaitis, G.V. Introduction to Material and Energy Balance. 1983. McGraw Hill Book Company. New York. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Rusjdi, Muhammad. 2004. PPh Pajak Penghasilan. Jakarta: PT Indeks Gramedia Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM: Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak atas Barang Mewah. Jakarta: PT Indeks Gramedia. Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya. Smith, J.M. dan H.C. Van Ness. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 1975. 3th ed. McGraw Hill Book Company. New York. Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press Walas, Stanley M., 1988. Chemical Proses Equipment. Departement of Chemical and Petroleum Engineering. University of Kansas

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan biodiesel dari minyak kelapa diuraikan sebagai berikut: Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu bekerja / tahun : 330 hari Minyak kelapa mengandung 48% Trilaurin, sehingga perhitungan didasarkan pada berat molekul Trilaurin. Kemurnian produk (biodiesel) adalah 98% metil laurat. Kapasitas produksi

: 80000 ton/tahun (www.bendi21.com, 04 Oktober 2007) : 10101,0101 kg

Perhitungan neraca massa dilakukan mengikuti metode perhitungan alur maju. Untuk bahan baku (minyak kelapa) 1000 kg, diperoleh produk (biodiesel) 888,2937944 kg. Sehingga untuk memperoleh produk sebanyak 10101,0101 kg, diperlukan bahan baku sebanyak 11371,2492 kg. Kapasitas bahan baku

: 11371,2492 kg.

Satuan operasi

: kg


1. Reaktor (R-310) Fungsi : sebagai tempat terjadinya reaksi transesterifikasi antara minyak kelapa dan metanol 98% dengan bantuan katalis CH ONa F3 3 F1 M. Kelapa CH3OH 1 H2O

F2 CH3OH CH3ONa

2

M. Kelapa CH3OH H2O CH3ONa Biodiesel Gliserol

3 R-310

Bahan baku minyak kelapa yang dipakai adalah, F1 = 11371,2492 kg Perbandingan (mol) CH3OH dengan minyak kelapa = 6,23 : 1 F4 M. Kelapa

= 11371,2492 kg

N4 M. Kelapa

=

11371,2492 kg 638kg/kmol

(Bode, 2007)

= 17,8233 kmol

N1 : N2CH3OH = 1 : 6 N2CH3OH

= 6,23 x 17,8233 kmol

= 111,0373 kmol

F2CH3OH

= 111,0373 kmol x 32 kg/kmol

= 3553,1936 kg

Konversi

= 0,996

Reaksi :

M.Kelapa

+ 3CH3OH

4

CH3ONa

3Biodiesel + Gliserol

Mula2 (N )(kmol) 17,8233

111,0373

Reaksi

17,7520

53,2559

53,2559

17,7520

Setimbang (N6)

0,0713

57,7823

53,2559

17,7520

Katalis yang digunakan yaitu CH3ONa. Jumlah CH3ONa yang digunakan sebesar 0,5% dari berat bahan baku.

(Matsumura, 2007)

Neraca M. Kelapa N3 M. Kelapa

= 0,0713 kmol

F3 M. Kelapa

= 0,0713 kmol x 638 kg/kmol

= 45,4850 kg

Neraca CH3ONa F3CH3ONa

= F2CH3ONa

= 0,5% x 11371,2492 kg

= 56,9608 kg

Neraca CH3OH F2CH3OH

= 3553,1936 kg


N3CH3OH 3

F

CH3OH

= (N2CH3OH - σ.r ) = (111,0373 kmol - (3)17,752 kmol) = (111,0373 kmol – 17,752 kmol)

= 57,7823 kmol


= 1849,0336 kg

Neraca H2O F2H2O

= 2/98 x 3553,1936

= 72,514 kg

F3H2O

= F2H2O

= 72,514 kg

N2H2O

= 72,514 kg / 18

= 4,0285 mol

Neraca Biodiesel N3 Biodiesel

= 53,2559 kmol

F3 Biodiesel

= 53,2559 kmol x 214 kg/kmol

= 11396,7721 kg

Neraca Gliserol N3 Gliserol

= 17,7520 kmol

F3 Gliserol


= 1633,1823 kg

2. Separator (S-401) Fungsi : Untuk memisahkan biodiesel dari gliserol. F3 M. Kelapa CH3OH H2O CH3ONa Biodiesel Gliserol

3

S-401 5

4

F5 M. Kelapa CH3ONa Biodiesel Gliserol

F4 CH3OH H2O Biodiesel

Pada separator (S-401), 5% metil laurat terbawa bersama dengan gliserol. Semua minyak kelapa, gliserol, dan katalis terpisah dari metil laurat. Neraca M. Kelapa F3 M.Kelapa

= F5 M. Kelapa

= 45,4850 kg

Neraca CH3OH F3CH3ONa

= F3CH3ONa

= 56,9608 kg

Neraca Biodiesel F3 Biodiesel 5

F

Biodiesel

= 11396,7721 kg = 0,5% x F3 Biodiesel

= 0,5% x 11396,7721 kg

= 56,983 kg


F4 Biodiesel

= 11396,7721 kg – 56,983 kg

= 11339,788 kg

Neraca Gliserol F3 Gliserol

= F5 Gliserol

= 1633,1823 kg


= F4CH3OH

= 1847,8898 kg

= F4H2O

= 72,4914 kg

Neraca H2O F3H2O

3. Heater (H-302) Fungsi : untuk memanaskan campuran biodiesel, methanol, dan air sebelm dimasukkan ke Flash Drum (FD-303) F4 T = 60oC CH3OH H2O Biodiesel

4

6

H-302

F6 T = 104,7oC CH3OH H2O Biodiesel


= F6CH3OH

= 1847,8898 kg

= F6H2O

= 72,4914 kg

Neraca H2O F4H2O

Neraca Biodiesel F4 Biodiesel

= F6 Biodiesel

= 10826,9335 kg

Neraca Massa Total F6

= F6CH3OH + F6 Biodiesel + F6H2O = 1847,8898 kg + 10826,9335 kg + 72,4914 kg

4. Flash Drum (FD-303) F6 T = 104,7oC CH3OH H2O Biodiesel


FD-303

= 12747,3147 kg



Tabel L.A Data Bilangan Antoine Senyawa

A

Metanol

16,4948

Biodiesel

9.4297

Air

B

16,5362

C

3593,39 -35,2249 1958,77

-96,99

3985,44 -38,9974

Sumber : Reklaitis, 1983) F6 Biodiesel

= 10826,9335 kg

N6 Biodiesel

=

F6CH3OH

= 1847,8898 kg

N6CH3OH

=

F6H2O

= 72,4914 kg

N6H2O

=

N6

10826,9335 kg 214 kg/kmol

= 50,5931 kmol

1847,8898 kg 32 kg/kmol

= 57,7466 kmol

72,4914 kg 18 kg / kmol

= 4,0273 kmol

= N6 Biodiesel + N6CH3OH + N6H2O = 50,5931 kmol + 57,7466 kmol + 4,0273 kmol

= 112,3670 kmol

Tabel LA. Komposisi % mol Senyawa

Mol

xi

N6 Biodiesel

50,5931

0,4503

N6CH3OH

57,7466

0,5139

N6H2O

4,0273

0,0358

Jumlah, N6

112,3670

1

Kondisi Operasi : T = 104,7oC P = 101,325 kPa Fraksi uap, υ = 0,45 N9 Tekanan uap masing-masing senyawa diperoleh berdasarkan persamaan Antoine Ln P

= A−

B C +T


Ln PCH3OH = 16,4948 −

3593,39 − 35,2249 + (250 + 273)

abel L.A-1 Data Tekanan Uap Senyawa

A

Metanol

16,4948

Biodiesel

9,4297

Air

16,5362

B

C

3593,39 -35,2249 1958,77

-96,99

3985,44 -38,9974

Tabel L.A Perhitungan di Flash Drum Senyawa

ln P

P (kPa)

zi = xi

ki

(yi)

xi

Metanol

6,002387559 404,3931543 0,514944 3,991050129 0,8760401 0,2195012

Metil Laurat

2,451786851 11,60907188 0,450508 0,114572631 0,0858037 0,7489019

Air

4,769416987 117,8505136 0,034549 1,163094139 0,0374358 0,0321864

Jumlah

1

0,9992796 1,0005894

υ

= 0,45 N6 = 0,45 x 112,3670 kmol

= 50,5652 kmol

L

= 112,3670 kmol – 50,5652 kmol

= 61,8019 kmol

Neraca CH3OH N7CH3OH

= yCH3OH x υ = 0,8760401 x 50,5652 kmol

= 44,2082 kmol

F7CH3OH


= 1414,6625 kg

N9CH3OH

= xCH3OH x L = 0,2195012 x 61,8019 kmol

= 13,5384 kmol

F9CH3OH


= 433,2273 kmol

Neraca Biodiesel N7 Biodiesel

= 0,0858037 x 50,5652 kmol

= 4,3362 kmol

F7 Biodiesel

= 4,3362 kmol x 214 kmol

= 927,9436 kg

N9 Biodiesel

= 0,2195012 x 61,8019 kmol

= 46,2570 kmol

F9 Biodiesel

= 46,2570 kmol x 214 kmol

= 9898,9899 kg

= 0,0374358 x 50,5652 kmol

= 1,9637 kmol


= 35,3472 kg

Neraca H2O N7H2O 7

F

H2O

N9H2O

= 0,


F9H2O


= 37,1442 kg

5. Kondensor (K-304) F7 T = 25oC = 2,0636 kmol K-304 CH3OH H2O Biodiesel

F8 T = 25oC CH3OH H2O Biodiesel


F7CH3OH

= 1414,6625 kg

=

F7Biodiesel

= 927,9436 kg

=

F7H2O

= 35,3472 kg

=

Neraca Biodiesel F8 Biodiesel Neraca H2O F8H2O



= 2377,9533 kg

6. Cooler 1 (C-305) F9 T = 25oC CH3OH H2O Biodiesel

C-305



= F10CH3OH

= 433,2273 kg


= F10 Biodiesel

= 9898,9899 kg

= F10H2O

= 37,1442 kg

Neraca H2O F9H2O



= 10369,3614 kg

7. Washing Tank 1 (WT-306) F11

John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 T = 25oC Ton/Tahun, 2008. CH3COOH USU Repository © 2009

H2O


F12 T = 25oC CH3OH H2O Biodiesel CH3COOH

WT-306

Larutan CH3COOH pencuci yaitu CH3COOH 5% F11

= F10 Biodiesel

11

10

F

=F

Biodiesel

(Matsumura, 2007) = 9898,9899 kg

Neraca CH3COOH F11CH3COOH

= 0,5% x F11 = 0,5% x 9898,9899 kg

F12CH3COOH

= F11CH3COOH = 49,4950 kg

= 49,4950 kg


= F10CH3OH

= 433,2273 kg

F11H2O

= 99,5% F11

= 99,5% x 9898,9899 kg

F12H2O

= F10H2O + F11H2O

Neraca H2O = 9849,4950 kg

= F10H2O + 95,5% F12

= 37,1442 kg + (0,995 x 10369,3614) kg

= 9886,6391 kg


= F10 Biodiesel = 9898,9899 kg

8. Dekanter 1 (D-402) F12 T = 25oC CH3OH H2O Biodiesel CH3COOH

D-402 F13 T = 25oC CH3OH H2O CH3COOH


Asumsi η = 98% F13CH3OH

= 98% x F12CH3OH

F13CH3COOH

= 98% x F12CH3COOH

F13H2O

= 98% x F12H2O


Neraca CH3OH F13CH3OH 14

F

CH3OH

= 98% x 433,2273 kg

= 424,5628 kg

= 433,2273 kg – 424,5628 kg

= 8,6646 kg


= 98% x 49,4950 kg

= 48,5051 kg

F14CH3COOH

= 49,4950 kg – 48,5051 kg

= 0,9899 kg

= 98% x 9886,6391 kg

= 9688,9064 kg

Neraca H2O F14H2O


= F13Biodiesel

= 9898,9899 kg

9. Washing Tank 2 (WT-307) F14 T = 25oC CH3OH H2O Biodiesel CH3COOH

F15 T = 25oC H2O


WT-307

F15

= F10 Biodiesel

F15

= F14 Biodiesel

(Matsumura, 2007) = 9898,9899 kg


= F14CH3COOH = 0,9899 kg


= F14CH3OH

= 8,6646 kg

F15

= F10 Biodiesel

= 9898,9899 kg

F16H2O

= F14H2O + F15 = 9688,9064 kg + 9898,9899 kg

Neraca H2O

= 19587,8963 kg


= F14 Biodiesel

= 9898,9899 kg

10. Dekanter 2 (D-403) F18 F16 D-403 o T = 25oC T = 25 C CH3OH CH3OH H 2O H2O F17 Biodiesel Biodiesel T =Pembuatan 25oC John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 CH3COOH COOH CH2008. Ton/Tahun, 3 CH3OH USU Repository © 2009 H2O CH3COOH

Asumsi η = 98% F17CH3OH

= 98% x F16CH3OH

F17CH3COOH

= 98% x F16CH3COOH

F181H2O

= 98% x F16H2O


= 98% x 8,6646 kg

= 8,4913 kg

F18CH3OH

= 8,6646 kg – 8,4913 kg

= 0,1733 kg


= 98% x 0,9899 kgq

= 0,9701 kg

F18CH3COOH

= 0,9899 kg – 0,9701 kg

= 0,0198 kg

F18H2O

= 98% x 19587,8963 kg

= 19196,1383 kg

F17H2O

= 19587,8963 kg – 19196,1383 kg

= 391,7580 kg

Neraca H2O


= F16 Biodiesel

F18

= F18CH3OH + F18CH3COOH + F18H2O + F18 Biodiesel

= 9898,9899 kg

= 0,1733 kg + 0,0198 kg + 19196,1383 kg + 9898,9899 kg = 29095,3213 kg

11. Evaporator (E-308) F18 T = 25oC H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH

H2O 19

F E-308

F20 T = 250oC H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH


= F18Biodiesel

= 9898,9899 kg

= 98% x F23

F20

= F20 Biodiesel : 0,98

= 9898,9899 kg : 0,98

= 10101,0101 kg

F19

= F18 – F20

= 29095,3213 kg - 10101,0101 kg


= 18994,3112 kg Neraca Metanol F20CH3OH

= F18CH3OH

= 0,1733 kg

Neraca Asam Asetat F20CH3COOH

= F18 CH3COOH

= 0,0198 kg

= F18 H2O – F19

= 19196,1383 kg – 18994,3112 kg

Neraca Air F20H2O

= 201,827 kg

12. Cooler 2 (C-309) F20 T = 100oC H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH

C-309

F21 T = 25oC H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH


= F21 Biodiesel

= 9898,9899 kg

= F21H2O

= 201,827 kg

Neraca H2O F20H2O

Neraca Metanol F20CH3OH

= F21CH3OH

= 0,1733 kg

Neraca Asam Asetat F20CH3COOH

= F21CH3COOH = 0,0198 kg


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kJ

Temperatur referensi : 250C atau 298 K

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut : - Perhitungan panas sensibel untuk aliran masuk dan keluar T

Q=H=

∫ n.C .dT p

(Smith, 1987)

T1 = 25 o C

- Perhitungan panas penguapan Q = n. Hvl

(Smith, 1987)


Perhitungan estimasi Cpl (kal/moloC) menggunakan metode Chueh dan Swanson, dimana kontribsi gugusnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini dengan rumus n

Cp =

∑ Ni.∆Ei i =1

Tabel LB.1 Nilai Gugus pada Perhitungan Cp dengan metode Chueh dan Swanson Gugus

Harga (∆E)

-CH3

8,8

-CH2-

7,26

O -C-O-

14,5

-O-

8,4

-CH-

5

-S-

8

-OH

10,7

(Sumber : Lyman, 1982)

Perhitungan estimasi Cps (J/mol K) menggunakan metode Hurst dan Harrison dengan n

rumus : Cp =

∑ Ni.∆Ei , dimana kontribusi elemen atomnya dapat dilihat pada tabel i =1

di bawah ini :

Tabel LB.2 Nilai Elemen Atom pada perhitungan Cp dengan metode Hurst and Harrison Elemen Atom

∆E

C

10,89

H

7,56

O

13,42

Na

26,19

S

5,54

(Sumber : Perry & Green, 1999) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Perhitungan estimasi ∆Hor (kJ/mol) menggunakan metode Joback dengan rumus : ∆Hof = 68,29 +

n

∑ Ni.∆H , dimana kontribusi gugusnya dapat dilihat pada tabel di i =1

bawah ini. Tabel LB.3 Nilai Gugus pada Perhitungan ∆Hof dengan metode Joback Gugus

Harga (∆H)

-CH3

-76,45

-CH2-

-20,64

O -C-O-

-337,92

-O-

-132,22

-CH-

29,89

-S-

41,87

-OH

-208,04

(Sumber : Reid, 1987) Perhitungan estimasi ∆Hof (kJ/mol) dengan menggunakan Energi Ikatan Reaktan dimana kontribusi gugusnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LB.4 Energi Ikatan Reaktan pada Perhitungan ∆Hof Gugus

Energi Ikatan Reaktan

C-H

338,4

C-O

326

S-O

323

Na-O

256,1

C-C

331

C=O

803

C-S

259

O-H

463

O-O

146


(Sumber : NIST, 2005)

Rumus Struktur Minyak Kelapa (Trilaurin) H2COO(CH2)10CH3

HCOO(CH2)10CH3

H2COO(CH2)10CH3

Rumus Struktur Gliserol H2COH

HCOH

H2COH Rumus Struktur Biodiesel (Metil Laurat) (CH2)10CH3COOCH3 Rumus Struktur Data ∆Hof 1. CH3OH ∆Hof

= -48,08 kkal/mol = - 200,333 kJ/mol

(Reklaitis, 1983)

= -57,80 kkal/mol = -240,833 kJ/mol

(Reklaitis, 1983)

2. H2O ∆Hof

3. M.Kelapa (metode Joback) ∆Hof

= 68,29 + 3 (-CH3) + 32 (-CH2-) + 3 (-O=C-O) + 1 (-CH-) = 68,29 + 3 (-76,45) + 32 (-20,64) + 3 (-337,92) + 29,89 = -1558,63 kJ/mol


4. Biodiesel (metode Joback) ∆Hof

= 68,29 + 2 (76,45) + 10 (-20,64) - 337,92 -132,22 = -765,15 kJ/mol

5. Gliserol (metode Joback) ∆Hof

= 68,29 + 2 (-20,64) + 29,89 + 3 (-208,04) = -567,22 kJ/mol

Data Panas Laten 1. CH3OH ∆HVL

= 35270 J/mol

= 35,27 kJ/mol

(Reklaitis, 1983)

= 40656,2 J/mol

= 40,66 kJ/mol

(Reklaitis, 1983)

2. H2O ∆HVL

Data Kapasitas Panas = -258,25 + 3,358T – 1,1636.10-2T2

1.

C plCH 3OH

2.

CH3ONa (metode Hurst and Harrison) C psCH 3ONa

(Reklaitis, 1983)

= 10,89 + 3 (7,56) + 13,42 + 26,19 = 0,07318 kJ/mol K

3.

Trilaurin (metode Chueh and Swanson) C plM . Kelapa

= 3 (8,8) + 32 (7,26) + 3 (14,5) + 3 (8,4) = 327,42 kal/moloC = 1369,9253 kJ/moloC = 18,296 + 0,472T – 1,336.10-3T2

4.

C plH 2 O

5.

M. Laurat (metode Chueh and Swanson) C plBiodiesel

= 2 (8,8) + 10 (7,26) +14,5 + 8,4 = 113,1 kal/moloC = 473,2104 kJ/moloC

6.

Gliserol (metode Chueh and Swanson) C plGliserol

= 2 (7,26) + 5 +3 (10,7) = 51,62 kal/moloC = 215,978 kJ/moloC

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 120oC dan tekanan 198,54 kPa. H VL

= 2202,2 kJ/kg


Air pendingin yang digunakan adalah air dengan suhu 10oC yang keluar pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Air pendingin yang digunakan adalah air dengan suhu 10oC yang keluar pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. 283

∫C

pH 2 O

.dT

298

1,336.10-3 0,472 = 18,296 (298-283) + (2982 – 2832) – (2983–2833) 3 2 = -639,63 kJ/mol = -35535 kJ/kg

H(10oC)

= -35535 kJ/kg

303

∫C

pH 2 O

.dT

298

1,336.10-3 0,472 2 2 = 18,296 (303 – 298) + (303 – 298 ) – (3033–2983) 3 2 = 197,44 kJ/mol = 10968,88 kJ/kg

H(30oC)

= 10968,88 kJ/kg

1. Reaktor (R-210) 2 T = 30oC CH3ONa CH3OH H2O

Steam 120oC 198,54 kPa 1 o

T = 30 C

(R-310)

M. Kelapa Kondensat 120oC 198,54 kPa

3 T = 60oC

CH3OH H2O M. Kelapa Gliserol Biodiesel CH3ONa

Panas Masuk


303

1 ∫ C pCH 3OH .dT + N M .Kelapa

2 Qi = N CH 3OH

298

303

2 ∫ C pM .Kelapa .dT + N H 2O

298

303

∫C

pH 2 O

.dT +

298

303

∫C

2 N CH 3ONa

pCH 3ONa

.dT

298

303

∫C

= 3,228738934 kJ/mol

.dT

pCH 3 OH

298

303

∫C

2 N CH 3OH

pCH 3OH

.dT

= 111,0373 mol (3,228738934 kJ/mol)

298

= 358,506 kJ 303

∫C

pM . Kelapa

= 6849,6265 kJ/mol

.dT

298

303

N M1 .Kelapa

∫C

pM . Kelapa

.dT

= 17,8233451 mol (6849,6265 kJ/mol)

298

= 122083,2572 kJ 303

∫C

pH 2 O

= 0,740338041 kJ/mol

.dT

298

303

N H2 2O

∫C

pH 2 O

= 4,0285 mol (0,740338041 kJ/mol)

.dT

298

= 2,9825 kJ 303

∫C

pCH 3ONa

= 0,07318 kJ/mol K (30-25)oC

.dT

298

= 0,3659 kJ/mol 303 2 N CH 3ONa

∫C

pCH 3ONa

.dT

= 1,045155717 mol (0,3659 kJ/mol)

298

= 0,382422477 kJ

Qi

= 358,506 kJ + 122083,2572 kJ + 2,9825 kJ + 0,382422477 kJ = 122445,0207 kJ


Panas keluar 333

333

333

298

298

298

6 ∫ C pCH 3OH .dT + N Biodiesel

6 Qo = N CH 3 OH

6 ∫ C pBiodiesel .dT + N H 2O

∫C

pH 2 O

333

333

333

298

298

298

6 ∫ C pCH 3ONa .dT + N M .Kelapa

6 N CH 3 Na

6 ∫ C pM .Kelapa .dT + N Gliserol

∫C

.dT

pGliserol

.dT

333

∫C

pBiodiesel

= 473,2104 (60 – 25)

.dT

298

= 16562,364 kJ/mol 333

∫C

6 N Biodiesel

pBiodiesel

.dT

= (53,25615528 mol) 16562,364 kJ/mol

298

= 882047,829 kJ 333

∫C

pCH 3 ONa

= 0,07318 (333 – 298)

.dT

298

= 2,5613 kJ/mol 333 6 N CH 3 Na

∫C

pCH 3ONa

.dT

= (1,045155717 mol) 2,5613 kJ/mol

298

= 2,676957338 kJ 333

∫C

p .Gliserol

= 215,978 (60 – 25)

.dT

298

= 7559,23 kJ/mol 333

∫C

6 N Gliserol

pGliserol

.dT

= (17,75205176 mol) 7559,23 kJ/mol

298

= 134191,8422 kJ 333 6 N CH 3 OH

∫C

pCH 3 OH

.dT

= (57,74678422 mol) 23,9837221 kJ/mol

298

= 1384,982824 kJ 333

N H6 2 O

∫C

pH 2 O

.dT

= (4,027317533 mol) 5,38649245 kJ/mol

298

= 21,69311548 kJ


333

N M6 .Kelapa

∫C

pM . Kelapa

= (0,071293381 mol) 47947,3855 kJ/mol

.dT

298

= 3418,331202 kJ

Qo

= 1384,982824 kJ + 3418,331202 kJ + 21,69311548 kJ + 882047,829 kJ + 2,676957338 kJ + 16562,364 kJ/mol = 1021067,355 kJ

Panas Reaksi Konversi 0,996 CH3ONa

Reaksi :

Trilaurin +

3CH3OH

Mula2 (N3)

17,8233451

111,0373

Reaksi

17,75205176

53,2561553

53,2561553

17,75205176

57,7823

53,2561553

17,75205176

Setimbang (N5) 0,07129338

3M.Laurat + Gliserol

Dalam satuan kmol ∆Hr (333K)

= ∆Hr(298K) -

333

333

333

298

298

298

∫ C pM .Kelapa .dT - 3

∫ C pCH 3OH .dT + 3

∫C

pBiodiesel

.dT +

333

∫C

pM .Gliserol

.dT

298

∆Hr (298K)

= 3∆Hof Biodiesel + ∆Hof Gliserol - ∆Hof M.Kelapa - 3∆Hof CH3OH = 3 (-765,15 kJ/mol) -567,22 kJ/mol – (-1558,63 kJ/mol) –3 (-200,333 kJ/mol) = -703,041 kJ/mol

∆Hr (333K)

= -703,041 kJ/mol – 47947,3855 kJ/mol - 3 (23,9837221 kJ/mol) + 3 (16562,364 kJ/mol) + 7559,23 kJ/mol = 8523,944334 kJ/mol

r

= 17,75205176 mol

Panas yang dibutuhkan : dQ/dt = r. ∆Hr (333K) + Qo-Qi = 17,75205176 mol (8523,944334 kJ/mol) + 1021067,355 kJ – John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

122445,0207 kJ = 1049939.84 kJ

Steam yang dibutuhkan :

Q 1049939,84 kJ = = 476,768611 kg HVL 2202,2 kJ/kg

2. Heater (H-302) Steam 120oC 198,54 kPa

4 CH3OH H2O Biodiesel

T = 60oC

Heater (H-302)

CH3OH H2O Biodiesel

6 T = 104,7oC

Kondensat 120oC 198,54 kPa

Panas masuk 333

333

333

298

298

298


4 Qi = N CH 3OH


∫C

pH 2 O

.dT

333

∫C

4 N CH 3OH

pCH 3 OH

.dT = 57,7467842 mol (23,98372208 kJ/mol)

298

= 1384,982824 kJ 333

4 N Biodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT

= 50,5933475 mol (16562,364 kJ/mol)

298

= 837945,4376 kJ 333

N

4 H 2O

∫C

pH 2 O

.dT

= 4,02731753 mol (5,386492449 kJ/mol)

298

= 21,69311548 kJ Qi

= 1384,982824 kJ + 837945,4376 kJ + 21,69311548 kJ = 839352,1135 kJ


Panas keluar 377 , 7

377 , 7

377 , 7

298

298

298

6 ∫ C pCH 3OH .dT + N BIodiesel

6 Qo = N CH 3OH

337 , 7

377 , 7

∫C

pCH 3 OH

∫C

=

.dT

plCH 3 OH


.dT + ∆HVLCH3OH +

pH 2 O

.dT

337 , 7

∫C

pvCH 3 OH

.dT

337 , 7

298

298

∫C

= -258,25 (304,5 – 298) +

3,358 (304,5 – 2982) – 2

1,1636.10−2 (304,5 – 2983) + 35,27 + (-258,25) (377,7 – 3 1,1636.10−2 3,358 2 2 (377,7 – 304,5 ) – (377,73 – 304,5) + 3 2 304,5 3) = 65,91451931 kJ/mol 377 , 7 6 N CH 3OH

∫C

pCH 3 OH

= 57,7467842 mol (65,91451931 kJ/mol)

.dT

298

= 3806,351524 kJ 377 , 7

∫C

pBiodiesel

.dT

= 473,2104 (104,7 – 25)

298

= 37714.86888 kJ/mol 377 , 7 6 N BIodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT = 50,5933475 mol (37714.86888 kJ/mol)

298

= 1908121,468 kJ 377 , 7

∫C

298

pH 2O

.dT

=

337 , 7

337 , 7

298

337 , 7

∫ C plH 2O .dT + ∆HVLH2O +

∫C

pvH 2 O

.dT

1,336.10-3 0,472 2 2 = 18,296 (373 – 298) + (373 – 298 ) – (3733 3 2 – 2983) + 40,66 + 18,296 (377,7 – 373) +

0,472 (377,72 – 2

1,336.10-3 3732) – (377,73 – 3733) 3 = 53,07857896 kJ/mol John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

377 , 7

∫C

N H6 2O

pH 2O

= 4,02731753 mol (53,07857896 kJ/mol)

.dT

298

= 213,7642917 kJ

Qo

= 3806,351524 kJ + 1908121,468 kJ + 213,7642917 kJ = 1912141,584 kJ

Panas yang dilepaskan : dQ/dt

= Qo - Qi = 1912141,584 kJ – 839352,1135 kJ = 1072789,47 kJ


m=

Q 1072789,47 kJ = = 487,1444329 kg H VL 2202,2 kJ/kg

3. Kondensor (K-304) Air Pendingin 10oC 8

K-304 CH3OH H2O Biodiesel

CH3OH H2O Biodiesel

T = 30oC

Air Pendingin Bekas 30oC

o

T = 104,7 C

Panas masuk 377 , 7

377 , 7

377 , 7

298

298

298


7 Qi = N CH 3OH


∫C

pH 2 O

.dT

377 , 7

∫C

pCH 3 OH

= 65,99252704 kJ/mol

.dT

298

377 , 7

N

7 CH 3OH

∫C

pCH 3 OH

.dT

= 44,20837721 mol (65,99252704 kJ/mol)

298

= 2917,422528 kJ John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

377 , 7

∫C

pBiodiesel

= 37714,86888 kJ/mol

.dT

298

377 , 7

∫C

7 N Biodiesel

pBiodiesel

.dT

= 4,33620233 mol (37714,86888 kJ/mol)

298

= 163539,3023 kJ 337 , 7

∫C

pH 2 O

= 52,93588813 kJ/mol

.dT

298

377 , 7

∫C

N H7 2O

pH 2 O

= 1,963743466 mol (52,93588813 kJ/mol)

.dT

298

= 103,9525044 kJ

Qi

= 2917, 422528 kJ + 163539,3023 kJ + 103,9525044 kJ = 166560,6773 kJ

Panas keluar 8 Qo = N CH 3OH

303

303

303

298

298

298



∫C

pH 2 O

.dT

343

∫C

8 N CH 3OH

pCH 3 OH

.dT

= 44,208377 mol (3,3228 kJ/mol)

298

= 146,8955 kJ 303

8 N Biodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT

= 4,3362023 mol (2366,052 kJ/mol)

298

= 10259,68012 kJ 303

N H8 2O

∫C

pH 2 O

.dT

= 1,9637435 mol (0,740338 kj/mol)

298

= 1,45383 kJ

Qo

= 146,8955 kJ + 10259,68012 kJ + 1,45383 kJ = 10408,02945 kJ

Panas yang dilepaskan: John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

dQ/dt = Qo – Qi = 10408,02945 kJ – 166560,6773 kJ = -156152,6478 kJ

Pendingin yang dibutuhkan:

m=

Q 156152,6478 kJ kJ = = 3,3578 kg o H(30 C) − H(10 C) 10968,88 kJ/kg + 35535 kJ/kg o

4. Cooler 1 (C-305) Air Pendingin 10oC 9

10

C-305

CH3OH H2O Biodiesel

CH3OH H2O Biodiesel

T = 30oC Air Pendingin Bekas 30oC

T = 104,7oC

Panas masuk 377 , 7

377 , 7

377 , 7

298

298

298


9 Qi = N CH 3OH


∫C

pH 2 O

.dT

377 , 7

∫C

pCH 3 OH

= 65,99252704 kJ/mol

.dT

298

377 , 7 9 N CH 3OH

∫C

pCH 3 OH

.dT

= 13,53840701 mol (65,99252704 kJ/mol)

298

= 893,4336906 kJ 377 , 7

∫C

pBiodiesel

= 37714,86888 kJ/mol

.dT

298

377 , 7 9 N Biodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT

= 46,25714519 mol (37714,86888 kJ/mol)

298

= 1744582,166 kJ


337 , 7

∫C

pH 2 O

= 52,93588813 kJ/mol

.dT

298

377 , 7

∫C

N H9 2O

pH 2 O

= 2,063574067 mol (52,93588813 kJ/mol)

.dT

298

= 109,237126 kJ Qi

= 893,4336906 kJ + 1744582,166 kJ + 109,237126 kJ = 1745584,836 kJ

Panas keluar 303

Qo = N

10 CH 3OH

∫C

303

303 pCH 3OH

.dT + N

298

10 Biodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT + N

298

10 H 2O

∫C

pH 2O

.dT

298

303

∫C

pCH 3OH

= 3,228738934 kJ/mol

.dT

298

303

∫C

10 N CH 3OH

pCH 3OH

= 13,538407 mol (3,228738934 kJ/mol)

.dT

298

= 43,71198182 kJ 303

∫C

pBiodiesel

= 473,2104 kJ/mol oC (30-25)oC

.dT

298

= 2366,052 kJ/mol 303

∫C

10 N Biodiesel

pBiodiesel

.dT

= 46,2571452 mol (2366,052 kJ/mol)

298

= 109446,8109 kJ 303

∫C

pH 2O

= 0,740338041 kJ/mol

.dT

298

303

N H102O

∫C

pH 2O

.dT

= 2,06357407 mol (0,740338041 kJ/mol)

298

= 1,527742383 kJ

Qo

= 43,71198182 kJ + 109446,8109 kJ + 1,527742383 kJ = 109492,0506 kJ



= Qo - Qi = 109492,0506 kJ – 1745584,836 kJ kJ = 1636092,786 kJ

Air pendingin yang dibutuhkan :

m=

Q 1636092,786 kJ kJ = = 35,182 kg o H (30 C ) − H (10 C ) 10968,88 kJ/kg + 35535 kJ/kg o

5. Evaporator (E-308) Steam 120oC 198,54 kPa

19

18

20

E-308

H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH T = 30oC

H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH

Kondensat 120oC 198,54 kPa

Panas masuk 303

Qi

18 = N Biodiesel


298

303

18 ∫ C pH 2O .dT + N CH 3COOH

298

303

∫C

pCH 3COOH

.dT +

298

303 18 N CH 3OH

∫C

pCH 3OH

.dT

298 303

∫C

pBiodiesel

= 2366,052 kJ/mol

.dT

298

303 18 N Biodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT

= 46,2571452 mol (2366,052 kJ/mol)

298

= 109446,8109 kJ 303

∫C

pH 2O

.dT

= 0,740338041kJ/mol

298


303

N H182O

∫C

pH 2O

= 1066,45635 mol (0,740338041kJ/mol)

.dT

298

= 789,5382048 kJ 303

∫C

pCH 3COOH

= 1,106627821 kJ/mol

.dT

298

303

∫C

18 N CH 3COOH

pCH 3COOH

= 0,00032997 mol (1,106627821 kJ/mol)

.dT

298

= 0,000365151 kJ 303

∫C

pCH 3OH

= 3,228738934 kJ/mol

.dT

298

303

∫C

18 N CH 3OH

pCH 3OH

.dT = 0,00541536 mol (3,228738934 kJ/mol)

298

= 0,017484793 kJ

Qi

= 109446,8109 kJ + 789,5382048 kJ + 0,000365151 kJ + 0,017484793 kJ = 110236,3669 kJ

Panas keluar Qo

373

373

373

298

298

298

20 = N Biodiesel



∫C

pCH 3COOH

.dT +

373

20 N CH 3OH

∫C

pCH 3OH

.dT

298

373

∫C

100 pBiodiesel

=

.dT

298

∫C

pBiodiesel

.dT

25

= 473,2104 (100 – 25) = 35490,78 kJ/mol 373 20 N Biodiesel

∫C

pBiodiesel

.dT

= 46,2571452 mol (35490,78 kJ/mol)

298

= 1641702,163 kJ


373

∫ C plH 2O .dT + ∆HVLH2O (100C) = 18,296 (373 – 298) +

298

0,472 (3732 – 2982) – 2

1,336.10-3 (3733 – 2983) + 40,66 3 = 52,77634942 kJ/mol 373

N H202O

∫C

pH 2O

= 1066,45635 mol (52,77634942 kJ/mol)

.dT

298

= 56283,67293 kJ 373

∫C

pCH 3COOH

= 18,25385491 kJ/mol

.dT

298

373

∫C

20 N CH 3COOH

pCH 3COOH

.dT

= 0,00032997 mol (18,25385491 kJ/mol)

298

= 0,006023181 kJ 373

∫C

pCH 3OH

= 65,8442597 kJ/mol

.dT

298

373

20 N CH 3OH

∫C

pCH 3OH

.dT

= 0,00541536 mol (65,8442597 kJ/mol)

298

= 0,356570555 kJ

Qo

= 1641702,163 kJ kJ + 56283,67293 kJ + 0,006023181 kJ + 0,356570555 kJ = 1697986,199 kJ

Panas yang dibutuhkan : dQ/dt

= Qo – Qi = 1697986,199 kJ – 110236,3669 kJ kJ = 1587749,832 kJ


m=

Q 1587749,832 kJ kJ = = 720,9834855 kg HVL 2202,2 kJ/kg


6. Cooler 2 (C-309)

Air Pendingin 10oC 20

21

C-309

H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH T = 100oC

T = 30 oC

H2O Biodiesel CH3OH CH3COOH

Air Pendingin Bekas 30oC

Panas masuk 373

373

373

298

298

298


20 = N Biodiesel

Qi


∫C

pCH 3COOH

.dT

373

∫C

20 + N CH 3OH

pCH 3OH

.dT

298

373

∫C

pBiodiesel

= 473,2104 (100 – 25)

.dT

298

= 35490,78 kJ/mol 373

∫C

20 N Biodiesel

pBiodiesel

.dT = 46,2571452 mol (35490,78 kJ/mol)

298

= 1641702,163 kJ

1,336.10-3 0,472 2 2 = 18,296 (373 – 298) + (373 – 298 ) – (3733 3 2

373

∫C

pH 2 O

.dT

298

– 2983) = 12,11634942 kJ/mol 373

N H202O

∫C

pH 2O

.dT

= 11,2126618 mol (12,11634942 kJ/mol)

298

= 135,8565279 kJ 373

∫C

pCH 3COOH

.dT

= 18,25385491 kJ/mol

298


373

∫C

20 N CH 3COOH

pCH 3COOH

= 0,00032997 mol (18,25385491 kJ/mol)

.dT

298

= 0,006023181 kJ 373

∫C

pCH 3OH

= 65,8442597 kJ/mol

.dT

298

373

∫C

20 N CH 3OH

pCH 3OH

= 0,00541536 mol (65,8442597 kJ/mol)

.dT

298

= 0,356570555 kJ

Qi

= 1641702,163 kJ + 135,8565279 kJ + 0,006023181 kJ + 0,356570555 kJ = 1641838,382 kJ

Panas keluar 303

303

303

298

298

298


21 = N Biodiesel

Qo


∫C

pCH 3COOH

.dT

303

21 + N CH 3OH

∫C

pCH 3OH

.dT

298

303

∫C

pBiodiesel

= 2366,052 kJ/mol

.dT

298

303

∫C

21 N Biodiesel

pBiodiesel

.dT

= 46,25714519 mol (2366,052 kJ/mol)

298

= 109446,8109 kJ 303

∫C

pH 2O

= 0,740338041 kJ/mol

.dT

298

303

N H212O

∫C

pH 2O

.dT

= 11,21266176 mol (0,740338041 kJ/mol)

298

= 8,301160049 kJ 303

∫C

pCH 3COOH

.dT

= 1,106627821 kJ/mol

298


303

∫C

21 N CH 3COOH

pCH 3COOH

.dT

= 0,000329968 mol (1,106627821 kJ/mol)

298

= 0,000365151 kJ 303

∫C

pCH 3OH

= 3,228738934 kJ/mol

.dT

298

303 21 N CH 3OH

∫C

pCH 3OH

.dT

= 0,005415363 mol (3,228738934 kJ/mol)

298

= 0,017484793 kJ

Qo

= 109446,8109 kJ + 8,301160049 kJ + 0,000365151 kJ + 0,017484793 kJ = 109455,1299 kJ


= Qo - Qi = 109455,1299 kJ – 1641838,382 kJ = 1532383,253 kJ

Air pendingin yang dibutuhkan :

m=

Q 1532383,253 kJ = = 32,9517 kg o H (30 C ) − H (10 C ) 10968,88 kJ / kg + 35535 kJ / kg o

LAMPIRAN C John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN 1.

Tangki Penyimpanan Bahan Baku Minyak Kelapa (T-201)

Fungsi

: tempat menyimpan bahan baku Minyak Kelapa

Bentuk


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 7 unit

Kondisi Penyimpanan : - P = 1 atm = 14,696 psi - T = 30oC Laju alir massa (F)

= 11371,2942 kg/jam

Densitas ( ρ )

= 880 kg/m3

Lama penyimpanan

= 7 hari

Faktor keamanan (fk) = 20 % = 0,2 Volume larutan, (Vl) =

11371,2942 kg / jam x 7 hari x 24 jam / hari 7 x 880 kg / jam

= 310,1182 m3 Volume tangki, (Vt) = (1+0,2) x 310,1182 m3 = 372,1418 m3 Diameter dan tinggi shell Direncanakan : •

Tinggi shell : diameter (Hs : Dt = 2:1)

•

Tinggi head : Diameter (Hh : Dt = 1:4)

Volume silinder : Vs

=

π 4

Dt2 (H s ) =

π 4

Dt2 (2 Dt ) =

π 2

Dt3 = 1,5708 Dt3

Volume head (ellipsoidal) :

π

Dt2 (H h ) =

π

1  π 3 Dt2  Dt  = Dt = 0,1309 Dt3 6 4 24  

Vh

=

Vt

= Vs + Vh =

Vt

= 372,1418 m3= 1,7017Dt3

Dt

= 6,02479 m = 237,1959 in ; Hs = 12,04598 m

6

π 2

Dt3 +

π 24

Dt3 = 1,7017 Dt3

Diameter dan tinggi tutup John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Diameter tutup = Diameter tangki = 6,02479 m Hh : Dt = 1 : 4 Hh = Dt/4 = 6,02479 m/4 = 1,5062 m Tinggi tangki = Hs + Hh = 12,04598 m + 1,5062 m = 13,5522 m Tebal dinding silinder tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283, Grade C. Dari Tabel 13.1 (Brownell, 1959), diperoleh data : -

Allowable working stress (S)

= 12650 psi

-

Efisiensi sambungan (E)

= 0,8

-

Corrosion allowance (C)

= 0,125 in/tahun

Umur alat (A) = 10 tahun Tinggi cairan dalam tangki Tekanan hidrostatik

=

310,1182 Vl x 13,5522 m = 11,2935 m x Hs = 372,1418 Vt

= ρ x g x h = 880 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 11,2935 m = 97.395,0107 Pa = 14,126 psi

Tekanan operasi = 14,696 psi + Ph = 14,696 + 14,126 psi

= 28,822 psi

Faktor kelonggaran = 20 %, maka Pdesain = 1,2 x 28,822 psi

= 34,5864 psi

Tebal dinding silinder tangki : ts =

(34,5864 x 237,1959 ) PD + 0,125(10)= 1,6556 in + CA = 2SE −1,2P (2 x 12650 x 0,8) − (1,2 x 34,5864 )

Dari Tabel 5.4 (Brownell, 1959), diperoleh tebal tangki 1,75 in. Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1,75 in.

2.

Tangki Penyimpanan Umpan Metanol (T-202)

Fungsi

: tempat menyimpan metanol untuk dimasukkan ke dalam unit mixer.

Bentuk


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 3 unit

Kondisi Penyimpanan : - P = 1 atm = 14,696 psi John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

- T = 30oC Laju alir massa (F)

= 3491,920681 kg/jam

Densitas ( ρ )

= 794,5 kg/m3

Lama penyimpanan

= 7 hari

Faktor keamanan (fk) = 20 % = 0,2 Volume CH3OH (Vf) =

3491,920681 kg / jam x 7 hari x 24 jam / hari 3x794,5 kg / jam

= 246,1265 m3 Volume tangki, (Vt) = (1+0,2) x 246,1265 m3 = 295,352 m3 Diameter dan tinggi shell Direncanakan : •


•



=

π 4

Dt2 (H s ) =

π 4

Dt2 (2 Dt ) =

π 2

Dt3 = 1,5708 Dt3


π

Dt2 (H h ) =

π

1  π 3 Dt2  Dt  = Dt = 0,1309 Dt3 6  4  24

Vh

=

Vt

= Vs + Vh =

Vt

= 295,352 m3= 1,7017Dt3

Dt

= 5,578 m

6

π 2

Dt3 +

π 24

Dt3 = 1,7017 Dt3

= 219,6094 in ; Hs = 11,1562 m

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = Diameter tangki = 5,578 m Hh : Dt = 1 : 4 Hh = Dt/4 = 5,578 m/4 = 1,394 m Tinggi tangki = Hs + Hh = 11,1562 m + 1,394 m = 12,55 m Tebal dinding silinder tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283, Grade C. Dari Tabel 13.1 (Brownell, 1959), diperoleh data : -


= 12650 psi


-


= 0,8

-


= 0,125 in/tahun

Umur alat (A) = 10 tahun

246,1265 m3 Vl x 11,1562 m = 9,297 m Tinggi cairan dalam tangki = x Hs = 295,352 m3 Vt Tekanan hidrostatik = ρ x g x h = 794,5 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 9,297 m = 72386,025 Pa = 10,4983 psi Tekanan operasi

= 14,696 psi + Ph = 14,696 + 10,4983 psi = 25,1943 psi

Faktor kelonggaran

= 20 %, maka Pdesain = 1,2 x 25,1943 psi

= 30,233 psi

Tebal dinding silinder tangki : ts = =

PD + CA 2SE −1,2P (30,233 psi x 219,6094 in ) + 0,125 in/tahun(10 tahun) = 1,259 in (2 x 12650 psi x 0,8) − (1,2 x 30,233 psi)

Dari Tabel 5.4 (Brownell, 1959), diperoleh tebal tangki 1,5in. Tebal tutup tangki : ts = =

PD + CA 2SE − 0,2P 30,233 psi x 219,6094 in + 0,125 in/tahun(10 tahun)= 1,578 in 2 x 12560 psi x 0,8 − 0,2 x 30,233 psi

Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1,75 in.

3. Screw Conveyor (SC-203) Fungsi

: menyimpan larutan natrium metoksida 30% (pelarut metanol) pada 30oC; 1 atm.

Bentuk


Bahan


Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit


Kondisi penyimpanan Temperatur

= 30oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas

= 860,856 kg/m3

Laju alir katalis

= 189,52157 kg/jam

Kebutuhan perancangan

= 10 hari

Faktor kelonggaran

= 20%

Perhitungan :  Volume Tangki Volume metanol, Vf =

Ft

ρ

=

189,52157 kg/jam x 10 hari x 24 jam = 52,837 m3 860,856 kg / m3

Ruang bebas direncanakan 20% volume metanol Volume tangki menjadi, Vt

= (1 + 0,2) × 52,837 = 63,4045 m3

Diameter dan tinggi shell Direncanakan : •


•



=

π 4

Dt2 (H s ) =

π 4

Dt2 (2 Dt ) =

π 2

Dt3 = 1,5708 Dt3


π

Dt2 (H h ) =

π

1  π 3 Dt2  Dt  = Dt = 0,1309 Dt3 6 4 24  

Vh

=

Vt

= Vs + Vh =

Vt

= 63,4045 m3= 1,7017Dt3

Dt

= 3,34 m

Hs

= 6,68 m

6

π 2

Dt3 +

π 24

Dt3 = 1,7017 Dt3

= 131,49 ft

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = Diameter tangki = 4,178 m Hh : Dt = 1 : 4 Hh = Dt/4 = 3,34 m/4 = 0,835 m John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tinggi tangki = Hs + Hh = 6,68 m + 0,835 m = 7,515 m Tebal dinding silinder tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel, SA-283, Grade C. Dari Tabel 13.1 (Brownell, 1959), diperoleh data : -


= 12650 psi

-


= 0,8

-


= 0,125 in/tahun

Umur alat (A) = 10 tahun

52,837 m3 Vl x 6,68 m = 5,56 m x Hs = 63,4045 m3 Vt = ρxgxh

Tinggi cairan dalam tangki = Tekanan hidrostatik

= 860,856 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5,56 m = 46962,49 Pa = 6,81098 psi Tekanan operasi

= 14,696 psi + Ph = 14,696 + 6,81098 psi = 21,506 psi

Faktor kelonggaran

= 20 %, maka Pdesain = 1,2 x 21,506 psi

= 25,8072 psi

Tebal dinding silinder tangki : Dt = 8,996 m = 354,172 in ts = =

PD + CA 2SE −1,2P

(25,8072 psi x 131,49 in ) + 0,125 in/tahun(10 tahun) = 1,418 in (2 x 12650 psi x 0,8) − (1,2 x 25,8072 psi)

Dari Tabel 5.4 (Brownell, 1959), diperoleh tebal tangki 1,5 in. Tebal tutup tangki : ts = =

PD + CA 2SE − 0,2P 25,8072 psi x 131,49 in + 0,125 in/tahun(10 tahun) = 1,4177 in 2 x 12560 psi x 0,8 − 0,2 x 25,8072 psi

Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1,5 in.


5. Reaktor ( R-210 ) Fungsi

: tempat terjadi reaksi transesterifikasi

Jenis

: Batch Reactor terhubung paralel

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-203 Grade A Jumlah

: 3 unit

metoksida Reaksi yang terjadi : C12H24O2 + 3CH3OH  → 3C13H26O2 + Gliserol

Temperatur masuk

= 30°C

Temperatur keluar

= 60°C

Tekanan operasi

= 1 atm

Tabel LC.2 Komposisi umpan masuk R-210 Laju alir

Laju alir

Massa

Molar

(kg/jam)

(Mol/jam)

Kelapa

11371,2942

17,82334

CH3OH

3552,094064

H2O Katalis

Senyawa

ρ

Fraksi

ρ (kg/ltr)

campuran

0,1331

880

117,128

111,0029

0,829

794,5

658,6405

72,49171559

4,027317

0,03

997,08

29,9124

56,856471

1,045155

0,078

1100

8,58

15052,736

133,8987

1

mol

Minyak

814,2609

Densitas larutan, ρs = 814,2609 kg/m3 (51,664 lb/ft3) Laju alir total, Ftot = 15052,736 kg/jam Volume reaktan, V1 =

15052,736 kg/jam = 18,486 m3/jam 3 814,2609 kg/m

Laju alir mol Minyak Kelapa, FA0 = 17,82334 kmol/jam Konsentrasi awal Minyak Kelapa, CA0 =

17,82334 = 0,964 kmol/m3 18,486

Waktu tinggal reaktan dalam reaktor, τ = 2 jam

(Matsumura, 18 April 2007)

Volume minimum reaktor, Vm : John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Vm 2 τ × 17,82334 = 36,973 m3 atau Vm = = 0,964 FA 0 C A 0 Ruang bebas reaktor direncanakan 20% volume minimum reaktor; campuran reaksi keluar reaktor secara over flow. Volume reaktor, Vr = (1+0,2)× 36,973 = 44,367 m3 Desain Tangki a. Volume reaktor V = FAo .

τ C A0

= 17,82334 x

2 = 36,973 m3 0,964

Vlarutan = 36,973 m3 Vtangki = ( 1 + 0,2 ). 36,973 m3 = 44,3676 m3 b. Diameter dan tinggi shell Di : Hs = 3 : 4 Vs = ¼ π .Di2 . L = 1/3 π.Di3 Vh =

π 24

Di 3

Vt = Vs + 2Vh = 44,3676 =

3 π Di3 8

3 π Di3 8

Di = 3,352 m

= 10,998 ft

Hs = 4,469 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = Di = 3,352 m Tinggi tangki = ½ D = ½ x 3,352 m = 1,676 m Rasio Axis = 2:1 Tinggi tutup = Hh = ½ ( 3,352/2 ) = 0,838 m d. Tebal shell tangki

t=

PD SE − 0,6P

(Brownell,1959,hal:254)

di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency Volume cairan = 36,973 m3 Volume shell =

π 3

(3,352 ) 3 = 39,42 m 3

Tinggi cairan dalam tangki =

36,973 x (1,676 + (2 x 0,838)) = 3,0276 m 44,367

Tekanan hidrostatik = ρ x g x l = 814,2609 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,0276 m = 24519,283 Pa = 24,52 kPa Tekanan udara luar = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 24,52 kPa + 101,325 kPa = 125,844 kPa Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesign = (1,2) (125,844 kPa) = 151,013 kPa Joint efficiency(E) = 0,8 Allowable stress = 112039,8834 kPa

(Brownell,1959) (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD (151,013 kPa) (3,352 m) = = 0,00565 m = 0,222 in SE − 0,6P (112039,8834 kPa)(0,8) − 0,6(151,013 kPa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,222 in + 1/8 in = 0,347 in

Menghitung Jaket pemanas Jumlah steam ( 120 oC ) = 476,768611 kg/jam Vsteam =

476,768611 = 92,397 m3/jam 5,16

Diameter luar reaktor (d)

= diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = (10,998 ft x 12 in ) + 2 (0,347 in) = 132,67 in

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 1,676 m = 65,984 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 65,984 in + (2 x 5) = 75,984 in Luas yang dilalui steam ( A )

Dimana : John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

D = diameter dalam jaket ( in ) H = tinggi jaket ( in ) A=

π

( D2 – H2 )

=

π

(75,9842 – 65,9842) = 1419,698 in2 = 0,916 m2

4 4 Kecepatan superficial steam ( v )

v=

Vp A

=

92,397 m3 / jam = 100,87 m/jam 0,916 m 2

Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan stainless steel plate tipe SA-240 grade 314 H jaket = 65,984 in = 5,498 ft ( H − 1) ρ a (5,498 ft − 1)(62,275 lbm/ft3 ) PH = = = 1,9455 psi 144 144 Pdesign = 14,696 + 1,9455 = 16,641 psi

tj =

PD (16,641 psi) (75,984 in) = + 10(0,125) = 1,379 in SE − 0,6P (11500 psi)(0,85) − 0,6(16,641 psi)

Dipilih tebal jaket standar = 1 12 in Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar ( Mc Cabe, 1993 ), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 10,998 ft = 3,666 ft

E/Da = 1

; E = 3,666 ft

L/Da = ¼

; L = ¼ x 3,666 ft = 0,9165 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 3,666 ft = 0,7332 ft

J/Dt = 1/12

; J = 1/12 x 10,998 ft = 0,9165 ft

= 1,117 m

Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 120 rpm =2 rps John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Viskositas cairan Bilangan Reynold,NRe= Np =

P=

= 0,788 cP

= 0,000788 kg/m.s

ρ .N .( Di) 2 814,2609 kg/m3 (2 rps )(1,117 m) 2 = = 2,308.106 µ 0,000788

P.g c. =4 ρ .N 3 Da 5

(Geankoplis,1983)

Np.ρ .N 3 Da 5 4.(51,664).(2)3 (3,666 )5 = = 61,863 HP g c. 32,174. x550

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

61,863 = 77,329 Hp 0,8

6. Separator (S-212) Fungsi

: memisahkan gliserol dan katalis dari Biodiesel.

Jenis

: Separator overflow

Bentuk

: silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 Grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: - Temperatur : 60°C - Tekanan Laju massa

: 1 atm

: 15052,84097 kg/jam

Tabel LC.3 Komposisi bahan dalam Separator I (S-212) Laju alir (kg/jam)

Fraksi mol

ρ (kg/m3)

ρcampuran(kg/m3)

Trilaurain

45,4851768

0,0005324

880

0,468512

Metanol

1847,897095

0,431272

794,5

342,645

Biodiesel

11396,81723

0,3977345

870

346,029

Gliserol

1633,188762

0,325782

1261

167,1811

Katalis

56,96098657

0,0078056

1100

8,586

Air

72,49171559

0,0300773

997,08

29,9124

Jumlah

15052,84097

1

894,822



: 1 jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Perhitungan:

15052,84097 kg/jam x 1 jam = 16,822 m3 894,822 kg/m3

a. Volume cairan, Vl =

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 16,822 m3 = 20,1866 m3 b. Diameter dan tinggi shell -

Volume shell tangki (Vs)

Vs = 14 πDi 2 L

;

asumsi :

H : Di = 3 : 1

Vs = 34 πDi 3 -

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

-

π 24

Di 3


Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve

V=

10 12

πDi3

20,1886 m3 =

10 12

πDi3

Di = 1,976 m

= 6,482 ft

H = 5,93 m

= 19,447 ft

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,976 m Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup =

1  1,976   = 0,494 m  2 2 

(Brownell,1959, hal: 80)

d. Tebal shell tangki Volume cairan = 16,822 m3 Volume tangki = 20,1866 m3 Tinggi cairan dalam tangki =

16,822 x 5,93 m = 4,941 m 20,1886

Tekanan hidrostatik = ρ x g x l = 894,822 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,941 m = 43330,0158 Pa = 43,33 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

P = 43,33 kPa + 101,325 kPa = 144,655 kPa Faktor kelonggaran

= 20 %

Maka, Pdesign = (1,2) (144,655 kPa) = 173,586 kPa Joint efficiency = 0,8


Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki:

t=

PD (173,586 kPa) (1,976 m) = = 0,00492 m = 0,1938 in SE − 0,6P (87218,714 kPa)(0,8) − 0,6(173,586 kPa) Faktor korosi = 1/2 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1938 in + 1/2 in = 0,694 in Tebal shell standar yang digunakan = ¾ in


e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas = ¾ in.

7. Tangki Gliserol (F-214) Fungsi

: menyimpan gliserol pada 60oC; 1 atm

Bentuk


Bahan


Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 2 unit


= 60oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas

= 1203,475 kg/m3

Laju alir gliserol

= 2305,475787 kg/jam


= 7 hari

Faktor kelonggaran

= 20%

(Perrry, 1999)

Perhitungan :  Volume Tangki


a. Volume larutan, Vl =

2305,475787 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari = 160,917 m3 3 2 x 1203,475 kg/m

Volume tangki, Vt = (1+0,2) x 160,917 m3 = 193,1 m3 b. Diameter dan tinggi shell - Volume shell tangki (Vs) Vs = =

3 4

1 4

πDi2Hs

;

asumsi: Di : Hs = 1 : 3

π Di3

(Perry&Green, 1999)

- Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 2 π 2 1 π Di Hh = Di = Di3 6 6 4 24

(Perry&Green, 1999)

- Volume tangki (V) V = Vs + Ve = 193,1 m3 =

19 24

19 24

π Di3

π Di3

Di = 4,267 m

= 167,984 in

Hs = 12,8 m

= 503,954 in

c. Tebal shell tangki t =

PR + n. C 2E − 0,6P

(Perry&Green, 1999)

dimana: t

= tebal shell (in)

P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = Allowable stress (psia) E = joint efficiency C = corrosion allowance (in/tahun) n

= umur alat (tahun)

Volume larutan

= 125,997 m3

Volume tangki

= 151,197 m3

Tinggi larutan dalam tangki =

160,917 x 12,8 m = 10,666 m 193,1

Tekanan hidrostatik = ρ x g x l = 1203,475 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 10,666 m = 125803,514 Pa = 18,246 psia John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Faktor kelonggaran

= 20%

Maka, Pdesain

= (1,2) P operasi = 1,2 (14,696 + 18,246) = 32,942 psia

- Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C - Allowable working stress (S)

: 13,700 psia

(Peters at.al., 2004)

- Joint efficiency (E)

: 0,85


- Corrosion allowance (C)

: 0,002 in/tahun

(Perry&Green, 1999)

- Umur alat (n)

: 10 tahun

Tebal shell tangki: t=

32,942 psia x 167,984 / 2 in PR +10(0,002 in = 0,258 in + n. C = 2E − 0,6P 13700 psia x 0,85 − 0,6 x 32,942 psia Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell&Young,1959)

c. Tebal tutup tangki Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C)

: 0,002 in/tahun

(Perry&Green,1999)

- Allowable working stress (S)

: 13700 psia


- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Umur alat (A) direncanakan

: 10 tahun

- Tebal head (dh) = Dimana:

dh =

P x Di + (C x A) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 2004)

dh

= tebal dinding head (tutup tangki) (in)

P

= tekanan desain (psia)

Di

= Diameter tangki (in)

S

= stress yang diizinkan

E

= efisiensi pengelasan

32,942 x 167,984 + 10(0,002 in) = 0,257 in 2 x 13700 x 0,85 − 0,2 x 32,942

Dipilih tebal head standar ¾ in


d. Diameter dan tinggi tutup Untuk tebal shell kecil dari 1 in, Diameter = Di + Di/42 + 2sf + 2/3 icr Dimana:

Di = diameter tangki, in Sf = panjang straight-flange, in


Icr = inside-corner radius, in Dari Tabel 5.6 Brownell diperoleh tebal shell ¾ : sf = 1 1 2 - 3 1 2 dipilih 1 1 2 icr = 9/4 Maka Dh = 167,984 +

167,984 2 9 + 2 x 1 1 2 + ( x ) = 176,483 in = 4,48 m 3 4 42

Asumsi Hh : Di

=1:4

Tinggi tutup

=

1 4,48 1 D ( ) = ( ) = 1,12 m = 44,1209 in 2 2 2 2

Tinggi total tangki = Hs + Hh = 12,8 m + 1,12 m = 13,92 m

8. Heater (E –216) Fungsi

: menaikkan temperatur campuran dari separator (S-212) sebelum masuk ke flash-drum 1(V-310)

Jenis


Dipakai

: ¾ in OD Tube 12 BWG, panjang 20 ft, 8 pass Fluida dingin :

Laju alir cairan masuk

= 12747,365 kg/jam

Temperatur awal (t1)

= 30°C

Temperatur akhir (t2)

= 104,7°C = 220,46°F

= 28102,8 lbm/jam

= 140°F

Fluida panas : Laju alir steam masuk

= 487,14443 kg/jam

Temperatur awal (T1)

= 120 oC

= 248oF

Temperatur akhir (T2)

= 120 oC

= 248oF

Panas yang diserap (Q)

= 1072789,5 kJ/jam

= 1073,96 lbm/jam

= 1016862 BTU/jam

1.∆t = Beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

t2 = 220,46°F

∆t1 = 27,54°F

T1 = 248°F

Temperatur yang lebih tinggi

T2 = 248°F

Temperatur yang lebih rendah t1 = 140°F

T1 – T2 = 0°F

Selisih

t2 – t1 = 80,46°F

∆t2 = 108°F ∆t2 – ∆t1 = 80,46°F


LMTD =

Δt 2 − Δt 1  Δt  ln 2   Δt 1 

=

80,46 = 58,880707 °F  108  ln   27,54 

R=

T1 − T2 0 = =0 80,46 t 2 − t1

S=

t 2 − t1 80,46 = = 0,745 108 T1 − t 1

R = 0 S = 0,745 diperoleh FT = 0,999

(Kern,1965)

Maka ∆t = FT × LMTD = 0,999× 58,880707 °F = 58,821827 °F Tc dan tc Tc =

T1 + T2 248 + 248 = = 248°F 2 2

tc =

t1 + t 2 140 + 220,46 = = 180,23°F 2 2

2.Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: -

Diameter luar tube (OD) = 3/4 in

-

Jenis tube

= 12 BWG

-

Pitch (PT)

= 1 in square pitch

-

Panjang tube (L)

= 20 ft

a.Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida dingin dan fluida panas organics solution, diperoleh UD = 50-100, faktor pengotor (Rd) ≥ 0,003 Diambil UD = 60 Btu/jam⋅ft2⋅°F b.Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt 60

1016862 BTU/jam = 288,11926 ft2 Btu × 58,821827 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft

(Kern, 1965)

A 288,11926 ft 2 = 73,387482 buah = L × a " 20 ft × 0,1963 t 2 /ft d.Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 108 tube dengan ID c. Jumlah tube, N t =

shell 17 1/4 in. e. Koreksi UD A = L

x Nt x a”


= 20 ft x 108 x 0,1963 ft2/ft A = 424,008 ft2

UD =

Q 1016862 Btu/jam Btu = = 43,013219 2 A ⋅ Δt 424,008 ft × 58,821827°F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida panas: sisi tube, fluida dingin 3.

Flow area tube, at′ = 0,182 in2 at =

at = 4.

5.

Nt × as 144 × n

(Kern,1965) (Kern,1965)

108 × 0,182 = 0,0170625 ft2 144 × 8

Kecepatan massa

Gt =

W at

Gt =

28102,84 lbm/jam = 1647053 lbm 2 0,0170625 ft 2 jam ⋅ ft

(Kern,1965)

Bilangan Reynold Pada Tc = 248 °F µ = 0,224 x 2,42 = 0,5421 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern, 1965, untuk 0,75 in OD, 12 BWG, diperoleh ID = 0,482/12 = 0,04

Re t = Ret =

ID × G t

(Kern,1965)

µ

0,04 ×1647053 = 122036,44 0,5421

6.

Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh jH = 250

7.

Pada Tc = 248°F c = 1,1 Btu/lbm⋅°F k = 0,432 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k 

1

3

1

 1,1 × 1,41  3 =  = 1,5312  0,432 


8.

k  c. µ  ϕt = jH × ID ×  k    hi

h

1

3

0,432

i ϕt = 50 × 0,04 × 1,5312 = 826,848

9.

h io

hi

=

ϕt

ϕt

x

ID OD

= 826,848 x

0,532 in = 586,5108 Btu/jam.ft2.F 0,75 in

10. Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

hio =

hio

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕt

= 586,5108 × 1 = 586,5108 Btu/jam.ft2.F

hio

Fluida dingin : sisi shell, steam masuk 3.Flow area shell Ds × C ' × B 2 ft as = 144 × PT

(Kern, 1965)

Ds= Diameter dalam shell

= 15,25 in

B = Baffle spacing

= 2 in

PT = Tube pitch

= 1 in

C′ = Clearance

= PT – OD = 1 – 0,75 = 0,25 in

aS =

17,25 × 0,25 × 2 = 0,0598958 ft2 144 × 1

4. Kecepatan massa

w G = s as Gs =

(Kern, 1965)

1073,959 = 17930,44 lbm 0,0598958 jam ⋅ ft 2

5.Bilangan Reynold Pada Tc = 248°F John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

µ = 0,214 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft⋅jam Dari Fig. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 square pitch, diperoleh de = 0,95 in. De =0,95/12 = 0,07917 ft D × Gs e μ

Res =

(Kern, 1965)

0,0792 × 17930,44 = 2739,8053 0,5181 6. Pada tc = 180,23°F Res =

c = 0,45 Btu/lbm⋅°F k = 0,065 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  7.

1

3

1

 0,45 × 0,5181  3 =  = 1,5307499 0,065  

jH = 45

(Kern, 1965)

k  c. µ  ϕ s = jH × De ×  k    ho

h

1

3

0,065

o ϕ s = 45 × 0,0792 × 1,5307499 = 56,557182

8.

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

ho =

ho

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕs

ho = 56,557182 × 1 = 56,557182 9.

Clean Overall coefficient, UC

UC =

h io × h o 418,49452 × 56,557182 = = 49,823778 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 418,49452 + 56,557182

(Pers. 6.38, Kern,1965) 10. Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 49,823778 − 43,013219 = U C × U D 49,823778 × 43,013219

= 0,00317792

(Kern,1965)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, steam 1. untuk Res = 122036,44 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

f = 0,0014 ft2/in2

(Kern,1965)

s = 0,87 2. N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

(Kern,1965)

20 = 120 2

Ds = 17,25 / 12 = 1,4375 f ⋅ G s ⋅ Ds ⋅ (N + 1) = Δ 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ ϕs 2

∆Ps

(0,0014)(1647053)2 (1,4375)(120) 5,22 ⋅ 1010 (0,95)(0,87 )(1)

∆Ps = ∆Ps

(Kern, 1965)

=

0,0018 psi

Pressure drop : sisi tube, fluida dingin 1. Untuk Ret = 2739,81 f = 0,0004 ft2/in2

(Kern,1965)

s=1 f ⋅Gt ⋅L⋅n = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ ϕ t 2

2.

∆Pt

=

(Kern,1965)

(0,0001)(17930,44)2 (20)(8) 5,22 ⋅ 1010 (0,0443)(1)(1)

∆Pt = 6,90045 psi 3.

Dari Fig. 27, Kern, 1965 pada Gt

= 17930,44 diperoleh

∆Pr

4n V 2 = . s 2g' =

V2 = 0,0015 2g'

(4).(8) .0,0015 2

∆Pr = 0,048 psi ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 6,90045 psi + 0,048 psi ∆PT = 6,94845 psi John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

∆PT yang diperbolehkan ≤ 10 psi Rancangan untuk heater dapat diterima

9. Flash drum (FD-303) Fungsi

: Memisahkan metanol dari campurannya

Bahan konstruksi

: Low Alloy Steel SA- 203 grade A

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

= 1 unit

Kondisi operasi: Tekanan

= 1atm

Temperatur

= 104,7°C

Massa total

= 12747,36518 kg/jam

ρcampuran

= 835,754 kg/m3


= 1 jam

Faktor kelonggaran

= 20%

Perhitungan: a. Volume tangki Volume larutan, Vl =

12747,36518 kg/jam x1 jam 835,754 kg/m 3

= 15,252 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 15,252 m3 = 18,303 m3 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :

-

•

Tinggi shell : diameter (Hs : D = 3 : 2)

•

Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)

Volume shell tangki ( Vs) Vs =

-

=

3 3 πD 8

= 1,1775 D3

Volume tutup tangki (Vh) Vh =

-

1 π Di2 H 4

π 24

D3

= 0,1309 D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V)


V = Vs + 2Vh = 1,4393 D3 18,303 m3 = 1,4393 D3 Di

= 2,334 m = 7,657 ft

Hs = 3,501 m = 11,486 ft c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,334 m Hh

= Dt/4 = 2,334/4 = 0,5835 m = 1,9144 ft

Ht

= Hs + 2Hh

= 11,486 ft + (2) 1,9144 ft = 15,315 ft = 4,668 m

d. Tebal shell tangki Volume cairan

= 15,252 m3

Volume tangki

= 18,303 m3

Tinggi cairan dalam tangki = Tekanan hidrostatik

15,252 m3 x 4,668 m = 3,889 m 18,303 m3

:

P = ρ x g x l = 835,754 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,889 m = 31859,8253 Pa = 4,62 psi Faktor kelonggaran = 20% Tekanan udara luar = 14,696 psi maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 4,62) = 23,1796 psi Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress (S)

= 12650 psia = 112,039,8834 KPa

(Brownell,1959)

Umur Alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (CA)

= 0,125 in/tahun

Tebal shell tangki : t=

PD (23,1796 psi )(7,657 ft x12 in / 1 ft ) + 10(0,125) in = 1,355 in + nCA = 2 SE − 1,2 P 2(12650 psi )(0,8) − 1,2((23,1796 psi )) (Brownell,1959)

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in

(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki t=

PD (23,1796 psi )(7,657 ft x12 in / 1 ft ) + 10(0,125) in = 1,355 in + nCA = 2 SE − 0,2 P 2(12650 psi )(0,8) − 0,2((23,1796 psi ))

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in

(Brownell,1959)

10. Cooler 1 (E –216) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Fungsi

: menurunkan temperatur campuran atas (top) dari flash drum (V-310) sebelum masuk ke kondensor (E-312)

Jenis


Dipakai


Laju alir air pendingin

= 259,765 kg/jam


= 30°C


= 572,6788 lbm/jam

= 86°F

= 60°C = 140°F Fluida panas :


= 2377,96 kg/jam


o

= 5242,457 lbm/jam

= 104,7 C

= 220,46oF


= 70 oC

= 158oF


= 305676 kJ/jam

= 289740 BTU/jam


Fluida dingin

Selisih

t2 = 140°F

∆t1 = 80,46°F

T1 = 220,46°F


T2 = 158°F


T1 – T2 = 62,46°F LMTD =

Δt 2 − Δt 1  Δt  ln 2   Δt 1 

Selisih =

t2 – t1 = 54°F

∆t2 = 72°F ∆t2 – ∆t1 = -8,46°F

- 8,46 = 76,1517 °F  72  ln   80,46 

R=

T1 − T2 62,46 = = 1,15667 54 t 2 − t1

S=

t 2 − t1 54 = = 0,40161 134,46 T1 − t 1

R = 1,15667 S = 0,40161 diperoleh FT = 0,975

(Kern,1965)


T1 + T2 220,46 + 158 = = 189,23°F 2 2

tc =

t1 + t 2 86 + 140 = = 113°F 2 2


2.Dalam perancangan ini digunakan cooler 1 dengan spesifikasi: -


-

Jenis tube

= 12 BWG

-

Pitch (PT)

= 1 in square pitch

-

Panjang tube (L)

= 20 ft

a.Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler 1 untuk fluida dingin dan fluida panas organics solution, diperoleh UD = 50-125, faktor pengotor (Rd) ≥ 0,003 Diambil UD = 60 Btu/jam⋅ft2⋅°F b.Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q 289740 BTU/jam = 65,0389 ft2 = Btu U D × Δt 60 × 74,2479 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft c. Jumlah tube, N t =

(Kern, 1965)

A 65,0389 ft 2 = 16,5662 buah = L × a " 20 ft × 0,1963 t 2 /ft

d.Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 70 tube dengan ID shell 12 in. e. Koreksi UD A = L

x Nt x a”

= 20 ft x 70 x 0,1963 ft2/ft A = 274,82 ft2

UD =

Q 289740 Btu/jam Btu = = 14,9806 2 A ⋅ Δt 274,82 ft × 74,2479°F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida panas: sisi tube, air dingin 3.

4.


Nt × a t 144 × n

at =

70 × 0,182 = 0,01106 ft2 144 × 8

(Kern,1965) (Kern,1965)

Kecepatan massa


W at

Gt = Gt =

5.

(Kern,1965)

572,6788 lbm/jam = 51783,8 lbm 2 0,01106 ft 2 jam ⋅ ft

Bilangan Reynold Pada Tc = 189,23 °F µ = 0,224 x 2,42 = 0,5421 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern, 1965, untuk 0,75 in OD, 12 BWG, diperoleh ID = 0,482/12 = 0,04

Re t = Ret =

ID × G t

(Kern,1965)

µ

0,04 × 51783,8 = 6534,41 0,31831

6.


7.

Pada Tc = 189,23°F c = 0,5 Btu/lbm⋅°F k = 0,094 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  8.

1

3

1

 0,5 × 0,3183  3 =  = 1,19188  0,094 

k  c. µ  ϕt = jH × ID ×  k    hi

h

1

3

0,094

i ϕt = 20 × 0,04 × 1,19188 = 55,7858

9.

h io

ϕt

=

hi

ϕt

x

ID OD

0,482 in = 35,8517 Btu/jam.ft2.F 0,75 in 10. Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1 = 55,7858 x

hio = hio

hio

ϕt

(Kern, 1965)

× ϕt

= 35,8517 × 1 = 35,8517 Btu/jam.ft2.F

Fluida dingin : sisi shell, fluida masuk John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

3.Flow area shell Ds × C ' × B 2 ft 144 × PT

as =

(Kern, 1965)

Ds = Diameter dalam shell = 12 in B = Baffle spacing

= 2 in

PT = Tube pitch

= 1 in

C′ = Clearance

= PT – OD = 1 – 0,75 = 0,25 in

aS =

12 × 0,25 × 2 = 0,0417 ft2 144 × 1

4. Kecepatan massa

w G = s as Gs =

(Kern, 1965)

5242,457 0,0417

= 125819

lbm jam ⋅ ft 2

5.Bilangan Reynold Pada Tc = 189,23°F µ = 0,214 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft⋅jam Dari Fig. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 square pitch, diperoleh De = 0,95 in. De =0,95/12 = 0,07917 ft Res =

D × Gs e μ

Res =

0,0792 × 125819 = 19225,38 0,5181

(Kern, 1965)

6. Pada tc = 113°F c = 0,45 Btu/lbm⋅°F k = 0,065 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  7.

1

3

jH = 70

1

 0,45 × 0,5181  3 =  = 1,5307499 0,065   (Kern, 1965)


k  c. µ  ϕ s = jH × De ×  k    ho

h

1

3

0,065

o ϕ s = 70 × 0,0792 × 1,5307499 = 87,97784

8.


ho

ho =

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕs

ho = 87,97784× 1 = 87,97784 9.



UC =


Rd =

U C − U D 14,9806 − 43,013219 = 0,02749 = U C × U D 14,9806 × 43,013219

(Kern,1965)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, steam 1. untuk Res = 19225,4 f = 0,0014 ft2/in2

(Kern,1965)

s = 0,87 2. N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

(Kern,1965)

20 = 120 2

Ds = 17,25 / 12 = 1,4375 f ⋅ G s ⋅ Ds ⋅ (N + 1) = Δ 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ ϕs 2

∆Ps

∆Ps = ∆Ps

(Kern, 1965)

(0,0014)(1647053)2 (1,4375)(120) 5,22 ⋅ 1010 (0,95)(0,87 )(1)

= 0,06164 psi

Pressure drop : sisi tube, fluida dingin John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

1.

Untuk Ret = 6534,41 f = 0,00025 ft2/in2

(Kern,1965)

s=1 f ⋅Gt ⋅L⋅n = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ ϕ t 2

2.

∆Pt

=

(Kern,1965)

(0,00025)(51783,8)2 (20)(8) 5,22 ⋅ 1010 (0,0443)(1)(1)

∆Pt = 0,00512 psi 3.


= 51783,8 diperoleh

∆Pr

4n V 2 = . s 2g' =

V2 = 0,009 2g'

(4).(8) .0,009 1

∆Pr = 0,288 psi ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,00512 psi + 0,288 psi ∆PT = 0,29312 psi ∆PT yang diperbolehkan ≤ 10 psi Rancangan untuk cooler 1 dapat diterima

11. Kondensor (E –312) Fungsi

: mengkondensasi campuran dari cooler 1 (E-216) sebelum masuk ke tangki metanol (F-313)

Jenis


Dipakai



= 259,765 kg/jam


= 28°C

= 82,4°F


= 60°C

= 140°F

= 572,6788 lbm/jam


Fluida panas : Laju alir cairan masuk

= 2377,96 kg/jam o

= 5242,457 lbm/jam

o


= 70 C

= 158 F


= 30 oC

= 86oF


= 305676 kJ/jam

= 289740 BTU/jam


Fluida dingin

Selisih

T1 = 158°F


t2 = 140°F

∆t1 = 18°F

T2 = 86°F

Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F

∆t2 = 3,6°F

T1 – T2 = 72°F LMTD =

t2 – t1 = 57,6°F

Selisih

Δt 2 − Δt 1  Δt  ln 2   Δt 1 

=

- 14,4  3,6  ln   18 

∆t2 – ∆t1 = -14,4°F

= 8,94722306 °F

R=

72 T1 − T2 = = 1,25 57,6 t 2 − t1

S=

57,6 t 2 − t1 = = 0,7619 75,6 T1 − t 1

R = 1,25 S = 0,7619 diperoleh FT = 0,998

(Kern,1965)


T1 + T2 158 + 86 = 2 2

tc =

t1 + t 2 82,4 + 140 = = 111,2 °F 2 2

= 122 °F

2.Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: -


-

Jenis tube

= 12 BWG

-

Pitch (PT)

= 1 in square pitch

-

Panjang tube (L)

= 20 ft


a.Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida dingin dan fluida panas organics solution, diperoleh UD = 50-125, faktor pengotor (Rd) ≥ 0,003 Diambil UD = 70 Btu/jam⋅ft2⋅°F b.Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt 70

289740 BTU/jam = 463,544747 ft2 Btu × 8.9293286 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F


(Kern, 1965)

A 463,544747 ft 2 = 118,070491 buah = L × a " 20 ft × 0,1963 t 2 /ft

d.Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 142 tube dengan ID shell 17,25 in. e. Koreksi UD A = L

x Nt x a”

= 20 ft x 142 x 0,1963 ft2/ft A = 557,492 ft2

UD =

Btu Q 289740 Btu/jam = = 61,40497 2 jam ⋅ ft 2 ⋅ °F A ⋅ Δt 557,492 ft × 8,9293286 °F


4.

5.


Nt × a t 144 × n

at =

142 × 0,182 = 0,02243403 ft2 144 × 8

(Kern,1965) (Kern,1965)

Kecepatan massa

Gt =

W at

Gt =

845,67 lbm/jam = 37695,95 lbm 2 2 jam ⋅ ft 0,022434 ft

(Kern,1965)

Bilangan Reynold Pada Tc = 122 °F µ = 0,13153 x 2,42 = 0,31831 lbm/ft2⋅jam


Dari Tabel 10, Kern, 1965, untuk 0,75 in OD, 12 BWG, diperoleh ID = 0,482/12 = 0,04

ID × G t

Re t =

(Kern,1965)

µ

Ret =

0,04 × 37695,95 = 4756,71532 0,31831

6.


7.


 c. µ     k  8.

1

3

1

 0,5 × 0,3183  3 =  = 1,19188  0,094 

k  c. µ  ϕt = jH × ID ×  k    hi

h

1

3

0,094

i ϕt = 65 × 0,04 × 1,19188 = 181,303941

9.

h io

ϕt

=

hi

ϕt

x

ID OD


hio = hio

hio

ϕt

(Kern, 1965)

× ϕt

= 116,517999 × 1 = 116,517999 Btu/jam.ft2.F

Fluida dingin : sisi shell, fluida masuk 3.Flow area shell as =

Ds × C ' × B 2 ft 144 × PT

(Kern, 1965)

Ds = Diameter dalam shell = 17,25 in B = Baffle spacing

= 2 in

PT = Tube pitch

= 1 in

C′ = Clearance

= PT – OD


= 1 – 0,75 = 0,25 in aS =

17,25 × 0,25 × 2 = 0,0599 ft2 144 ×1

4. Kecepatan massa

w G = s as Gs =

(Kern, 1965)

5242,457 0,0599

= 87526

lbm jam ⋅ ft 2

5.Bilangan Reynold Pada Tc = 189,23°F µ = 0,214 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft⋅jam Dari Fig. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 square pitch, diperoleh De = 0,95 in. De =0,95/12 = 0,07917 ft Res =

D × Gs e μ

Re s =

0,0792 × 87526 = 13374 0,5181

(Kern, 1965)

6. Pada tc = 111,2°F c = 0,45 Btu/lbm⋅°F dan k = 0,065 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  7.

1

3

1

 0,45 × 0,5181  3 =  = 1,5307499 0,065  

jH = 180

(Kern, 1965)

k  c. µ  ϕ s = jH × De ×  k    ho

ho

1

3

0,065

ϕ s = 180 × 0,0792 × 1,5307499 = 226,23

8.


ho =

ho

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕs

ho = 226,23× 1 = 226,23 9.



UC =



U C − U D 76,91 − 61,40497 = U C × U D 76,91× 61,40497

Rd =

= 0,0033

(Kern,1965)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi Kondensor dapat diterima.

Pressure drop : sisi shell, steam 1. untuk Res = 13374 f = 0,0014 ft2/in2

(Kern,1965)

s = 0,87 2. N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

(Kern,1965)

20 = 120 2

Ds = 17,25 / 12 = 1,4375 f ⋅ G s ⋅ Ds ⋅ (N + 1) = Δ 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ ϕs 2

∆Ps

(0,0014)(87526)2 (1,4375)(120) 5,22 ⋅10 10 (0,95)(0,87 )(1)

∆Ps = ∆Ps

(Kern, 1965)

= 0,00497 psi

Pressure drop : sisi tube, fluida dingin 1.

Untuk Ret = 4756,72 f = 0,0003 ft2/in2

(Kern,1965)

s=1 f ⋅Gt ⋅L⋅n 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ ϕ t 2

2.

∆Pt =

=

(Kern,1965)

(0,00025)(37695,95)2 (20)(8) 5,22 ⋅1010 (0,0443)(1)(1)

∆Pt = 0,00226 psi John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

3.



∆Pr = =

V2 = 0,009 2g'

4n V 2 . s 2g' (4).(8) .0,009 1

∆Pr = 0,288 psi ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,00226 psi + 0,288 psi ∆PT = 0,29026 psi ∆PT yang diperbolehkan ≤ 10 psi Rancangan untuk Kondensor dapat diterima

12. Tangki Metanol (F-313) Fungsi

: menyimpan metanol keluaran dari top flash drum pada 60oC; 1 atm

Bentuk


Bahan


Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit


= 30oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas

= 807,877 kg/m3

Laju alir metanol

= 2377,963 kg/jam


= 7 hari

Faktor kelonggaran

= 20%


Ft

ρ

=

2377,963 x 7 x 24 = 494,503 m3 807,877


Ruang bebas direncanakan 20% volume metanol Volume tangki , Vt = (1 + 0,2) × 494,503 = 593,404 m3  Dimensi Tangki Rasio D/H

=½

Rasio axis tutup

=½

Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H

Volume tutup, Vc

=

Volume tangki, Vt

= Vs + Vc = 14 π D 2 H +

1 24

π D 3 (untuk rasio axis ½) 1 24

π D 3 = 593,404 m3

Dengan substitusi H diperoleh: Diameter tangki, D = Tinggi tangki, H

3

1 2

Vt = π + 241 π

3

593,404 = 7,04 m π + 241 π

1 2

= 277,158 in

= 2D = 2 × 7,04 = 14,08 m

Diameter tutup = diameter tangki, Dc= 7,04 m Tinggi tutup, Hc

= ½ (½D) = ¼ × 7,04= 1,76 m

Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H =

1 4

x 3,14 x (7,04)2 x 14,08 = 547,794 m3

 Tebal Plat Dinding Tangki Tekanan uap, Pu

= 7,1295 Psi > 14,7 Psi (60oC atm)

Tekanan izin, S

= 12650 Psi (SA-53 grade A)

(Brownell and Young 1979)

Ef. Sambungan, E = 0,85


Izin korosi, CA

= 0,125 in.


Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

(H + H c ) =

494,503 (14,08 + 1,76) = 13,199 m 593,404

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 807,877×9,8×13,199 = 104506,8983 Pa (15,16 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2)×PH = 1,2× (15,16+14,696) = 35,825 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

35,825 x 277,158 + 0,125 = 0,549 in. (Brownell and Young 1979) 2 x 12650 x 0,85 − 1,2 x 35,825

Dipakai baja dengan tebal 0,75 in. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

 Tebal Plat Tutup Tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell ¼ in. Tebal tutup atas, tt =

Pu D 7,1295 x 277,158 + CA = + 0,125 2 S E − 0,2 Pu 2 x 12650 x 0,85 − 0,2 x 7,1295

= 0,2169 in


Dipakai baja dengan tebal ¼ in.

13. Cooler 2 (E –314) Fungsi

: menurunkan temperatur campuran bawah (bottom) dari flash drum (V-310) sebelum masuk ke washing 1 (E-316)

Jenis


Dipakai



= 5957,29 kg/jam


= 28°C


= 60°C

= 13133,4 lbm/jam = 82,4°F

= 140°F Fluida panas :


= 10369,4 kg/jam


o

= 22860,4 lbm/jam

= 104,7 C = 220,46 F


= 30 oC


= 1636092,8 kJ/jam

o

= 86oF = 1550799 BTU/jam


Fluida dingin

Selisih

T1 = 220,46°F


t2 = 140°F

∆t1 = 80,46°F

T2 = 86°F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 82,4°F

∆t2 = 3,6°F

t2 – t1 = 57,6°F

∆t2 – ∆t1 = -76,86°F

T1 – T2 = 134,46°F

Selisih


LMTD =

Δt 2 − Δt 1  Δt  ln 2   Δt 1 

=

- 76,86 = 24,739072°F  3,6  ln   80,46 

R=

T1 − T2 134,46 = = 2,334375 57,6 t 2 − t1

S=

t 2 − t1 54 = = 0,4172099 134,46 T1 − t 1

R = 2,334375 S = 0,4172099 diperoleh FT = 0,995

(Kern,1965)

Maka ∆t = FT × LMTD = 0,995× 24,739072°F = 24,615377°F Tc dan tc Tc =

220,46 + 86 T1 + T2 = 2 2

tc =

t1 + t 2 82,46 + 140 = = 111,2°F 2 2

= 153,23°F



-

Jenis tube

= 12 BWG

-

Pitch (PT)

= 1 in square pitch

-

Panjang tube (L)

= 20 ft

a.Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler 2 untuk fluida dingin dan fluida panas organics solution, diperoleh UD = 50-125, faktor pengotor (Rd) ≥ 0,003 Diambil UD = 125 Btu/jam⋅ft2⋅°F b.Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q = U D × Δt

1550799 BTU/jam = 504,00979 ft2 Btu 125 × 24,615377 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F


(Kern, 1965)

504,00979 ft 2 A c. Jumlah tube, N t = = 128,37743 buah = L × a " 20 ft × 0,1963 t 2 /ft d.Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 142 tube dengan ID shell 17,25 in. e. Koreksi UD A = L x Nt x a” John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

= 20 ft x 142 x 0,1963 ft2/ft A = 557,492 ft2

1550799 Btu/jam Q Btu = = 119,22376 2 A ⋅ Δt 557,492 ft × 24,615377°F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

UD =


4.

5.


Nt × a t 144 × n

at =

142 × 0,182 = 0,022434 ft2 144 × 8

(Kern,1965) (Kern,1965)

Kecepatan massa

Gt =

W at

Gt =

13133,45 lbm/jam

(Kern,1965)

0,022434 ft

2

= 585425,39

lbm jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada Tc = 189,23 °F µ = 0,1315 x 2,42 = 0,3181 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern, 1965, untuk 0,75 in OD, 12 BWG, diperoleh ID = 0,482/12 = 0,04

Re t = Re t =

ID × G t

(Kern,1965)

µ

0,04 × 585425,39 = 73872,708 0,31831

6.


7.


 c. µ     k 

1

3

1

 0,5 × 0,3183  3 =  = 1,19188  0,094 


8.

k  c. µ  ϕt = jH × ID ×  k    hi

h

1

3

0,094

i ϕt = 300 × 0,04 ×1,19188 = 836,78742

9.

h io

hi

=

ϕt

ϕt

x

ID OD


hio =

hio

ϕt

(Kern, 1965)

× ϕt

= 537,77538 × 1 = 537,77538 Btu/jam.ft2.F

hio

Fluida dingin : sisi shell, fluida masuk 3.Flow area shell Ds × C ' × B 2 ft 144 × PT

as =

(Kern, 1965)


= 2 in

PT = Tube pitch

= 1 in

C′ = Clearance

= PT – OD = 1 – 0,75 = 0,25 in

aS =

17,25 × 0,25 × 2 = 0,0599 ft2 144 ×1

4. Kecepatan massa

w G = s as Gs =

22860,38 0,0599

(Kern, 1965)

= 381669

lbm jam ⋅ ft 2

5.Bilangan Reynold Pada Tc = 189,23°F µ = 0,214 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft⋅jam Dari Fig. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 square pitch, diperoleh De = 0,95 in. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

De =0,95/12 = 0,07917 ft Res =

D × Gs e μ

Re s =

0,0792 × 381669 = 58319,8 0,5181

(Kern, 1965)

6. Pada tc = 111,2°F c = 0,45 Btu/lbm⋅°F k = 0,065 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  7.

1

3

1

 0,45 × 0,5181  3 =  = 1,5307499 0,065  

jH = 250 k  c. µ  ϕ s = jH × De ×  k    ho

(Kern, 1965) 1

3

ho

0,065 = × × 1,5307499 = 314,207 250 ϕs 0,0792

8.


ho =

ho

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕs

ho = 314,207× 1 = 314,207 9.

Clean Overall coefficient, UC UC =



Rd =

U C − U D 198,33 − 119,2238 = U C × U D 198,33 × 119,2238

= 0,0033

(Kern,1965)


(Kern,1965)


s = 0,87 2. N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

(Kern,1965)

20 = 120 2

Ds = 17,25 / 12 = 1,4375 f ⋅ G s ⋅ Ds ⋅ (N + 1) 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ ϕs 2

∆Ps = Δ

(0,0016)(381669)2 (1,4375)(120) 5,22 ⋅10 10 (0,95)(0,87 )(1)

∆Ps = ∆Ps

(Kern, 1965)

= 0,10805 psi


Untuk Ret = 73872,7 f = 0,001 ft2/in2

(Kern,1965)

s=1 f ⋅Gt ⋅L⋅n 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ ϕ t 2

2.

∆Pt =

=

(Kern,1965)

(0,001)(585425,4)2 (20)(8) 5,22 ⋅1010 (0,0443)(1)(1)

∆Pt = 2,17944 psi 3.



∆Pr = =

V2 = 0,01 2g'

4n V 2 . s 2g' (4).(8) .0,01 1

∆Pr = 0,32 psi ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 2,17944 psi + 0,32 psi ∆PT = 2,49944 psi John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

∆PT yang diperbolehkan ≤ 10 psi Rancangan untuk cooler 2 dapat diterima

14. Tangki Asam Asetat (F-318) Fungsi

: menyimpan larutan asam asetat 0,05% pada 30oC; 1 atm

Bentuk


Bahan


Jenis sambungan


Jumlah

: 4 unit


= 30oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas

= 998 kg/m3

Laju alir metanol

= 9899,02907 kg/jam


= 7 hari

Faktor kelonggaran

= 20%

(Perry, 1997)


Ft

ρ

=

9899,02907 x 10 x 24 = 595,132 m3 4 x 998

Ruang bebas direncanakan 20% volume metanol Volume tangki masing-masing, Vt

= (1 + 0,2) × 595,132 = 714,158 m3

 Dimensi Tangki Rasio D/H

=½

Rasio axis tutup

=½

Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H

Volume tutup, Vc

=

Volume tangki, Vt

= Vs + Vc = 14 π D 2 H +

1 24


π D 3 = 714,158 m3

Dengan substitusi H diperoleh: Diameter tangki, D =

3

1 2

Vt = π + 241 π

3

714,158 = 7,488 m (294,81 in) 1 π + 241 π 2


Tinggi tangki, H

= 2D = 2 × 7,488 = 14,976 m

Diameter tutup = diameter tangki, Dc= 7,488 m Tinggi tutup, Hc

= ½ (½D) = ¼ × 7,488 = 1,872 m

Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H =

1 4

x 3,14 x (7,488)2 x 14,976 = 659,17 m3

 Tebal Plat Dinding Tangki Tekanan uap, Pu

= 0,612 Psi > 14,7 Psi (30oC atm)

Tekanan izin, S

= 12650 Psi (SA-53 grade A)


Ef. Sambungan, E = 0,85


Izin korosi, CA

= 0,125 in.


Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

(H + H c ) =

595,132 (14,976 + 1,872) = 14,04 m 714,158

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 998×9,8×14,04 = 137316,893 Pa (19,916 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) ×PH = 1,2 × (19,916 + 14,696) = 41,534 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd


41,534 x 294,81 + 0,125 = 1,82 in. 2 x 12650 x 0,85 − 1,2 x 41,534

Dipakai baja dengan tebal 2 in.  Tebal Plat Tutup Tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell ¼ in. Tebal tutup atas, tt = =

Pu D + CA 2 S E − 0,2 Pu


0,612 x 294,81 + 0,125 = 0,133 in 2 x 12650 x 0,85 − 0,2 x 0,612

Dipakai baja dengan tebal 0,25 in.

15. Tangki Washing I (E-316) Fungsi

: mencuci Biodiesel dengan asam asetat 0,05%.

Jenis



Bentuk


Jumlah

: 3 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C LC.4 Komposisi bahan yang masuk ke tangki washing Senyawa

Laju alir

Fraksi mol

ρ (kg/m3)

ρcampuran (kg/m3)

(kg/jam) Biodiesel

9899,02907

0,0222

870

17,638

Metanol

433,2290243

0,0758

794,5

65,946

Air

9886,678258

0,9

997,08

897,372

Asam Asetat

49,49514535

0,00135

998

1,3473

Jumlah

20268,4315

1

He

Hs

Hc

Ht Ht Hs He Hc Dt

982,3033

= Hs + 2 He = tinggi mixer = tinggi shell = tinggi ellipsoidal head = tinggi cairan dalam mixer = diameter dalam mixer

He Dt

Gambar LC.3 Tangki Berpengaduk Perhitungan Dimensi Pencampur :

Lama waktu pencampuran : 15 menit (Matsumura, 18 April 2007) 20268,4315 kg/jam x 0,25 jam Volume larutan, Vl = = 5,678 m3 3 892,3033 kg/m Volume tangki, Vt = 1,2 x 5,678 m3 = 6,814 m3 Untuk pengadukan Dt = Hc ; Dt = Hcs + He ; dimana Hcs = tinggi cairan dalam shell (McCabe, 1999) Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell,1959) Dt 4

Maka, Dt = Hcs + He = Hcs +

Hcs =

3 Dt 4

π 3 Dt 24

Volume tutup bawah reaktor = Volume cairan dalam shell =

;

(Brownell,1959)

π 2 3 π 2 3 3 D t .H cs = D t . D t = πD t 4 4 4 16

Volume cairan dalam tangki =

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

6,814 m3 =

11 3 πD t 48

Dt = 2,11 m Maka tinggi cairan dalam tangki, Hc = 2,11 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (2,11 m) = 2,82 m 3 3

Tinggi tutup, He =

Ht 2,82 m = = 0,7052 m 4 4

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 2,82 – 2 x 0,7052 = 1,41 m Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik = ρ x g x l = 982,3033 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,11 m = 20312,0614 Pa = 20,312 kPa P = 101,325 kPa + 20,312 kPa = 121,637 kPa Faktor kelonggaran

= 20 %

Umur alat (n)

= 10 tahun

Maka, Pdesign

= (1,20) (121,637 kPa) = 145,964 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress

= 11050 psia = 76186,8 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD (145,964 kPa) (2,11m) = + 10(0,125) = 1,252 in 2SE − 1,2P 2(78186,8 kPa)(0,8) − 1,2(145,964 kPa)

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell,1959)


Tebal tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas =

1

2

in

Perancangan pengaduk :

H = t = Da = E = J = W = L =

JD H L W Da

E

tinggi cairan dalam mixer diameter mixer diameter impeller jarak pengaduk dari dasar tangki lebar baffle lebar impeler panjang impeler

Dt

Gambar LC.4 Pengaduk dalam Mixer Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 2,11 m = 0,7033 m

E/Da = 1

; E = 0,7033 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,7033 m = 0,176 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,7033 m = 0,14 m

J/Dt

; J = 1/12 x 2,11 m = 0,176 m

= 1/12

= 2,3075 ft

Kecepatan Pengadukan , N = 2 putaran/detik Da = 0,7033 m = 2,3075 ft ρ = 982,3033 kg/m3 = 61,3248 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 μ = 0,4353 cp = 0,0004353 lb/ft.sec

Bilangan Reynold, NRe =

ρ .N .( Di) 2 982,3033 kg/m3 (2 rps )(0,7033 m) 2 = = 3,17.106 µ 0,0004353

Np =

P.g c. =4 ρ .N 3 Da 5

(Geankoplis,1983)


P=

Np.ρ .N 3 Da 5 4.(61,3248).(2)3 (2,3075 )5 = = 7,254 HP g c. 32,174. x550

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

7,254 = 9,068 Hp 0,8

16. Dekanter 1 (H-410) Fungsi

: memisahkan asam asetat bekas cucian dari produk (Biodiesel)

Jenis


Bentuk



Umpan

: 3 unit

ZB

ZT

ZA1

ZA2

Zat cair ringan

Zat cair berat

Gambar LC.5 Dekanter 1 ZA1 = tinggi cairan berat dalam dekanter ZA2 = tinggi lubang keluar cairan berat ZB = tinggi cairan ringan dalam dekanter ZT = tinggi lubang keluar cairan ringan Kondisi operasi: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Tabel LC. 5 Komposisi umpan masuk Dekanter I (H-420) Laju alir

Fraksi

ρ

ρcampuran

Viskositas

(kg/jam)

mol

(kg/m3)

(kg/m3)

(cp)


Larutan metanol-

19597,62825

0,96

990,232

949,541

0,806

670,8032514

0,04

889,824

35,593

0,697

20268,4315

1

Biodiesel-asam asetat-air Larutan metanol-asam asetat-air 985,134

Viskositas campuran (µcamp) lnµcamp = 0,96 ln 0,806 + 0,04 ln 0,697 = -0,22148 µcamp = 0,8013 cp Lapisan Bawah (A) Terdiri dari Metanol-Asam Asetat-Air Laju alir A = 1313,092168 kg/jam ρA

= 889,824 kg/m3

Lapisan atas (B) Terdiri dari Metanol- Biodiesel-Asam Asetat-Air. Laju alir B = 19597,62825 kg/jam ρB

= 990,232 kg/m3 Perhitungan Waktu Pisah

t=

100 μ ρA − ρB

di mana:

t ρA, ρB µ

(McCabe,1994,hal:34) = waktu pisah (jam) = densitas zat cair A dan B (kg/m3) = viskositas fase kontinu (cp)

Maka:

t=

100 (0,8013) = 0,798 jam = 47,88 menit 990,232 kg/m 3 − 889,824 kg/m 3

Desain tangki dekanter 20268,4315 kg / jam x 0,798 jam a. Volume cairan = = 16,418 m3 985,134 kg / m3 Separator 80 % penuh, maka volume dekanter yang dibutuhkan adalah =

16,418 m3 = 20,523 m3 0,8


b. Diameter dan panjang shell -

Volume shell tangki (Vs) Vs = 14 πDi 2 L = 34 πDi 3

-


-

; asumsi : L : Di = 3 : 1

π 24

Di 3


Volume tangki (V) 3 V = Vs + 2Ve = 10 12 πDi 3 20,523 = 10 12 πDi

Di = 1,986 m L = 5,96 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,986 m Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup =

1  1,986   = 0,497 m  2 2 


d. Tebal shell tangki Volume cairan = 16,418 m3 Volume tangki= 20,523 m3 Tinggi cairan dalam tangki =

16,418 x 1,986 m = 1,588 m 20,523

Tekanan hidrostatik P = ρ x g x l = 985,134 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,588 m = 15338,4 Pa = 15,34 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 15,34 kPa + 101,325 kPa = 116,663 kPa Faktor kelonggaran

= 20 %



Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki:


t=

PD (139,996 kPa) (1,986 m) = = 0,00398 m = 0,157 in SE − 0,6P (87218,714 kPa)(0,8) − 0,6(139,996 kPa) Faktor korosi = 1/4 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,157 in + 1/4 in = 0,407 in

Tebal shell standar yang digunakan =

1

2

in


e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas =

1

2

in.

Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair, ZT = 1,588 m Tinggi zat cair berat, ZA1 =

19597,62825 x 1,588 m 20268,4315

= 1,535 m Dari Warren L.McCabe,1994 hal: 34 diperoleh: ZA1 =

Z A2 − Z T ( ρ B / ρ A ) 1− ρB / ρA

Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki ZA2

= ZA1 (1-ρB/ρA) + ZT(ρB/ρA) = 1,535 (1-

990,232 990,232 ) + 1,588 ( ) 889,824 889,824

= 1,593 m

17. Tangki Washing 2 (E-414) Fungsi

: mencuci Biodiesel dengan air.

Jenis


Bentuk


Jumlah

: 3 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C LC.6 Komposisi bahan yang masuk ke tangki washing Senyawa

Laju alir

Fraksi mol

ρ (kg/m3)

ρcampuran (kg/m3)

(kg/jam) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Biodiesel

9899,02907

Metanol

8,664

Air

4,9.10-7

870

4,26.10-8

0,00008402

794,5

0,0667

0,999

997,08

996,083

998

2,99.10-8

19587,973 0,9899

2,996 x 10-8

29496,657

1

Asam Asetat Jumlah

Ht Ht Hs He Hc Dt

He

Hs

Hc

996,1496

= Hs + 2 He = tinggi mixer = tinggi shell = tinggi ellipsoidal head = tinggi cairan dalam mixer = diameter dalam mixer

He Dt

Gambar LC.6 Tangki Berpengaduk Perhitungan Dimensi Pencampur :

Lama waktu pencampuran : 15 menit (Matsumura, 18 April 2007) 29496,657 kg/jam x 0,25 jam Volume larutan, Vl = = 7,402 m3 3 996,1496 kg/m Volume tangki, Vt = 1,2 x 7,402 m3 = 8,883 m3 Untuk pengadukan Dt = Hc ; Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell (McCabe, 1999) Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell,1959)

Maka, Dt = Hcs + He = Hcs + Volume tutup bawah reaktor = Volume cairan dalam shell =

Dt 4

π 3 Dt 24

; Hcs =

3 Dt 4

(Brownell,1959)

π 2 π 2 3 3 3 D t .H cs = D t . D t = πD t 4 4 4 16


Volume cairan dalam tangki =

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

8,883 m3 =

11 3 πD t 48

Dt = 2,311 m Maka tinggi cairan dalam tangki, Hc = 2,311 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (2,311 m) = 3,08 m 3 3

Tinggi tutup, He =

Ht 3,08 m = = 0,7704 m 4 4

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 3,08 – 2 x 0,7704 = 1,54 m Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik = ρ x g x l = 996,1496 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,311 m = 22560,596 Pa = 22,56 kPa P = 101,325 kPa + 22,56 kPa = 123,885 kPa Faktor kelonggaran

= 20 %

Umur alat (n)

= 10 tahun

Maka, Pdesign

= (1,20) (123,885 kPa) = 148,663 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress

= 11050 psia = 76186,8 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD (148,663 kPa) (2,311 m) = + 10(0,125) = 1,2527 in 2SE − 1,2P 2(78186,8 kPa)(0,8) − 1,2(148,663 kPa)

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell,1959)

Tebal tangki sama dengan tebal shell yang digunakan = 1,5 in Perancangan pengaduk :


H = t = Da = E = J = W = L =

JD H L W Da

E

tinggi cairan dalam mixer diameter mixer diameter impeller jarak pengaduk dari dasar tangki lebar baffle lebar impeler panjang impeler

Dt

Gambar LC.7 Pengaduk dalam Mixer Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 2,311 m = 0,77 m

E/Da = 1

; E = 0,77 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,77 m = 0,1926 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,77 m = 0,154 m

J/Dt

; J = 1/12 x 2,311 m = 0,1926 m

= 1/12

Kecepatan Pengadukan , N = 2 putaran/detik Da = 0,77 m = 2,526 ft ρ = 996,1496 kg/m3 = 62,1864 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 μ = 1,1763 cp = 0,0011763 lb/ft.sec

Bilangan Reynold, NRe

ρ .N .( Di) 2 µ = =

996,1496 kg/m3 (2 rps )(0,77 m) 2 0,0011763

= 1,304.106 Np =

P.g c. =4 ρ .N 3 Da 5

( Geankoplis,1983 )


P=

Np.ρ .N 3 Da 5 g c.

4.(62,1864).(2)3 (2,526 )5 = = 11,565 HP 32,174. x550 Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

11,565 = 14,45 Hp 0,8

18. Dekanter 2 (H-510) Fungsi

: memisahkan air bekas pencuci dari produk (Biodiesel)

Jenis


Bentuk



Umpan

: 3 unit

ZB

ZT

ZA1

Zat cair ringan

ZA2

Zat cair berat

Gambar LC.8 Dekanter 2 ZA1 = tinggi cairan berat dalam dekanter ZA2 = tinggi lubang keluar cairan berat ZB = tinggi cairan ringan dalam dekanter ZT = tinggi lubang keluar cairan ringan Kondisi operasi: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Tabel LC. 7 Komposisi umpan masuk Dekanter 2 (H-510) Lapisan

Laju alir

Fraksi

ρ

ρcampuran

Viskositas


Larutan Biodiesel-air-

(kg/jam)

mol

(kg/m3)

(kg/m3)

(cp)

29095,436

0,9806

991,7976

972,557

0,826

401,220

0,0194

813,634

15,7845

0,5694

29496,657

1

metanol-as.asetat Larutan metanol-airas.asetat Jumlah

988,3415

Viskositas campuran (µcamp) lnµcamp = 0,9806 ln 0,826 + 0,0194 ln 0,5694 = -0,1984 µcamp = 0,82 cp Lapisan Bawah (A) Terdiri dari Metanol-Asam Asetat-Air Laju alir A = 401,220 kg/jam ρA

= 813,634 kg/m3

Lapisan atas (B) Terdiri dari Metanol- Biodiesel-Asam Asetat-Air. Laju alir B = 29095,436 kg/jam ρB

= 991,7976 kg/m3

Perhitungan Waktu Pisah 100 μ t= ρA − ρB di mana:

t ρA, ρB µ

(McCabe,1994,hal:34)

= waktu pisah (jam) = densitas zat cair A dan B (kg/m3) = viskositas fase kontinu (cp)

Maka:

t=

100 (0,82) = 0,46 jam = 27,617 menit 991,7976 kg/m 3 − 813,634 kg/m 3

Desain tangki dekanter 29496,657 kg/jam x 0,46 jam f. Volume cairan = = 13,591 m3 3 988,3415 kg/m Separator 80 % penuh, maka volume dekanter yang dibutuhkan adalah


=

13,591 m3 = 16,988 m3 0,8

g. Diameter dan panjang shell -

Volume shell tangki (Vs)

Vs = 14 πDi 2 L; asumsi : L : Di = 3 : 1 Vs = 34 πDi 3 -


-

π 24

Di 3


Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve

V =

10 12

πDi 3

16,988 m3 =

10 12

πDi 3

Di = 1,865 m L = 5,596 m h. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,865 m Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup = i.

1  1,865   = 0,466 m  2 2 


Tebal shell tangki Volume cairan = 13,591 m3 Volume tangki= 16,988 m3 Tinggi cairan dalam tangki =

26,873 x 1,865 m = 2,95 m 16,988

Tekanan hidrostatik P = ρ x g x l = 988,3415 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,95 m = 28574,974 Pa = 28,575 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 28,575 kPa + 101,325 kPa = 129,899 kPa Faktor kelonggaran

= 20 %




Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki:

t=

PD (155,88 kPa) (1,865 m) = = 0,00417 m = 0,164 in SE − 0,6P (87218,714 kPa)(0,8) − 0,6(155,88 kPa) Faktor korosi = 1/4 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,164 in + 1/4 in = 0,4142 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in j.


Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas = ½ in.

Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair, ZT = 2,95 m Tinggi zat cair berat, ZA1 =

29095,436 x 2,95 m = 2,9098 m 29496,657

Dari Warren L.McCabe,1994 hal: 34 diperoleh: ZA1 =

Z A2 − Z T ( ρ B / ρ A ) 1− ρB / ρA

Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki ZA2 = ZA1 (1-ρB/ρA)+ZT(ρB/ρA) =2,9098 (1-

991,7976 991,7976 )+2,95( ) = 2,96 m 813,634 813,634

19. Evaporator (E –514) Fungsi

: menguapkan air yang terkandung dalam larutan Biodiesel

Jenis


Dipakai

: 19/16 in OD Tube 18 BWG, panjang 16 ft, 8 pass Fluida dingin :


= 29095,4 kg/jam

= 64143,8 lbm/jam



= 30°C

= 86°F


= 100°C

= 212°F

Fluida panas : Laju alir steam masuk

= 720,983 kg/jam

= 1589,48 lbm/jam


= 120 oC

= 248oF


= 120 oC

= 248oF


= 1587750 kJ/jam

= 1504976 Btu/jam

1.∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

t2 = 212°F

∆t1 = 36°F

T1 = 248°F


T2 = 248°F


T1 – T2 = 0°F LMTD =

t2 – t1 = 126°F

Selisih

Δt 2 − Δt 1 162 - 36 =  162   Δt  ln  ln 2   36   Δt 1 

R =

T1 − T2 0 = =0 126 t 2 − t1

S =

t 2 − t1 T1 − t 1

=

∆t2 = 162°F ∆t2 – ∆t1 = 126°F

= 83,7723 °F

126 = 0,78 162

R = 0, S = 0,78 diperoleh FT = 0,999

(Kern,1965)

Maka ∆t = FT × LMTD = 0,999× 83,7723 = 83,6885 °F Tc dan tc Tc =

T1 + T2 248 + 248 = = 248°F 2 2

tc =

t1 + t 2 86 + 212 = 2 2

= 149°F

2. Dalam perancangan ini digunakan evaporator dengan spesifikasi: -

Diameter luar tube (OD) = 1 9/19 in

-

Jenis tube

= 18 BWG, 8 pass

-

Pitch (PT)

= 1 1/4 in square pitch

-

Panjang tube (L)

= 16 ft


a.Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, evaporator untuk fluida dingin dan fluida panas aqueous solution, diperoleh UD = 50-125 faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 60 Btu/jam⋅ft2⋅°F b.Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q 1504976 Btu/jam = 302,442 ft2 = Btu U D × Δt 60 × 83,6885 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F


A 302,442 ft 2 = L × a " 16 ft × 0,3271 ft 2 /ft

(Kern, 1965) = 57,7886 buah

d. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 78 tube dengan ID shell 17,25 in. e. Koreksi UD A = L x Nt x a” = 16 ft x 78 x 0,327 ft2/ft = 408,221 ft2

UD =

Q 1504976 Btu/jam Btu = = 46,89768 2 A ⋅ Δt 408,221 ft × 83,6885 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida panas: sisi tube, steam masuk 3.

Flow area tube, at′ = 0,960 in2

at = 4.

N t × a 't 78 × 0,960 = = 0,065 ft 144 × n 144 × 8

(Kern,1965)

Kecepatan massa

Gt = 5.

(Kern,1965)

W 64143,8 lbm/jam = = 986827,7 lbm 2 2 0,065 ft jam ⋅ ft at

(Kern,1965)

Bilangan Reynold Pada Tc = 248°F µ = 0,13151 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern, 1965, untuk 1 1/4 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 1,11 in = 0,0925 ft

ID × G t 0,0925 × 986827,7 = = 176185 0,5181 µ Taksir jH dari Fig. 24, Kern,1965 diperoleh Re t =

6.

(Kern,1965)


jH = 350 pada Ret = 176185 7.

Pada Tc = 248 °F c = 0,45Btu/lbm⋅°F k = 0,065 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k 

1

3

 0,45 × 0,5181  =  0,065  

8.

k  c. µ  ϕ t = jH × ID ×  k   

9.

h io ϕt

hi

=

hi

ϕt

x

1

1

3

3

= 1,53075

= 350 ×

0,065 × 1,53075 = 376,482 0,0925

ID 1,1in = 376,482 x = 334,316 Btu/jam.ft2.F 1,25 in OD

10. Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1 hio =

hio

ϕt

(Kern, 1965)

× ϕ t = 334,316 × 1 = 334,316 Btu/jam.ft2.F

Fluida panas : sisi shell, steam masuk 3.Flow area shell as =

Ds × C ' × B 144 × PT

ft2 =

17,25 × 0,25 × 2 = 0,047917 ft 2 144 × 1,5625

(Kern, 1965)


= 2 in

PT = Tube pitch

= 1 9/16 in

C′ = Clearance

= PT – OD = 1 9/16 - 1 1/4 = 0,3125 in

4.Kecepatan massa w 1589.48 = = 33171,76 lbm G = s a 0,047917 jam ⋅ ft 2 s

(Kern, 1965)

5.Bilangan Reynold Pada tc = 149 °F µ = 0,13151 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft⋅jam Dari Fig. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1,3125 square pitch, diperoleh De = 0,95 in. De =0,95/12 = 0,0792 ft John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Re = s

D ×G e s = 0,0792 × 33171,76 = 5068,71 0,5181 µ

(Kern, 1965)

6. Pada tc = 153,23 °F c = 0,5 Btu/lbm⋅°F k = 0,094 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  7.

1

3

 0,5 × 0,5181  =   0,094 

1

(Kern, 1965)

k  c. µ  ϕs = jH × De ×  k   

1

3

= 40 ×

0,094 × 1,402013 = 66,5882 0,0792


ho = 9.

= 1,402013

jH = 40

ho 8.

3

ho

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕ s = 66,5882 × 1 = 66,5882



UC =


Rd =

U C − U D 55,52824 − 46,89768 = = 0,003314 U C × U D 55,52824 × 46,89768

(Kern,1965)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi evaporator dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, larutan masuk 1. untuk Res = 5068,71 f = 0,00035 ft2/in2

(Kern,1965)

s = 0,87 2. N + 1 = 12 ×

L 16 = 12 × = 96 2 B

(Kern,1965)

Ds = 17,25 / 12 = 1,4375 f ⋅ G s ⋅ D s ⋅ (N + 1) (0,00035)(33171,76 )2 (1)(16 ) = 0,00123 psi (Kern, 1965) 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D e ⋅ s ⋅ ϕ s 5,22 ⋅ 1010 (0,0792 )(0,87 )(1) 2

∆Ps =


∆Ps yang diperbolehkan ≤ 10 psi Pressure drop : sisi tube, steam 1.

Untuk Ret = 176185 f = 0,0015 ft2/in2

(Kern,1965)

s=1 2 (0,0015)(986827,7 )2 (16)(8) = 3,22694 psi f ⋅Gt ⋅L⋅n 2. ∆Pt = = 5,22 ⋅ 1010 (1,1)(1)(1) 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ ϕ t

(Kern,196 3.

Dari Fig. 27, Kern, 1965 pada Gt = 986827,7 diperoleh ∆Pr =

V2 = 0,013 2g'

4n V 2 (4).(8) = . .0,013 = 0,416 psi 1 s 2g'

∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 3,22694 psi + 0,416 psi = 3,64294 psi ∆PT yang diperbolehkan ≤ 10 psi Rancangan evaporator diterima

20. Cooler 3 (E –612) Fungsi

: menurunkan temperatur Biodiesel dari evaporator flash drum (E514) sebelum masuk ke tangki Biodiesel (E-613)

Jenis


Dipakai



= 5579,669 kg/jam


= 28°C

= 82,4°F


= 60°C

= 140°F

= 12300,9 lbm/jam

Fluida panas : Laju alir cairan masuk

= 10369,4 kg/jam o

= 22860,4 lbm/jam

o


= 100 C

= 212 F


= 30 oC

= 86 oF


= 1532383 kJ/jam = 1452496 BTU/jam



Fluida dingin

Selisih

T1 = 212°F


t2 = 140°F

∆t1 = 72°F

T2 = 86°F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 82,4°F

∆t2 = 3,6°F

t2 – t1 = 57,6°F

∆t2 – ∆t1 = -68,4°F

T1 – T2 = 126°F

LMTD =

Selisih

Δt 2 − Δt 1  Δt  ln 2   Δt 1 

=

- 68,4  3,6  ln   72 

= 22,83248 °F

R=

126 T1 − T2 = = 2,334375 57,6 t 2 − t1

S=

57,6 t 2 − t1 = = 0,4444 129,6 T1 − t 1

R = 2,334375 S = 0,4444 diperoleh FT = 0,997

(Kern,1965)

Maka ∆t = FT × LMTD = 0,997 × 22,83248 °F = 22,76398 °F Tc dan tc Tc =

T1 + T2 212 + 86 = = 149°F 2 2

tc =

t1 + t 2 82,46 + 140 = = 111,2°F 2 2



-

Jenis tube

= 12 BWG

-

Pitch (PT)

= 1 in square pitch

-

Panjang tube (L)

= 20 ft

a.Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler 3 untuk fluida dingin dan fluida panas organics solution, diperoleh UD = 50-125, faktor pengotor (Rd) ≥ 0,003 Diambil UD = 125 Btu/jam⋅ft2⋅°F b.Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q = U D × Δt

1452496 BTU/jam = 510,4541 ft2 Btu 125 × 22,764 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F


(Kern, 1965)


c. Jumlah tube, N t =

510,4541 ft 2 A = 130,0189 buah = L × a " 20 ft × 0,1963 t 2 /ft

d.Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 142 tube dengan ID shell 17,25 in. e. Koreksi UD A = L

x Nt x a”

= 20 ft x 142 x 0,1963 ft2/ft A = 557,492 ft2

1550799 Btu/jam Q Btu = = 120,748 2 A ⋅ Δt 557,492 ft × 22,764°F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

UD =


4.

5.


Nt × a t 144 × n

at =

142 × 0,182 = 0,022434 ft2 144 × 8

(Kern,1965) (Kern,1965)

Kecepatan massa

Gt =

W at

Gt =

12300,9 lbm/jam = 548316 lbm 2 2 jam ⋅ ft 0,022434 ft

(Kern,1965)

Bilangan Reynold Pada Tc = 149 °F µ = 0,1315 x 2,42 = 0,3181 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern, 1965, untuk 0,75 in OD, 12 BWG, diperoleh ID = 0,482/12 = 0,04

Re t = Re t =

ID × G t

µ

(Kern,1965)

0,04 × 548316 = 69190,03 0,31831

6.


7.

Pada Tc = 149°F


c = 0,5 Btu/lbm⋅°F k = 0,094 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  8.

1

3

1

 0,5 × 0,3183  3 =  = 1,19188  0,094 

k  c. µ  ϕt = jH × ID ×  k    hi

h

1

3

0,094

i ϕt = 300 × 0,04 ×1,19188 = 836,7874

9.

h io

ϕt

=

hi

ϕt

x

ID OD

= 836,7874 x

0,482 in = 537,7754 Btu/jam.ft2.F 0,75 in

10. Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

hio = hio

hio

ϕt

(Kern, 1965)

× ϕt

= 537,7754 × 1 = 537,7754 Btu/jam.ft2.F

Fluida dingin : sisi shell, fluida masuk 3.Flow area shell as =

Ds × C ' × B 2 ft 144 × PT

(Kern, 1965)


= 2 in

PT = Tube pitch

= 1 in

C′ = Clearance

= PT – OD = 1 – 0,75 = 0,25 in

aS =

17,25 × 0,25 × 2 = 0,0599 ft2 144 ×1

4. Kecepatan massa John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

w G = s as Gs =

(Kern, 1965)

22268,8 0,0599

= 371792

lbm jam ⋅ ft 2

5.Bilangan Reynold Pada Tc = 149°F µ = 0,214 x 2,42 = 0,5181 lbm/ft⋅jam Dari Fig. 28, Kern, untuk 0,75 in dan 1 square pitch, diperoleh De = 0,95 in. De =0,95/12 = 0,07917 ft Res =

D × Gs e μ

Re s =

0,0792 × 371792 = 56810,5 0,5181

(Kern, 1965)

6. Pada tc = 111,2°F c = 0,45 Btu/lbm⋅°F k = 0,065 Btu/hr.ft.0F

 c. µ     k  7.

1

3

1

 0,45 × 0,5181  3 =  = 1,5307499 0,065  

jH = 250

(Kern, 1965)

k  c. µ  ϕ s = jH × De ×  k    ho

ho

1

3

0,065

ϕ s = 250 × 0,0792 × 1,5307499 = 314,207

8.


ho =

ho

ϕs

(Kern, 1965)

× ϕs

ho = 314,207× 1 = 314,207 9.


UC =


(Pers. 6.38, Kern,1965) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

10. Faktor pengotor, Rd

U C − U D 198,33 − 119,2238 = U C × U D 198,33 × 119,2238

Rd =

= 0,0033

(Kern,1965)


(Kern,1965)

s = 0,87 2. N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

(Kern,1965)

20 = 120 2

Ds = 17,25 / 12 = 1,4375 f ⋅ G s ⋅ Ds ⋅ (N + 1) = Δ 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ ϕs 2

∆Ps

(0,0016)(381669)2 (1,4375)(120) 5,22 ⋅10 10 (0,95)(0,87 )(1)

∆Ps = ∆Ps

(Kern, 1965)

= 0,10805 psi


Untuk Ret = 73872,7 f = 0,001 ft2/in2

(Kern,1965)

s=1 f ⋅Gt ⋅L⋅n = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ ϕ t 2

2.

∆Pt

=

(Kern,1965)

(0,001)(585425,4)2 (20)(8) 5,22 ⋅1010 (0,0443)(1)(1)

∆Pt = 1,9119 psi 3.



V2 = 0,01 2g'


4n V 2 . s 2g'

∆Pr =

(4).(8) .0,01 1

=

∆Pr = 0,32 psi ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 1,9119 psi + 0,32 psi ∆PT = 2,2319 psi ∆PT yang diperbolehkan ≤ 10 psi Rancangan untuk cooler 3 dapat diterima

21. Tangki Biodiesel (F-614) Fungsi

: menyimpan Biodiesel pada 30oC; 1 atm

Bentuk


Bahan


Jenis sambungan

: double welded butt joints

Jumlah

: 10 unit


= 30oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas

= 894,861 kg/m3

Laju alir Biodiesel

= 10101,05007 kg/jam


= 7 hari

Faktor kelonggaran

= 20%

Perhitungan :  Volume Tangki a. Volume larutan, Vl =

10101,05007 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari = 189,63 m3 10 x 894,891 kg/jam = (1+0,2) x 189,63 m3 = 227,555 m3

Volume tangki, Vt e. Diameter dan tinggi shell

- Volume shell tangki (Vs) Vs =

1 4

πDi2Hs

;

asumsi: Di : Hs = 1 : 3


Vs =

3 4

π Di3

(Perry&Green, 1999)

- Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 2 π 2 1 π Di Hh = Di = Di3 6 6 4 24

(Perry&Green, 1999)

- Volume tangki (V) V = Vs + Ve = 227,555 m3 =

19 24

19 24

π Di3

π Di3

Di = 4,507 m

= 177,434 in

Hs = 13,52 m

= 532,302 in

c. Tebal shell tangki t=

PR + n. C 2E − 0,6P

(Perry&Green, 1999)

dimana: t

= tebal shell (in)

P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = Allowable stress (psia) E = joint efficiency C = corrosion allowance (in/tahun) n

= umur alat (tahun)

Volume larutan

= 189,63 m3

Volume tangki

= 227,555 m3

Tinggi larutan dalam tangki =

189,63 x 13,52 m = 11,266 m 227,555

Tekanan hidrostatik P

= ρ x g x l = 894,861 kg/m3x 9,8 m/det2 x 11,266 m = 98805,02 Pa = 14,33 psia

Faktor kelonggaran

= 20%

Maka, Pdesain

= (1,2) P operasi = 1,2 (14,696 + 14,33) = 34,832 psia

- Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C - Allowable working stress (S)

: 13700 psia



- Joint efficiency (E)

: 0,85


- Corrosion allowance (C)

: 0,002 in/tahun

(Perry&Green, 1999)

Tebal shell tangki: t=

34,832 psia x 177,434 PR +10(0,002 in) + n. C = 2SE − 0,6P 2 x 13700 psia x 0,85 − 0,6 x 34,832 psia = 0,286 in Tebal shell standar yang digunakan 0,5 in


f. Tebal tutup tangki Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C)

: 0,002 in/tahun

(Perry&Green,1999)

- Allowable working stress (S)

: 13700 psia


- Efisiensi sambungan (E)

: 0,85

- Umur alat (A) direncanakan

: 10 tahun

- Tebal head (dh) = Dimana:

dh =

P x Di + (C x A) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 2004)

dh

= tebal dinding head (tutup tangki) (in)

P

= tekanan desain (psia)

Di

= Diameter tangki (in)

S

= stress yang diizinkan

E

= efisiensi pengelasan

34,832 x 177,434 + 10(0,002 in) 2 x 13700 x 0,85 − 0,2 x 34,832

Dipilih tebal head standar 0,5 in

= 0,285 in


g. Diameter dan tinggi tutup Untuk tebal shell kecil dari 1 in, Diameter = Di + Di/42 + 2sf + 2/3 icr Dimana:

Di = diameter tangki, in Sf = panjang straight-flange, in Icr = inside-corner radius, in

Dari Tabel 5.6 Brownell diperoleh tebal shell 1 18 in : sf = 1 1 2 - 4dipilih 1 1 2 ; icr = 3


Maka Dh = 177,434 +

177,434 2 + 2 x 1 1 2 + ( x 3 ) = 186,66 in = 4,741 m 3 42

Asumsi Hh : Di

=1:4

Tinggi tutup

=

1 4,507 1 D ( ) = ( ) = 1,126 m = 50,886 in 2 2 2 2

Tinggi total tangki = 13,52 m + 1,126 m = 14,646 m

22. Pompa Katalis (L-117) Fungsi

: Memompa katalis (F-116) kedalam reaktor (R-210)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - P = 1 atm - T = 300C Laju alir massa F

= 189,52157 kg/jam

Densitas

= 860,856 kg/m3

= 53,74324008 lbm/ft3

Viskositas

= 0,6187 cp

= 0,0004157 lbm/ft.s

Laju alir volumetric, Q =

189,52157 kg / jam x 2,2046lbm / 1kg = 0,00216 ft3/s 3 53,74324008 lbm / ft x3600 s / jam

Design pompa : Dopt

= 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,00216)0,45 (53,74324008)0,13 = 0,41349442 in (Peter’s,1980)

Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: ½ in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 0,622 in

= 0,05183 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,84 in

= 0,07 ft

Inside sectional area

: 0,00211 ft2

Kecepatan linear, V = Q/A =

Bilangan Reynold : NRe

0,00216 ft 3 / s = 1,0235 ft/s 0,00211 ft 2

(53,7432 lbm / ft 3 ))(1,0235 ft / s )(0,05183 ft ) = ρVD/µ = 0,0004157 lbm / ft.s


= 6857,45935 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε/D = 0,03

(Foust,1980)

Pada NRe = 6857,45935 dan ε/D = 0,03 maka harga f = 0,063

(Foust,1980)

Panjang ekivalen pipa ½ in sch 40 :

(Foust,1980)

1 Sharp edge entrance (L/D=18); k = 0,5

L = 0,5 x 18 x 0,05183 = 0,466 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,05183 = 3,1098 ft

1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13

L = 1 x 13 x 0,05183

= 0,674 ft

Pipa lurus

L

= 20 ft

1 Sharp edge exit (L/D =36);k=1

L = 1 x 36 x 0,05183 = 1,866 ft ∑L = 26,116 ft

Total friction loss : ∑ F =

fV 2 ∑ L 2g c D

=

(0,063)(1,0235) 2 (26,116) = 0,5168 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,05183) (Foust,1980)

Tekanan pada tangki katalis (F-116) P1

= 3716,3116 lbf/ft2

= 25,8072 psi

Tekanan pada reaktor (R-210) P2

= 151,013 kPa

∆P = P2 – P1

∆P

ρ

=

= 3153,906505 lbf/ft2

= 3153,906505 lbf/ft2 - 3716,3116 lbf/ft2 = -562,4051 lbf/ft2

- 562,4051 lbf/ft 2 = -10,464667 ft.lbf / lbm 53,7432 lbm/ft3

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft Static head, ∆z Ws = Δz

g ∆v 2 = 15 ft ⋅ lb f / lbm ; Velocity head, =0 ; 2 gc gc

g Δv 2 ΔP + + + F = 15 + 0 - 10,464667 + 0,5168 = 5,5168 ft ⋅ lbf /lb m gc 2 gc ρ

Tenaga pompa, P=

Ws Q ρ (5,5168)(0,00216 )(53,74324008) = = 0,0011644 hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,0011644 = 0,001455 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga 1/8 hp.

23. Pompa Mixer (L-118) Fungsi

: Memompa campuran dari mixer (M-110) kedalam reaktor (R-210)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 14863,21488 kg/jam

Densitas

= 812,2604 kg/m3

= 50,70941677 lbm/ft3

Viskositas

= 0,795 cp

= 0,0005342 lbm/ft.s


14863,21488 kg / jam x 2,2046lbm / 1kg = 0,1794 ft3/s 3 50,70941677 lbm / ft x3600s / jam

Design pompa : Dopt

= 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,1794)0,45 (50,70941677)0,13 = 2,99859453 in (Peter’s,1980)


: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

= 0,256 ft

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in

= 0,291 ft


: 0,0513 ft2


0,1794 ft 3 / s = 3,496 ft/s 0,0513 ft 2

Bilangan Reynold : NRe = ρVD/µ =

(50,7094 lbm / ft 3 ))(3,496 ft / s )(0,256 ft ) 0,0005342 lbm / ft.s


(Foust,1980)


Pada NRe = 84853,1772 dan ε/D = 0,00035 maka harga f = 0,021 Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :

(Foust,1980) (Foust,1980)


L = 0,5 x 24 x 0,256 = 3,072 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,256

= 15,36 ft


L = 1 x 13 x 0,256

= 3,328 ft

Pipa lurus

L

1 Sharp edge exit (L/D = 54);k=1

L = 1 x 54 x 0,256

= 20 ft = 13,824 ft ∑L = 55,584 ft

Total friction loss : ∑F=

fV 2 ∑ L 2g c D

=

(0,0006)(3,496) 2 (55,584) = 0,00707 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,256) (Foust,1980)

Tekanan pada Mixer (M-110) P1

= 3162,6364 lbf/ft2

= 151,431 kPa

Tekanan pada Reaktor (R-210) P2

= 151,013 kPa

∆P = P2 – P1 ∆P

ρ

=

= 3153,90651 lbf/ft2

= 3153,90651 lbf/ft2 - 3162,6364 lbf/ft22 = 8,72989 lbf/ft2

8,72989 lbf/ft 2 = 0,1721552 ft.lbf / lbm 50,70941677 lbm/ft 3

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

g ∆v 2 Static head, ∆z = 15 ft ⋅ lb f / lbm ; Velocity head, =0 2 gc gc Pressure head, Ws = Δz

∆P

ρ

= -1,5440497

g Δv 2 ΔP + + + F = 15 + 0 + 0,1721552 + 0,00707 = 15,18 ft ⋅ lbf /lb m gc 2 gc ρ

Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (15,18)(0,1794 )(50,7094 ) = = 0,251 hp 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,251 = 0,314 hp 0,8


Maka dipilih pompa dengan tenaga ½ hp.

24. Pompa Reaktor (L-211) Fungsi

: Memompa campuran dari reaktor (R-210) ke separator (S-212)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


= 15052,84097 kg/jam

Densitas

= 814,2609 kg/m3

= 50,83430799 lbm/ft3

Viskositas

= 0,788 cp

= 0,0005295 lbm/ft.s



Design pompa : Dopt = 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,181342)0,45 (50,83430799)0,13 = 3,0143 in (Peter’s,1980) Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3,5 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,548 in

= 0,2956 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in

= 0,333 ft


: 0,0687 ft2


0,181342 ft 3 / s = 2,6395 ft/s 0,0687 ft 2



= 74919,6799 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε/D = 0,0005 (Foust,1980) Pada NRe = 74919,6799 dan ε/D = 0,00035 maka harga f = 0,021 (Foust,1980)


Panjang ekivalen pipa 3,5 in sch 40 :

(Foust,1980)


L = 0,5 x 28 x 0,2956 = 4,1384 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,2956 = 17,736 ft


L = 1 x 13 x 0,2956 = 3,8428 ft

Pipa lurus

L = 20 ft


L = 1 x 58 x 0,2956

= 17,145 ft ∑L = 62,862 ft

Total friction loss : ∑F =

fV 2 ∑ L 2g c D

=

(0,021)(2,6395) 2 (62,862) = 0,483 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2956) (Foust,1980)

Tekanan pada reaktor (R-210) P1

= 151,013 kPa

= 3153,906505 lbf/ft2

Tekanan pada separator (S-212) P2 ∆P = P2 – P1

∆P

ρ

=

= 173,586 kPa

= 3625,34361 lbf/ft2

= 3625,34361 lbf/ft2 - 3153,906505 lbf/ft2 = 471,4371 lbf/ft2


Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft Static head, ∆z Ws = Δz

g ∆v 2 ; Velocity head, = 15 ft ⋅ lb f / lbm =0 2 gc gc


Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (24,76)(0,181342)(50,8343) = = 0,415 hp 550 550


0,415 = 0,5187 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga ¾ hp.


25. Pompa Separator 1 (L-213) Fungsi

: Memompa gliserol dari separator (S-212) ke tangki gliserol (F-214)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 300C Laju alir massa F

= 2305,475787 kg/jam

Densitas

= 1203,475 kg/m3

= 75,13294425 lbm/ft3

Viskositas

= 3,228 cp

= 0,0021691 lbm/ft.s




: 1¼ in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,38 in

= 0,115 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,66 in

= 0,14 ft


: 0,0104 ft2

0,0188 ft 3 / s Kecepatan linear, V = Q/A = = 1,807 ft/s 0,0104 ft 2 Bilangan Reynold : NRe = ρVD/µ =

(75,1329 lbm / ft 3 ))(1,807 ft / s )(0,115 ft ) 0,0021691lbm / ft.s


(Foust,1980)


Pada NRe = 7196,96863 dan ε/D = 0,0014 maka harga f = 0,034 Panjang ekivalen pipa 1¼ in sch 40 :

(Foust,1980) (Foust,1980)


L = 0,5 x 24 x 0,115 = 1,38 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,115

= 9,3 ft


L = 1 x 13 x 0,115

= 1,495 ft

Pipa lurus

L


L = 1 x 48 x 0,115

= 20 ft = 5,52 ft ∑L = 37,695 ft


fV 2 ∑ L 2g c D

=

(0,034)(1,807) 2 (37,695) = 0,5655 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,115) (Foust,1980)

Tekanan pada separator (S-212) = 3625,34361lbf/ft2

P1 = 173,586 kPa

Tekanan pada tangki gliserol (F-214) P2

= 32,942 psi

∆P = P2 – P1 ∆P

ρ

=

= 4743,7435 lbf/ft2

= 4743,7435 lbf/ft2- 3625,34361lbf/ft2 = 1118,39989 lbf/ft2

1118,39989 lbf/ft 2 = 14,8856124 ft.lbf / lbm 75,13294425 lbm/ft3


g ∆v 2 Static head, ∆z = 15 ft ⋅ lb f / lbm ; Velocity head, =0 2 gc gc Ws = Δz


Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (30,45)(0,0188)(75,1329) = = 0,0782 hp 550 550


0,0782 = 0,0977 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga 1/8 hp. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

26. Pompa Separator 2 (L-215) Fungsi

: Memompa metil ester dari separator (S-212) ke flash drum (V-310)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 12747,36518 kg/jam

Densitas

= 835,754 kg/m3

= 52,17612222 lbm/ft3

Viskositas

= 0,4017 cp

= 0,0002699 lbm/ft.s


12747,36518 kg / jam x 2,2046lbm / 1kg = 0,14961 ft3/s 52,17612222 lbm / ft 3 x3600s / jam

Design pompa : Dopt

= 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13

(Peter’s,1980)

= 3,9 (0,14961)0,45 (53,70542)0,13 = 2,774 in


: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

= 0,2556 ft

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in

= 0,2916 ft


: 0,0513 ft2


0,14961 ft 3 / s = 2,9165 ft/s 0,0513 ft 2




= 144123,025 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε/D = 0,0006 (Foust,1980) Pada NRe = 144123,025 dan ε/D = 0,0006 maka harga f = 0,0159 (Foust,1980) Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :

(Foust,1980)


L = 0,5 x 28 x 0,2556 = 3,5784 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,2556

= 15,336 ft


L = 1 x 13 x 0,2556

= 3,323 ft

Pipa lurus

L

= 20 ft


L = 1 x 54 x 0,2556

= 13,8024 ft ∑L = 56,0398 ft


fV 2 ∑ L

(Foust,1980)

2g c D

(0,0159)(2,9165) 2 (56,0398) = = 0,46 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2556) Tekanan pada separator (S-212) P1

= 3625,34361 lbf/ft2

= 173,586 kPa

Tekanan pada flash drum (V-310) P2

= 23,1796 psi

∆P = P2 – P1

= 3337,9296 lbf/ft2

= 3337,9296 lbf/ft2 - 3625,34361 lbf/ft2 = -359,02751 lbf/ft2

∆P

- 287,41401 lbf/ft 2 = = -5,5085353 ft.lbf / lbm ρ 52,1761 lbm/ft 3

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft Static head, ∆z Pressure head,

g ∆v 2 = 15 ft ⋅ lb f / lbm ; Velocity head, =0 2 gc gc

∆P

ρ

= -6,8810692


Ws = Δz


Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (9,9523)(0,14961)(52,17612222 ) = = 0,14125 hp 550 550


0,14125 = 0,1765 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga ¼ hp.

27. Pompa Flash Drum 1 (L-217) Fungsi

: Memompa methanol dari flash drum (V-310) ke tangki methanol (F-313)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 2377,962752 kg/jam

Densitas

= 807,877 kg/m3

= 50,43576111 lbm/ft3

Viskositas

= 0,5183 cp

= 0,0003483 lbm/ft.s



Design pompa : Dopt = 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,0289)0,45 (75,13294425)0,13 = 1,31717306 in (Peter’s,1980)


: 1,5 in

Schedule number

: 40


Diameter dalam (ID)

: 1,61 in

Diameter Luar (OD)

: 1,9 in



= 0,15833 ft

: 0,01414 ft


= 0,13416 ft 2

0,0289 ft 3 / s = 2,0419 ft/s 0,01414 ft 2

(50,43576 lbm / ft 3 ))(2,0419 ft / s )(0,13416 ft ) = ρVD/µ = 0,0003483 lbm / ft.s = 39671,3641

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε/D = 0,0013

(Foust,1980)


(Foust,1980)


(Foust,1980)


L = 0,5 x 24 x 0,13416 = 1,60992 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,13416

= 8,0496 ft


L = 1 x 13 x 0,13416

= 1,744 ft

Pipa lurus

L

= 20 ft


L = 1 x 48 x 0,13416

= 6,44 ft ∑L = 37,8432 ft

fV 2 ∑ L

(0,025)(2,0419) 2 (37,8432) Total friction loss : ∑F = = = 0,457 ft.lbf/lbm 2g c D (2)(32,174)(0,13416) (Foust,1980) Tekanan pada flash drum (V-310) = 3337,9296lbf/ft2

P1 = 23,1796 psi

Tekanan pada tangki metanol (F-313) P2

= 35,825 psi

∆P = P2 – P1

∆P

ρ

=

= 5158,9039 lbf/ft2

= 5158,9039 lbf/ft2- 3337,9296lbf/ft2 = 1820,9743 lbf/ft2





Static head, ∆z

Pressure head,

∆P

= 56,4178754

ρ

g Δv 2 ΔP Ws = Δz + + + F = 15 + 0 + 36,10482441 + 0,457 = 51,562 ft ⋅ lbf /lb m gc 2 gc ρ Tenaga pompa, P =

Ws Q ρ (51,562 )(0,0289 )(50,43576111) = = 0,1366 hp 550 550


0,1366 = 0,1708 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga ¼ hp.

28. Pompa Flash Drum 2 (L-219) Fungsi

: Memompa larutan Biodiesel dari flash drum (V-310) ke tangki washing 1 (E-316)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 10369,40243 kg/jam

Densitas

= 835,754 kg/m3

= 52,17612222 lbm/ft3

Viskositas

= 0,40174 cp

= 0,0002700 lbm/ft.s


10369,40243 kg / jam x 2,2046lbm / 1kg = 0,1217 ft3/s 52,17612222 lbm / ft 3 x3600s / jam


: 3 in


Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

= 0,2556 ft

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in

= 0,29166 ft


: 0,0513 ft2

0,1217 ft 3 / s Kecepatan linear, V = Q/A = = 2,3724 ft/s 0,0513 ft 2 (52,17612 lbm / ft 3 ))(2,3724 ft / s )(0,2556 ft ) 0,00027 lbm / ft.s

Bilangan Reynold : NRe = ρVD/µ = = 117225,86


(Foust,1980)


(Foust,1980)

Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :

(Foust,1980)


L = 0,5 x 28 x 0,2556= 3,5784 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,2556 = 15,336 ft


L = 1 x 13 x 0,2556 = 3,3228 ft

Pipa lurus

L


L = 1 x 54 x 0,2556

= 20 ft = 13,8024 ft ∑L = 56,0396 ft


fV 2 ∑ L 2g c D

=

(0,02)(2,3724) 2 (56,0396) = 0,383 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,2556) (Foust,1980)

Tekanan pada flash drum (V-310) = 3337,9296 lbf/ft2

P1 = 23,1796 psi

Tekanan pada tangki washing 1 (E-316) P2

= 145,964 psi

∆P = P2 – P1

∆P

ρ

=

= 3048,45814 lbf/ft2

= 3048,45814 lbf/ft2- 3337,9296 lbf/ft2 = -289,47146 lbf/ft2

- 289,47146 lbf/ft 2 = -5,5479681 ft.lbf / lbm 52,17612222 lbm/ft 3




Static head, ∆z

∆P

Pressure head, Ws = Δz

= -7,9915679

ρ


Tenaga pompa, P=

Ws Q ρ (9,83)(0,1217 )(52,17612222 ) = = 0,11353 hp 550 550


0,11353 = 0,142 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga ½ hp.

29. Pompa Washing Tank 1 (L-319) Fungsi

: Memompa campuran dari washing tank 1 (E-316) ke tangki dekanter (H-410)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


= 20268,4315 kg/jam

Densitas

= 982,3033 kg/m3

= 61,32519502 lbm/ft3

Viskositas

= 0,4353 cp

= 0,0002925 lbm/ft.s



Design pompa : Dopt

= 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,2024)0,45 (61,32519502)0,13 = 3,24527494 in (Peter’s,1980)

Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Ukuran nominal

: 3,5 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in

= 0,33333 ft


: 0,0687 ft2


0,2024 ft 3 / s = 2,94613 ft/s 0,0687 ft 2


(61,32519502 lbm / ft 3 ))(2,94613 ft / s )(0,29566 ft ) = 182614,447 0,0002925 lbm / ft.s

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε/D = 0,0005 (Foust,1980) Pada NRe = 182614,447 dan ε/D = 0,0005 maka harga f = 0,02

(Foust,1980)


(Foust,1980)


L = 0,5 x 28 x 0,296 = 4,144 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,296

= 17,76 ft


L = 1 x 13 x 0,296

= 1,85 ft

Pipa lurus

L


L = 1 x 58 x 0,296

= 20 ft = 17,17 ft ∑L = 60,922 ft


=

fV 2 ∑ L

(Foust,1980)

2g c D

(0,02)(0,2024) 2 (60,922) = 0,00262 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,296)

Tekanan pada Washing Tank I (E-316) P1

= 3048,45814 lbf/ft2

= 145,964 kPa

Tekanan pada dekanter (H-410) P2 = 139,996 kPa ∆P = P2 – P1

= 2923,81646 lbf/ft2 = 2923,81646 lbf/ft2 - 3048,45814 lbf/ft2 = -124,64168 lbf/ft2


∆P

ρ

=


Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft Static head, ∆z

g = 15 ft ⋅ lb f / lbm gc

∆v 2 Velocity head, =0 2 gc Ws = Δz


Tenaga pompa, P=

Ws Q ρ (12,97 )(0,2024)(61,32519502) = = 0,293 hp 550 550


0,293 = 0,366 hp 0,8

Maka dipilih pompa dengan tenaga 1/5 hp.

30. Pompa Dekanter 1 (L-413) Fungsi

: Memompa metil ester dari dekanter (H-410) ke washing tank 2 (E414)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


= 19597,62825 kg/jam

Densitas

= 990,232 kg/m3

= 61,82018376 lbm/ft3

Viskositas

= 0,77415 cp

= 0,0005202 lbm/ft.s



Design pompa : John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Dopt

= 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,1941)0,45 (61,82018376)0,13 = 3,1882824 in (Peter’s,1980)


: 3,5 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,548 in

= 0,296 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in

= 0,33333 ft


: 0,0687 ft2


0,1941 ft 3 / s = 2,826 ft/s 0,0687 ft 2


(61,820 lbm / ft 3 ))(2,826 ft / s )(0,29566 ft ) = ρVD/µ = 0,0005202 lbm / ft.s

= 99284,6375

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε/D = 0,0005 (Foust,1980) Pada NRe = 99284,6375 dan ε/D = 0,0005 maka harga f = 0,021 (Foust,1980) Panjang ekivalen pipa 3,5 in sch 40 :

(Foust,1980)


L = 0,5 x 28 x 0,296 = 4,144 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,296

= 17,76 ft


L = 1 x 13 x 0,296

= 3,848 ft

Pipa lurus

L


L = 1 x 58 x 0,296

= 20 ft = 17,168 ft ∑L = 62,92 ft


=

fV 2 ∑ L 2g c D

(Foust,1980)

(0,021)(2,826) 2 (62,92) = 0,554 ft.lbf/lb (2)(32,174)(0,296)

Tekanan pada dekanter (H-410) P1 = 139,996 kPa

= 2923,81646 lbf/ft2

Tekanan pada tangki washing tank (E-414) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

P2

= 148,663 kPa

∆P = P2 – P1

= 3104,826755 lbf/ft2

= 3104,826755 lbf/ft2- 2923,81646 lbf/ft2

= 181,010295 lbf/ft2 ∆P

ρ

=




Velocity head,

∆v 2 =0 ; 2 gc

g Δv 2 ΔP Ws = Δz + + + F = 15 + 0 + 2,92801289 + 0,554 = 18,482 ft ⋅ lbf /lb m gc 2 gc ρ Tenaga pompa, P=

Ws Q ρ (18,482 )(0,1941)(61,82018376 ) = = 0,4032 hp 550 550


0,4032 = 0,504 hp 0,8


31. Pompa Washing Tank 2 (E-414) Fungsi

: Memompa metil ester dari washing tank (E-414) ke dekanter 2 (H510)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 3 unit


= 29496,65732 kg/jam

Densitas

= 996,1496 kg/m3

= 62,1896 lbm/ft3


Viskositas

= 1,1763 cp


= 0,0007904 lbm/ft.s

29496,65732 kg / jam x 2,2046lbm / 1kg = 0,29046 ft3/s 3 62,1896 lbm / ft

Design pompa : Dopt

= 3,9 (qf)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,29046)0,45 (62,1896)0,13 = 3,82503071 in (Peter’s,1980)


: 4 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 4,026 in

= 0,3355 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,5 in

= 0,375 ft


: 0,0884 ft2 0,29046 ft 3 / s = 3,286 ft/s 0,0884 ft 2

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

(62,1896 lbm / ft 3 ))(3,286 ft / s )(0,3355 ft ) = ρVD/µ = = 86726,7345 0,0007904 lbm / ft.s


(Foust,1980)

Pada NRe = 86726,7345 dan ε/D = 0,00035 maka harga f = 0,021 (Foust,1980) Panjang ekivalen pipa 4 in sch 40 :

(Foust,1980)


L = 0,5 x 30 x 0,3355 = 5,0325 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,3355

= 20,13 ft


L = 1 x 13 x 0,3355

= 4,3615 ft

Pipa lurus

L

= 20 ft


L = 1 x 60 x 0,3355

= 20,13 ft ∑L = 69,654 ft


fV 2 ∑ L 2g c D

=

(0,021)(3,286) 2 (69,654) = 0,7316 (2)(32,174)(0,3355)

ft.lbf/lbm (Foust,1980) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tekanan pada washing tank 2 (E-414) = 3104,826755 lbf/ft2

P1 = 148,663 kPa

Tekanan pada dekanter 2 (H-510) P2

= 155,88 kPa

∆P = P2 – P1

= 3255,5538 lbf/ft2

= 3255,5538 lbf/ft2 lbf/ft2- 3104,826755 lbf/ft2 = 150,727045 lbf/ft2

∆P

ρ

=




∆v 2 Velocity head, =0 ; 2 gc Ws = Δz


Tenaga pompa, P=

Ws Q ρ (15,507 )(0,29046 )(62,18961953) = = 0,509 hp 550 550


0,509 = 0,6366 hp 0,8


32. Pompa Dekanter 2 (L-611) Fungsi

: Memompa metil ester dari dekanter (H-510) ke tangki metil ester (F-614)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit



= 29095,43645 kg/jam

Densitas

= 991,7976 kg/m3

= 61,91792417 lbm/ft3

Viskositas

= 1,1763 cp

= 0,0007904 lbm/ft.s


29095,43645 kg / jam x 2,2046lbm / 1kg = 0,2877 ft3/s 3 61,91792417 lbm / ft


: 4 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 4,026 in

= 0,3355 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,5 in

= 0,375 ft


: 0,0884 ft2


0,2877 ft 3 / s = 3,25529 ft/s 0,0884 ft 2


(61,9179 lbm / ft 3 ))(3,25529 ft / s )(0,3355 ft ) = ρVD/µ = = 85547,0546 0,00079045 lbm / ft.s


(Foust,1980)

Pada NRe = 85547,0546 dan ε/D = 0,00045 maka harga f = 0,021 (Foust,1980) Panjang ekivalen pipa 6 in sch 40 :

(Foust,1980)


L = 0,5 x 30 x 0,3355 = 5,0325 ft

2 elbow 90°, (L/D) = 30

L = 2 x 30 x 0,3355

= 20,13 ft


L = 1 x 13 x 0,3355

= 4,3615 ft

Pipa lurus

L

= 20 ft


L = 1 x 60 x 0,3355

= 20,13 ft


∑L = 69,654 ft Total friction loss : ∑ F =

fV 2 ∑ L

(Foust,1980)

2g c D

(0,021)(3,25529) 2 (69,654) = 0,718 ft.lbf/lbm (2)(32,174)(0,3355)

=

Tekanan pada dekanter 2 (H-510) = 3255,5538 lbf/ft2

P1 = 155,88 psi

Tekanan pada tangki Biodiesel (F-614) P2

= 34,832 psi

∆P = P2 – P1

= 5015,909 lbf/ft2

= 5015,909 lbf/ft2- 3255,5538 lbf/ft2 = 150,727045 lbf/ft2

∆P

ρ

=




Velocity head,

∆v 2 =0 ; 2 gc

Ws = Δz


Tenaga pompa, P=

Ws Q ρ ( 18,152)(0,2877 )(61,91792417 ) = = 0,588 hp 550 550


0,588 = 0,735 hp 0,8



LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

1. Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar screen

Jumlah

:1

Material

: Stainless steel

 Dimensi bar screen Temperatur air

= 30°C

Densitas air (ρ)

= 997,08 kg/m3

Laju alir massa (F)

= 10417,848 kg/jam

Laju alir volume (Q) = 10417,848

(Geankoplis, 1997)

kg 1 m3 1 jam × × jam 997,08 kg 3600 s

= 0,003537 m3/s = 0,12491 ft3/s Diperoleh ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30° Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = 1 m John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Lebar screen

= 1m 1000

1000

20

5

Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas) LD-1 Misalkan, jumlah bar = x, maka: 20x + 20 (x + 1) = 1000 40x = 980 x = 24,5 ~ 25 buah Luas bukaan, A2 = 20×(25 + 1)×1000 = 520000 mm2 = 0,52 m2 Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat Q2 0,124912 Head loss (∆h) = = 2 2 2 × 9,8 × 0,62 × ((1 − 0,3) × 0,52) 2 2 g Cd A2 = 1,6689.10-5 m dari air = 0,016689 mm dari air

2. Pompa Screening (PU-01) Fungsi

: Memompa air sungai ke bak pengendapan

Jenis

: Sentrifugal aliran radial

Material : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 unit Laju alir, F

= 10417,848 kg/jam

Suhu operasi

= 30oC

Densitas Fluida,

= 997,08 kg/m3 (62,2480 lb/ft3)

(Geankoplis, 1997)

Viskositas fluida,

= 0,8007 cP ( 5,388 ×10 −4 lbm/ft.s)

(Geankoplis, 1997)

 Spesifikasi pipa John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Laju volumetric, Q = 0,125 ft3/s Diam. Optimum, Do = 3,9 × Q 0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,125) 0,45 × (62,2480) 0,13 = 2,6167 in.

(Timmerhouse, 1980)


: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

= 0,256 ft

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in

= 0,291 ft


: 0,0513 ft2

Kecepatan linear, v =

0,125 Q = = 2,43488 ft/s a" 0,0513

Bil. Reynold, Re

ρ v d i 62,2480 × 2,43488 × 0,256 = = 72017,1288 µ 5,388 × 10− 4

=

Dari Figure 2.10.3 Gean Koplis (1983): Digunakan material pipa berupa comercial steel Faktor roughness,

= 4,6.10-5 m

ε

4,6.10−5 = = 0,0001799 ; Friction Factor, f Relative roughness = 0,256 di

= 0,02

 Perhitungan ekivalensi pemipaan Pipa lurus

= 30 ft

Dari Appendik C, Alan Foust (1980): 1 gate valve fully open (L/D = 13)

= 1×13×0,256

= 3,323 ft

3 elbow 900 standard (L/D = 30)

= 3×30×0,256

= 23,01 ft

Sharp edge entrance (k = 0,5; L/D = 28)

= 0,5×28×0,256

= 3,5793 ft

Pipe exit (k = 1; L/D = 54)

= 1×54×0,256

= 13,806 ft

Total ekivalensi pemipaan, ΣL

= 73,719 ft

Faktor gesekan, Ff = f

(2,43488) 2 × 73,719 v 2 ΣL = (0,02) = 0,5314 ft.lbf/lbm 2 × 32,17 × 0,256 2 gc di

 Perhitungan daya pompa Efisiensi motor, η

= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 30 ft Beda tekanan, ΔP

= 0 Psi


Kerja pompa, Wf

=

Daya pompa, P

=

∆P

ρ

+ ∆z

Wf ρ Q 550η

g + F f = 0 + 30×1 + 0,5314 = 30,5314 ft.lbf/lbm gc

=

30,5314 × 62,2480 × 0,125 550 × 0,85

= 0,5081 Hp (dipakai pompa ¾ Hp)

3. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah

:1

Bentuk

: bak dengan permukaan persegi

Bahan kontruksi

: beton kedap air

Kondisi penyimpanan : temperatur = 30 oC tekanan

= 1 atm

Laju massa air

: 10417,848 kg/jam

Densitas air

: 997,08 kg/m3 = 62,2480 lbm/ft3


: 5 jam

Faktor keamanan

: 20 %

Volume air : Va =

10417,848 kg / jam x5 jam = 63,6694 m3 3 997,08kg / m

Volume bak : Vb = 1,2 x 63,6694 m3 = 76,4033 m3 Dimensi bak : - panjang (p) = 2 x tinggi bak (t) maka :

lebar (l) = 2 x tinggi bak (t)

V=pxlxt 76,4033 m3 = 2t x 2t x t 76,4033 m3 = 4t3 t = 2,67311 m

diperoleh :

Tinggi (t)

= 2,67311 m


Lebar (l)

= 2 x 2,67311 m = 5,34623 m

Panjang (p) = 2 x 2,67311 m = 5,34623 m

4. Pompa Sedimentasi (PU-02) Fungsi

: memompa air dari bak pengendapan ke tangki Flash Mixing

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 30°C

-

Densitas air (ρ)

= 997,08 kg/m3 = 62,2480 lbm/ft3

(Perry, 1997)

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 1,93968 lbm/ft⋅jam

(Perry, 1997)

-

Laju alir massa (F)

Laju alir volumetrik, Q =

= 10417,848 kg/jam = 7,775 lbm/detik

F 7,775 lbm /detik = 0,125 ft3/s = 3 ρ 62,2480 lbm /ft

Diameter optimum, De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 1980)

= 3,9 × (0,125)0,45× (62,2480)0,13 = 2,61678662 in Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

= 0,256 ft

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in

= 0,291 ft


: 0,0513 ft2


0,215 Q = = 2,435 ft/s a" 0,0513

Bil. Reynold, Re

ρ v di 62,2480 × 2,435 × 0,256 = = 72017,1288 µ 5,388 × 10− 4

=

Dari Figure 2.10.3 Gean Koplis (1983): Digunakan material pipa berupa comercial steel John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Faktor roughness,

= 4,6.10-5 m

ε

Relative roughness =

di

=

4,6.10−5 = 0,0001799 (Friction Factor, f = 0,02) 0,256


= 30 ft

Dari Appendik C, Alan Foust (1980): 1 gate valve fully open (L/D = 13) = 1×13×0,256

= 3,323 ft

3 elbow 900 standard (L/D = 30)

= 23,01 ft

= 3×30×0,256

Sharp edge entrance (k = 0,5; L/D = 28)= 0,5×28×0,256

= 3,5793 ft


= 1×54×0,256

= 13,806 ft


= 30 + 3,323 ft + 23,01 ft + 3,5793 ft + 13,806 ft = 73,719 ft




= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 30 ft Tekanan pada bak sedimentasi (BS) P1

= 2116,172625 lbf/ft2

= 1 atm

Tekanan pada tangki Flash Mixing (TP-03) P2

= 2783,848114 lbf/ft2

= 133,29414 kPa

∆P = P2 – P1

= 2783,848114 lbf/ft2- 2116,172625 lbf/ft2

= 667,675489 lbf/ft2

∆P

ρ

=


Kerja pompa, Wf =

Daya pompa, P

∆P

ρ

+ ∆z

=

g + F f = 10,7260553 +30×1+0,5314 = 41,257 ft.lbf/lbm gc

Wf ρ Q 550η

=

41,2574 × 62,2480 × 0,215 = 1,181 Hp (dipakai 550 × 0,85

pompa 1 ¼ Hp) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

5. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi

: Membuat dan menyimpan larutan alum

Bentuk : Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar Bahan

: Carbon Steel SA–283 grade C

 Perhitungan volume tangki Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30% (berat) Laju massa alum

= 0,5208 kg/jam (dari Bab 7)

Laju massa, F

=

Waktu tinggal, t

= 90 hari

Densitas, ρ

= 1363 kg/m3 (85,0891 lb/ft3)

Volume Fluida, Vf =

0,5208 = 2,11667 kg/jam 0,3

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

4,1423 × 90 × 24 = 3,35437 m3 1363

Faktor keamanan 20% volume fluida Volume tangki, Vt

= (1 + 0,2) × 3,35437 = 4,02524 m3

 Perhitungan dimensi tangki Rasio D/H = ¾ Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H

Volume tangki, Vt

= Vs = 14 π D 2 H = 4,02524 m3


3

Tinggi tangki, H

4 3

=

Vt 1 3

π

D =

4,02524

= 4 3

3

1 3

π

= 1,566 m (61,6822 in)

× 1,566 = 2,08897 m

Diameter tutup, Dc = 1,56673 m  Perhitungan tebal dinding shell tangki Tekanan uap, Pu

= 4,241 kPa (< 1 atm)

Tekanan izin, S

= 12650 Psi

Ef. Sambungan, E = 0,85 Izin korosi, C

= 0,125 in/tahun

A

= 10 tahun.


Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

×H =

3,35437 × 2,08897 = 1,74081 m 4,02524

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 1363 × 9,8 × 1,74081 = 23252,7 Pa (3,372 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2 × (3,37242 + 14,696) = 21,6816 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

21,6816 × 61,6822 + 0,125(10) = 1,3122 in. 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 21,6816

Dipakai baja dengan tebal 1,5 in.  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in.  Perhitungan pengaduk Jenis pengaduk : six blade flat turbin impeller Jumlah baffle

: 4 buah motor

H W

L

E Da

J

Gambar LD-2: Sketsa perancangan pengaduk Perbandingan ukuran tangki dari Waren L., Mc.Cabe (1994):

Da 1 H 1 E 1 L 1 J W = ; = 1; = ; = 1; = ; = Dt 3 Dt Dt 12 Da Da 5 Da 4 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Diameter tangki, (Dt) = 1,566 m Diameter turbin, (Da) = 0,52224 m = 1,71338 ft Tinggi baffle, (H)

= 1,566 m

Lebar baffle, (J)

= 0,13056 m

Jarak pengaduk, (E)

= 0,52224 m

Lebar impeller, (W)

= 0,10445 m

Panjang impeller, (L) = 0,13056 m Turbin beroperasi pada 1 putaran/dtk Viskositas alum 30 % = 6,72×10-4 lb/ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

N Re =

Da2 n ρ

µ

=

1,713382 × 1 × 85,0891 = 371715,3 6,72 × 10− 4

Karena NRe < 10000 , KT = 4 KT n3 Da5 ρ 4 × 13 × 1,713385 × 85,0891 P = = 156,221 lbf/s = gc 32,174 =

156,221 = 0,284038 Hp; efisiensi motor 0,8 maka daya motor yang dipakai: 550

Pm = 0,5/0,8 = 0,355048 Hp (dipakai ½ Hp). 6. Pompa Larutan Alum (PU-03) Fungsi

: Menginjeksi larutan alum ke Flash Mixing (TP-03)

Jenis

: Dose pump

Material : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 unit Laju massa, F

= 2,11667 kg/jam (0,001296182 lb/s)

Suhu operasi

= 30oC

Densitas Fluida, ρ

= 1363 kg/m3 (85,0921 lb/ft3)

Viskositas fluida,μ = 0,9996 cP (6,726×10-4 lb/ft.s) Laju volumetric, Q =

F

ρ

=

(Perry, 1997) (Perry, 1997)

0,001296182 = 1,5233.10-5 ft3/s 85,0921

Diam. Optimum, Do = 3,9 × Q 0,45 × ρ0,13

(Timmerhouse, 1980)

= 3,9 × (1,5233.10-5) 0,45 × (85,0921) 0,13 = 0,04722803 in. Dari Appendik C, Alan Foust (1980) dipakai pipa: John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Schedule number

= 40

Ukuran nominal

= ⅛ in.

Diameter dalam, di = 0,269 in. (0,02242 ft) Diameter luar, do

= 0,405 in. (0,03375 ft)

Tebal dinding, t

= 0,068 in. (0,05667 ft)

Luas muka, a”

= 0,0576 in2. (0,0004 ft2)


Q 1,5233.10-5 = = 0,038 ft/s a" 0,0004

Bil. Reynold, Re

=

ρ v d i 85,0921 × 0,03808175 × 0,02242 = = 108,138817 µ 6,726 × 10− 4

Friction Factor, f

= 64/NRe = 0,591831883


= 30 ft

Dari Appendik C, Alan Foust (1980): 1 gate valve fully open (L/D = 13) = 1×13×0,02242 = 0,2914167 ft 2 elbow 900 standard (L/D = 30)

= 2×30×0,02242 = 1,3452 ft

Pipe entrance (k = 0,5; L/D = 18)

= 0,5×18×0,02242 = 0,20175 ft


= 35×0,02242 = 0,7845833 ft


= 30+0,29146+1,3452+0,20175+0,7845833 = 32,62275 ft


(0,038) 2 × 32,62275 v 2 ΣL = (0,592) 2 × 32,17 × 0,02242 2 gc di

= 0,0193 ft.lbf/lbm  Perhitungan daya pompa Efisiensi motor, η

= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 10 ft Tekanan pada tangki pelarutan alum (TP-01) P1

= 21,6818 psi

= 3122,2133 lbf/ft2

Tekanan pada tangki Flash Mixing (TP-03) P2

= 133,29414 kPa

∆P = P2 – P1

= 2783,848114 lbf/ft2

= 2783,848114 lbf/ft2- 3122,2133 lbf/ft2


= -338,365 lbf/ft2

∆P

- 338,365 lbf/ft 2 = = -3,976 ft.lbf / lbm ρ 85,0921 lbm/ft3 =

Kerja pompa, Wf

∆P

ρ

g + Ff gc

+ ∆z

= -3,976 + 10× 1+ 0,0193 = 6,043 ft.lbf/lbm Daya pompa, P

=

Wf ρ Q 550η

=

6,043 × 85,0921 × 1,5233.10-5 550 × 0,85

= 1,675.10-5 Hp (dipakai pompa 10 Watt)

7. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) Fungsi

: Membuat dan menyimpan larutan soda abu



 Perhitungan volume tangki Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30% (berat) Laju massa Na2CO3 = 0,2813 kg/jam 0,2813

= 1,14333 kg/jam

Laju massa, F

=

Waktu tinggal, t

= 30 hari

Densitas, ρ

= 1327 kg/m3 (82,8417 lb/ft3)

Volume Fluida, Vf =

0,3

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

1,14333 × 30 × 24 = 0,62035 m3 1327


= (1 + 0,2) × 0,62035 = 0,74442 m3

 Perhitungan dimensi tangki Rasio D/H = ½ Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H

Volume tangki, Vt

= Vs = 14 π D 2 H = 0,74442 m3

Dengan substitusi H diperoleh:


Diameter tangki, D = Tinggi tangki, H

3

Vt 1 2

π

=

0,74442 3

1 2

π

= 0,77978 m (30,6999 in)

= 2 D = 2 ×0,77978 = 1,55956 m

Diameter tutup, Dc = 0,77978 m  Perhitungan tebal dinding shell tangki Tekanan uap, Pu

= 4,241 kPa (< 1 atm)

Tekanan izin, S

= 12650 Psi


= 0,125 in.

A

= 10 tahun.

Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

×H =

0,62035 × 1,55956 = 1,29963 m 0,74442

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 1327 × 9,8 × 1,29963 = 16901,2 Pa (2,45118 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2 × (2,45118 + 14,696) = 20,5766 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

20,5766 × 30,6999 + 0,125(10) = 1,27941 in. 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 20,5766

Dipakai baja dengan tebal 1,5 in.  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in.  Perhitungan pengaduk Jenis pengaduk : six blade flat turbin impeller Jumlah baffle

: 4 buah

Perbandingan ukuran tangki dari Waren L., Mc.Cabe (1994):

Da 1 H 1 E 1 L 1 J W = ; = 1; = ; = 1; = ; = (Gambar LD-02) Dt 3 Dt Dt 12 Da Da 5 Da 4 Diameter tangki, (Dt) = 0,77978 m Diameter turbin, (Da) = 0,25992 m = 0,853 ft John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tinggi baffle, (H)

= 0,77978 m

Lebar baffle, (J)

= 0,06498165 m

Jarak pengaduk, (E)

= 0,25992 m

Lebar impeller, (W)

= 0,039746667 m

Panjang impeller, (L) = 0,05198532 m Turbin beroperasi pada 60 putaran/mnt = 1 putaran/dtk Viskositas alum 30 % = 3,69×10-4 lb/ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

Da2 n ρ

N Re =

µ

0,8532 × 1 × 82,8417 = 165232,219 = 3,69 × 10− 4

Dari Fig. 3.4-4, curve 1, Gean Koplis, 1983: Np = 3 P

=

=

K T n 3 Da5 ρ 3 × 13 × 0,8535 × 82,8417 = 3,4835 lbf/s = gc 32,174

3,4835 = 0,00633366 Hp; efisiensi motor 0,8 maka daya motor yang dipakai: 550

Pm = 0,00633366/0,8 = 0,00791708 Hp (dipakai

1

20

Hp).

8. Pompa Larutan Soda Abu (PU-04) Fungsi

: Menginjeksi larutan soda abu

Jenis

: Dose pump


= 1,14333 kg/jam (0,000700163 lb/s)

Suhu operasi

= 30oC

Densitas Fluida, ρ

= 1327 kg/m3 (82,8446 lb/ft3)

Viskositas fluida, μ = 0,5489 cP (3,694×10-4 lb/ft.s)

(Perry, 1997) (Perry, 1997)

 Spesifikasi pipa Laju volumetric, Q =

F

ρ

=

0,000700163 = 8,4515.10-6 ft3/s 82,8446

Diam. Optimum, Do = 3,9 × Q 0,45 × ρ0,13

(Timmerhouse, 1980)

= 3,9 × (8,4515.10-6) 0,45 × (82,8446) 0,13 = 0,03610435 in. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Dari Appendik C, Alan Foust (1980) dipakai pipa: Schedule number

= 40

Ukuran nominal

= ⅛ in.

Diameter dalam, di = 0,269 in. (0,02242 ft) Diameter luar, do

= 0,405 in. (0,03375 ft)

Tebal dinding, t

= 0,068 in. (0,00567 ft)

Luas muka, a”

= 0,0576 in2. (0,0004 ft2)


Q 8,4515.10-6 = = 0,02113 ft/s a" 0,0004

Bil. Reynold, Re

=

ρ v d i 82,8446 × 0,02113 × 0,02242 = = 106,376927 µ 3,694 × 10− 4

Friction Factor, f

= 64/NRe = 64/106,376927 = 0,6016


= 50 ft

Dari Appendik C, Alan Foust (1980): 1 gate valve fully open (L/D = 13) = 1×13×0,02242 = 0,29146 ft 2 elbow 900 standard (L/D = 30)

= 2×30×0,02242 = 1,3452 ft

Pipe entrance (k = 0,5; L/D = 18)

= 0,5×18×0,02242 = 0,20175 ft


= 35×0,02242 = 0,784583333 ft


= 50+0,29146+1,3452+0,20175+0,784583333 = 52,62275 ft

(0,02113) 2 × 52,62275 v 2 ΣL Friksi pada pipa, Ff = f = 0,6016 2 × 32,17 × 0,02242 2 gc di = 0,0098 ft.lbf/lbm  Perhitungan daya pompa Efisiensi motor, η

= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 10 ft Tekanan pada tangki pelarutan soda abu (TP-02) P1

= 20,5766 psi

= 2963,0901 lbf/ft2

Tekanan pada tangki Flash Mixing (Tp-03) P2

= 133,29414 kPa

= 2783,848114 lbf/ft2


∆P = P2 – P1


∆P

- 179,242 lbf/ft 2 = = -2,1636 ft.lbf / lbm ρ 82,8446 lbm/ft 3

Kerja pompa, Wf =

∆P

ρ

+ ∆z

g + Ff gc

= -2,1636 + 10×1 + 0,0098 = 7,846 ft.lbf/lbm Daya pompa, P

=

Wf ρ Q 550η

=

7,846 × 82,8446 × 8,4515.10−6 550 × 0,85


9. Flash Mixing (TP-03) Fungsi

: mencampur air dengan alum dan soda abu sebelum masuk ke Clarifier

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi


Kondisi pelarutan

: temperatur = 28°C dengan tekanan = 1 atm

Laju alir : 1. Air,

Q = 0,003537 m3/s

2. Alum,

F = 2,11667 kg/jam = 0,001317 lbm/detik

Q=

F 0,001317 lbm /detik = = 1,523.10-5 ft 3 /s = 4,3125 x 10-7 m3/s ρ 86,48104 lbm /ft 3

3. Soda abu, F = 0,343 kg/jam = 0,000213 lbm/detik

Q=

F 0,000213 lb m /detik = = 1,5 x 10-5 ft 3 /s = 4,25 x 10-7 m3/s 3 ρ 84,19688 lb m /ft

Total laju aliran (Q) = 0,003537 m3/s Digunakan tangki dengan diameter 0,08 m; tinggi larutan dalam tangki 0,75 m : V = Q/(

π .D 2 4

)= 0,003537 m3/s/ (

Waktu pencampuran =

3,14 x (0,08) 2 ) = 0,70402 m/s2 4

0,75 m = 1,06531 s 0,70402 m/s 2


(antara 1 – 1½ det; desain diterima) Volume air, Va

= (3,14).(0,08)2.(0,75)/4 = 0,00377 m3 = 0,00502 m3

Volume tangki, Vt = 0,75 Va Tinggi tangki, H

(Kawamura, 1991)

= 4Vt

=1m

3,14 D2 Perhitungan daya flash mixer : G x t = 1000; dengan G = kecepatan gradien G x 1,06531 = 1000 ;

(Kawamura, 1991)

G = 938,694

G = (P/μv)0,5 P = G2.μ.v = (938,694 /s)2(0,836.10-3 N.s/m2)( 0,70402 m/s2) = 518,608 J/s 1 kW = 1000 J/s; sehingga

P = 0,518 kW atau 0,6954 Hp

Efisiensi 80% ; daya motor penggerak = 0,6954/(0,8) = 0,8692 Hp Digunakan daya mixer 1 hp. Jenis impeller yang disarankan : 4 blade turbin 45°

(Kawamura, 1991)

Jumlah baffle : 4 buah Da/Dt = 1/3 ;

Da = 0,08/3

= 0,0266 m

W/Da = 1/6 ;

W = 0,0266/6 = 0,00444 m

E/Da = 1;

E = Da = 0,0266 m

J/Dt = 1/12;

J = 1/12(0,08) = 0,0666 m

L/Da = ¼;

L = ¼(0,0266) = 0,00665 m

(McCabe,1999)

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l= 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,75 m = 9,75345 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 9,75345 kPa + 101,325 kPa = 111,07845 k Pa Faktor kelonggaran = 20 % John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009


(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki :

PD (133,29414 kPa) (0,125 m) = = 0,00012 m = 0,0047 in 2SE − 1,2P 2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(133,29414 kPa) Faktor korosi = 1/8 in t=

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0047 in + 1/8 in = 0,1297 in

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in

(Brownell, 1959)

10. Pompa Flash Mixing (PU-05) Fungsi

: memompa air dari tangki pecampur ke Clarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 2,02237 lbm/ft⋅jam Laju alir massa (F)

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

= 12696,7 kg/jam = 7,775 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 7,775 lbm /detik = ρ 62,195 lbm /ft 3

= 0,1250 ft3/s = 0,00354 m3/s Diameter optimum, Di,opt

= 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 0,363 × (0,00354)0,45× (996,24)0,13 = 0,07026 m = 2,6175 in Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in


: 0,0513 ft

= 0,256 ft = 0,291 ft 2


Kecepatan linier, v =

Q 0,1250 ft 3 /s = = 2,437 ft/s At 0,0513 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,195)(2,437 )(0,256) = = 68976,2142 μ 0,0005618

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 3 in Sc.30, diperoleh : ε/D= 0,0006 Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 68976,2142 dan ε/D = 0,0006, diperoleh : f = 0,021 Instalasi pipa: (Dari appendiks C, Foust, 1980) - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D=13

L2 = 1 × 13 × 0,256 ft = 3,323 ft

- 3 buah standard elbow 90°; L/D =30

L3 = 3 × 30 × 0,256 ft = 23,01 ft

- 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L/D = 28 L4 = 0,5 × 28 × 0,256 ft = 3,5793 ft - 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L/D = 54

L5 = 1,0 × 54 × 0,256 ft = 13,806 ft

Panjang pipa total (ΣL) = 73,719 ft f v 2 ΣL (0,021)(2,437 ) (73,719 ) = = 0,558 ft ⋅ lbf /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,256 ) 2

Faktor gesekan, Σ F =

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft Static head, Δz

g = 15 ft ⋅ lbf /lb m gc

 v2   = 0 Velocity head, ∆  2gc α 

Tekanan pada Flash Mixing (TP-03) P1

= 133,29414 kPa

= 2783,848114 lbf/ft2

Tekanan pada tangki Clarifier (CL) P2

= 1 atm

∆P = P2 – P1

= 2116,2666 lbf/ft2


John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 (Foust, 1980) Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

∆P

ρ

=


 v 2  ΔP g  + + ΣF = 15 + 0 + -6,4401 + 0,558 = 9,12 ft.lb f / lbm - Wf = Δz + ∆ gc  2 g cα  ρ

(

)(

- Wf Q ρ (9,12 ft.lbf /lb m ) 0,125 ft 3 /s 62,195 lb m /ft 3 Tenaga pompa, P = = 550 550 ft.lbf /s.hp

)

= 0,128 hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,128 hp = 0,1611 hp 0,8

Digunakan daya pompa standar ¼ hp.

11. Clarifier (CL) Fungsi

:Mengendapkan flok yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Material : Carbon steel SA-283, Grade C Bentuk : Tangki terbuka dengan bagian bawah konis Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 + 3CO2  Perhitungan kecepatan terminal pengendapan Laju massa air

= 10417,848 kg/jam

Laju massa larutan alum

= 2,1167 kg/jam

Laju massa larutan soda

= 1,1433 kg/jam

Densitas larutan alum

= 1363 kg/m3 (85,0921 lb/ft3) 3

(Perry, 1997)

3

Densitas larutan soda abu

= 1327 kg/m (82,8417 lb/ft )

Densitas air

= 997,08 kg/m3 (62,2480 lb/ft3)

(Perry, 1997) (Geankoplis, 1997)

Massa total, mt = 10417,848 + 2,1167 + 1,1433 = 12699,96 kg/jam Volume total, Vt =

10417,848 2,1167 1,1433 + + = 12,736 m3/jam 997,08 1363 1327

Densitas larutan, =

Massa total 12696,7 = = 996,88 kg/m3 (0,836 gr/cm3) 12,736 Volum total

Densitas flok didekati dari densitas rata-rata padatan alum dan soda abu John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Massa alum solid

= 0,5208 kg/jam

Massa soda abu solid

= 0,2813 kg/jam

Densitas alum solid

= 2710 kg/m3

(Perry, 1997)

Densitas soda abu solid = 2533 kg/m3

(Perry, 1997)

Massa padatan total

= 0,5208 + 0,2813 = 0,978 kg/m3

Volum padatan total

=

Densitas padatan, ρs =

0,5208 0,2813 = 0,369 ×10-3 + 2710 2533

0,978 Massa total = = 2645,155 kg/m3 (2,644 gr/cm3) -3 0,369 × 10 Volum total

Menurut Hukum Stokes: us =

( ρs − ρ ) g D p

2

(Ulrich, 1984)

18 μ

us = kecepatan terminal pengendapan, cm/s Dp = diameter flok = 0,002 cm g

(Perry, 1997)

= percepatan gravitasi = 980 cm/s2

µ = viskositas larutan pada 30°C = 0,0345 gr/cm⋅s ~ μ air (2,644 − 0,978) × 980 × 0,0022 us = = 0,01052 cm/s 18 × 0,0345

(Perry, 1997) (Ulrich, 1984)

 Perhitungan dimensi clarifier Laju alir volumetrik, Q =

10417,848 kg/jam = 12,736 m3/jam (0,003525 m3/s) 3 996,88 kg/m

Ditetapkan tinggi clarifier, H = 10 ft = 3,0480 m (304,8 cm) Waktu pengendapan, τ = Volume clarifier, Vc

304,8 H = = 28973,384 dtk (8,05 jam) 0,01052 us

= 12,736 m3/jam × 8,05 jam = 102,5014 m3

Tinggi konis, Hk = ⅓ H = ⅓ × 3,0480 = 1,0160 m Tinggi shell, Hs  4V  D =  π H 

1/ 2

= 3,0480 – 1,0160 = 2,032 m 1/ 2

 4.102,5014  =   3,14.3,048 

= 3,49 m = 137,76 in

 Perhitungan tebal dinding clarifier Tekanan izin, S

= 12650 Psi untuk carbon steel SA-283 grade C

Ef. Sambungan, E = 0,85 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Izin korosi, C

= 0,125 in/tahun.

A

= 10 tahun

Tek. hidrostatis, PH = ρ g H = 997,1156× 9,8 × 3,0480 = 29755,178 Pa (4,3198 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × (4,3198 + 14,696) = 1,2 × 19,0158 = 22,81896 Psi

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

Tebal baja shell, ts =

22,81896 × 137,76 + 0,125(10) = 1,396 in. 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 22,81896

=

Dipakai baja dengan tebal 1,5 in.  Perhitungan daya motor penyapu flok Daya motor yang dibutuhkan: P = 0,006 D2

(Ulrich, 1984)

P = 0,006×(3,49)2 = 0,073 kW (0,098 Hp) Digunakan daya motor standar ¼ Hp

12. Pompa Clarifier (PU-06) Fungsi

: memompa air dari Clarifier ke tangki filtrasi

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 2,02237 lbm/ft⋅jam Laju alir massa (F)


= 12696,7 kg/jam = 7,775 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 7,775 lbm /detik = ρ 62,195 lbm /ft 3

= 0,1250 ft3/s = 0,00354 m3/s Diameter optimum, Di,opt

= 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)


= 0,363 × (0,00354)0,45× (996,24)0,13 = 0,07026 m = 2,6175 in Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

= 0,256 ft

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in

= 0,291 ft


: 0,0513 ft2


Q 0,1250 ft 3 /s = = 2,437 ft/s At 0,0513 ft 2


ρ v D (62,195)(2,437 )(0,256) = = 68976,2142 μ 0,0005618

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 3 in Sc.30, diperoleh : ε/D= 0,0006 Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 68976,2142 dan ε/D = 0,0006, diperoleh : f = 0,021 Instalasi pipa: (Dari appendiks C, Foust, 1980) - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D=13

L2 = 1 × 13 × 0,256 ft = 3,323 ft


L3 = 3 × 30 × 0,256 ft = 23,01 ft


L5 = 1,0 × 54 × 0,256 ft = 13,806 ft

Panjang pipa total (ΣL) = 73,719 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,021)(2,437 ) (73,719 ) ΣF = = = 0,558 ft ⋅ lbf /lb m 2g c D 2(32,174 )(0,256 ) 2



 v2   = 0 Velocity head, ∆ 2 g α  c 


Tekanan pada Clarifier (CL) P1

= 2116,2666 lbf/ft2

= 1 atm

Tekanan pada Tangki Filtrasi (TF) P2

= 3251,439455 lbf/ft2

= 155,683 kPa

∆P = P2 – P1


∆P

1135,1734 lbf/ft 2 = 18,252 ft.lbf / lbm ρ 62,195 lbm/ft 3  v 2  ΔP g  + + ΣF - Wf = Δz + ∆ gc 2 g α ρ  c  = 15 + 0 + 18,252 + 0,558 = 33,81 ft.lb f / lbm =

Tenaga pompa, P =

(Foust, 1980)

(

)(

- Wf Q ρ (36,81 ft.lbf /lb m ) 0,125 ft 3 /s 62,195lb m /ft 3 = 550 550 ft.lbf /s.hp

)

= 0,478 hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,478 hp = 0,5974 hp 0,8

Digunakan daya pompa standar 1 hp.

13. Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

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

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1

Kondisi penyaringan : Temperatur = 28°C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 10417,848 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter Volume air, Va =

10417,848 kg/jam × 0,25 jam = 3,186 m3 3 996,24 kg/m

Faktor keamanan 20 %, volume tangki = 1,2 x 3,186 = 3,823 m3 Volume total = 4/3 x 3,823 m3 = 5,098 m3 -

Volume silinder tangki (Vs) =

π.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1

3π.Di 2 Vs = = 2,355 Di 3 4 5,098 m3 = 2,355 Di3 Di = 1,29 m;

H = 3,88 m

Tinggi penyaring = ¼ x 3,88 = 0,97 m Tinggi air = ¾ x 3,88 = 2,91 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (1,29) = 0,3325 m Tekanan hidrostatis, Pair = ρ x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,91 m = 28410,77232 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 28,410 kPa + 101,325 kPa = 129,736 kPa Maka, Pdesign = (1,2) (129,736 kPa) = 155,683 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kP

(Brownell,1959) (Brownell,1959)

Tebal shell tangki :

PD SE − 0,6P (155,683 kPa) (1,29 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(155,683 kPa) = 0,00288 m = 0,1134 in

t=


Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1134 in + 1/8 in = 0,238 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in

(Brownell, 1959)

14. Tangki Utilitas 1 (TU-01) Fungsi

: Menampung air dari tangki filtrasi


: Carbon steel SA-283 grade C

 Perhitungan volume tangki Laju massa, F

= 10417,848 kg/jam

Waktu tinggal, t

= 12 jam

Densitas, 

= 997,08 kg/m3

Volume Fluida, Vf =

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

10417,848 × 12 = 152,806 m3 997,08


= (1 + 0,2) × 152,806 = 183,367 m3


= 14 π D 2 H

Volume tangki, Vt

= 14 π D 2 H = 183,367 m3


3

Tinggi tangki, H

4 3

=

Vt 1 3

π

D =

= 4 3

183,367 3

1 3

π

= 5,595 m (220,294 in)

×5,595 = 7,46 m

Diameter tutup, Dc = 5,595 m  Perhitungan tebal dinding shell tangki Tekanan izin, S

= 12650 Psi untuk SA-283 grade C


= 0,125 in/tahun.

A

= 10 tahun


Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

×H =

152,806 × 7,46 = 6,2167 m 183,367

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 997,08 × 9,8 × 6,2167 = 60745,5 Pa (8,81 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2× (8,81 + 14,696) = 28,208 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

28,208 × 220,294 + 0,125(10) 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 28,208

= 1,54 in (dipakai baja dengan tebal 1¾ in.)  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1¾ in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1¾ in.

15. Pompa Tangki Utilitas 1 (PU-07) Fungsi

: Memompa air dari TU-01 ke Cation Exchanger

Jenis



= 10305,233 kg/jam = 6,78 lbm/s

Suhu operasi

= 30oC

Densitas Fluida, ρ

= 997,08 kg/m3 (62,2480 lbm/ft3)

Viskositas fluida, µ

= 0,8360 cP (0,0005818 lbm/ft.jam)

(Geankoplis, 1997) (Perry, 1997)

 Spesifikasi pipa Laju volumetric, Q

=

F

ρ

=

6,78 = 0,109 ft3/s = 0,00308 m3/s 62,2480

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (0,00308)0,45× (997,08)0,13 (Peters et.al., 2004) = 0,066 m = 2,6 in Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3 in

Schedule number

: 40


Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in


: 0,0513 ft

= 0,256 ft = 0,291 ft 2

Kecepatan linear, v

=

0,109 Q = = 2,125 ft/s a" 0,0513

Bil. Reynold, Re

=

ρ v d i 62,2480 × 2,125 × 0,256 = = 58197,025 µ 0,0005818

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk NRe = 58197,025 diperoleh ε/D = 0,0006, dan diperoleh f = 0,032 Instalasi pipa: (Dari appendiks C, Foust, 1980) - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D=13

L2 = 1 × 13 × 0,256 ft = 3,323 ft


L3 = 3 × 30 × 0,256 ft = 23,01 ft


L5 = 1,0 × 54 × 0,256 ft = 13,806 ft

Panjang pipa total (ΣL) = 73,719 ft Faktor gesekan, Ff

= f




 v2   = 0 ; Velocity head, ∆  2gc α 

Tekanan pada Tangki Utilitas (TU-01) P1

= 28,208 psi

= 4062,0338 lbf/ft2

Tekanan pada Cation Exchanger (CE) P2

= 25,893 psi

∆P = P2 – P1

= 3728,6671 lbf/ft2



∆P

ρ

=

- 333,367 lbf/ft 2 = −5,355 ft.lbf / lbm 62,2480 lbm/ft3

Ws = Δz

(Foust, 1980)

 v 2  ΔP g  + + ∆ + ΣF = 15 + 0 − 5,355 + 0,647 = 10,291 ft.lb f / lbm gc  2 g cα  ρ

Tenaga pompa, P=

(

)(

)

WsQ ρ (10,291 ft.lbf /lb m ) 0,109 ft 3 /s 62,1952480lb m /ft 3 = 0,127 hp = 550 550 ft.lbf /s.hp


0,127 hp = 0,158 hp 0,8

Digunakan daya pompa standar ¾ hp.

16. Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk : Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan

: 1 unit

 Dimensi cation exchanger Dari Bab VII, diperoleh: Diameter CE, D

= 2 ft (24 in)

Luas penampang CE, A

= 3,14 ft2

Tinggi resin CE, Hr

= 4,4867 ft (1,367 m)

Tinggi tutup CE, Hc

= ½ (½ D) = ¼ ×2 = 0,5 ft (0,152 m)

Tinggi resin head, Hh

= ¼ D = ¼ × 2 = 0,5 ft (0,152 m)

Tinggi shell CE, H

= Hr + 2Hh = 4,4867 + 2 × 0,5 = 5,4867 ft (1,672 m)

 Tebal plat dinding cation exchanger Tekanan desain dihitung berdasarkan berat resin dan air saat beroperasi Densitas resin, ρ

= 1173 kg/m3 (Doulite C-10)

Tekanan izin, S

= 12650 Psi carbon steel SA-283 grade C

(Nalco, 1979) (Brownell,1959)

Ef. Sambungan, E = 0,85 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Izin korosi, C

= 0,125 in.

A

= 10 tahun.

Tek. total, Pt = (1 - ε)ρr g Hr + ρa g Hf (ε = fraksi lowong resin, diambil 0,1) = (1-0,1) ×1173×9,8×2,063 + 997,08×9,8×(2,368+2×0,152) = 47452,647 Pa (6,88205 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × Pt = 1,2 × (6,88205 +14,696) = 25,893 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

25,893 × 24 + 0,125(10)= 1,279 in. 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 25,893

Dipakai baja dengan tebal 1,5 in.  Tebal plat tutup cation exchanger Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. in.

17. Tangki Pelarutan Asam Sulfat H2SO4 (TP-04) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Kondisi pelarutan : Temperatur = 28°C ; Tekanan = 1 atm H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat) Laju massa H2SO4

= 38,342 kg/hari

Densitas H2SO4

= 1061,7 kg/m3 = 66,29 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

38,342 kg/hari × 30 hari = 32,73 m3 3 0,05 × 1061,7 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 32,73 m3 = 39,276 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4


1 2 πD H 4 1 4  39,276 m3 = πD 2  D  4 3  1 39,276 m3 = πD3 3 V=

Maka: D = 3,348 m ; H = 4,46 m Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki =

39,276 m3 = 7,401 m 1 2 π(1,3) 4

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 1061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,401 m = 77,008 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 77,008 kPa + 101,325 kPa = 178,333 kPa Faktor kelonggaran = 20 %. Maka, Pdesign = (1,2) (178,333 kPa) = 213,99 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (213,99 kPa) (3,348 m) = 2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(213,99 kPa) = 0,0048 m = 0,1905 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1905 in + 1/8 in = 0,3155 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,5 in

(Brownell, 1959)

Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 3,348 m = 1,116 m

E/Da = 1

; E = 1,116 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 1,116 = 0,279 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 1,116 m = 0,2232 m

J/Dt

; J = 1/12 x 3,348 m = 0,279 m

= 1/12

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 5 % = 0,012 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967)


N Re =

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1983)

(66,29)(1)(1,116 x 3,2808)2 0,012

= 74055,05

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: Dari Fig. 3.4-4, curve 1, Gean Koplis, 1983: Np = 3,3 P

KT n3 Da5 ρ 3,3 × 13 × 1,1165 × 82,8417 = 0,0267 lbf/s = = g c x 550 32,174 x 550 Pm

= 0,0267/0,8 = 0,03343 Hp (dipakai

1

20

Hp).

18. Pompa H2SO4 (PU-08) Fungsi

: memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke penukar kation (cation exchanger)

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: -

Temperatur

-

Densitas H2SO4 (ρ) = 1061,7 kg/m3 = 66,29 lbm/ft3

-

Viskositas H2SO4 (µ) = 0,012 lbm/ft⋅detik = 1,786.10-2 Pa.s

-

Laju alir massa (F) =1158,32 kg/hari= 48,263 kg/jam = 0,0295 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

= 28°C (Geankoplis, 1997) (Othmer, 1967)

F 0,0295 lb m /detik = = 0,000446 ft 3 /s 3 ρ 66,29 lbm /ft


= 1,2626.10 -5 m3/s Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters et.al., 2004) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)

Maka : Di,opt = 0,363 × (1,2626.10 -5)0,4× (1061,7)0,13 = 0,00985 m = 0,388 in Spesifikasi pipa yang digunakan:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= ½ in

-

Schedule pipa

= 40

-

Diameter dalam (ID)

= 0,622 in = 0,0518 ft

-

Diameter luar (OD)

= 0,84 in = 0,07 ft

-

Luas penampang dalam (At) = 0,00211 ft2

-

Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 0,000446 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 0,2113 ft/s At 0,00211 ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D 66,29(0,2133)(0,0518) = = 60,485 μ 0,012

Aliran adalah laminar, maka : f = 16/NRe = 16/60,485 = 0,264 Dari appendiks, C, Foust, 1980 - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open L/D=13 L2 = 1 × 13 × 0,0518 = 0,3734 ft - 3 buah standard elbow 90° , L/D = 30 L3 = 3 x 30 × 0,0518= 4,662 ft - 1 buah sharp edge entrance, K = 0,5 ; L/D =17 L4 = 0,5 × 17 × 0,0518= 0,4403 ft - 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 36 L5 = 1,0 × 36 × 0,0518 = 1,8648 ft Panjang pipa total (ΣL) = 37,3405 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,264)(0,2113) (37,3405) ΣF = = = 0,132 ft ⋅ lbf /lb m 2 gc D 2(32,174 )(0,0518) 2



Static head, Δz

 v2  g  = 0 = 15 ft ⋅ lb f /lb m ; Velocity head, ∆ gc  2gc α 

Tekanan pada Tangki Pelarutan H2SO4 (TP-04) P1

= 213,99 kPa

= 4469,18115 lbf/ft2

Tekanan pada Cation Exchanger (CE) P2

= 25,893 psi

∆P = P2 – P1

= 3728,6671 lbf/ft2


∆P

- 740,514 lbf/ft 2 = = -11,1708 ft.lbf / lbm ρ 66,29 lbm/ft3

- Wf = Δz

 v 2  ΔP g  + + ΣF + ∆ gc 2 g α ρ c  

= 15 ft.lbf/lbm + 0 -11,1708 + 0,132 ft.lbf/lbm = 3,961 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

(

)(

- Wf Q ρ (3,961 ft.lbf /lb m ) 0,000466 ft 3 /s 66,29 lb m /ft 3 = 550 550 ft.lbf /s.hp

)

= 0,000222 hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,000222)/(0,8)= 0,00028 Hp Digunakan daya pompa standar 10 Watt.

19. Pompa Cation Exchanger (PU-09) Fungsi

: Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger

Jenis



= 10305,233 kg/jam = 6,78 lbm/s

Suhu operasi

= 30oC

Densitas Fluida, ρ

= 997,08 kg/m3 (62,2480 lbm/ft3)

Viskositas fluida, µ

= 0,8360 cP (0,0005818 lbm/ft.jam)

(Geankoplis, 1997) (Perry, 1997)


 Spesifikasi pipa Laju volumetric, Q

=

F

ρ

=

6,78 = 0,109 ft3/s = 0,00308 m3/s 62,2480

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (0,00308)0,45× (997,08)0,13 (Peters et.al., 2004) = 0,066 m = 2,6 in Dari appendiks C-6a Foust, 1980, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 3,068 in

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in


: 0,0513 ft

= 0,256 ft = 0,291 ft 2

Kecepatan linear, v

=

0,109 Q = = 2,125 ft/s a" 0,0513

Bil. Reynold, Re

=

ρ v d i 62,2480 × 2,125 × 0,256 = = 58197,025 µ 0,0005818

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk NRe = 58197,025 diperoleh ε/D = 0,0006, dan diperoleh f = 0,032 Instalasi pipa: (Dari appendiks C, Foust, 1980) - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open ; L/D=13

L2 = 1 × 13 × 0,256 ft = 3,323 ft


L3 = 3 × 30 × 0,256 ft = 23,01 ft


L5 = 1,0 × 54 × 0,256 ft = 13,806 ft

Panjang pipa total (ΣL) = 73,719 ft Faktor gesekan, Ff

= f



g Static head, Δz = 15 ft ⋅ lbf /lb m gc

 v2   = 0 ; Velocity head, ∆ 2 g α  c 


Perhitungan daya pompa Efisiensi motor, η

= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 30 ft Tekanan pada Cation Exchanger (CE) P1

= 3728,6671 lbf/ft2

= 25,893 psi

Tekanan pada Anion Exchanger (AE) P2

= 3594,9172 lbf/ft2

= 24,9642 kPa

∆P = P2 – P1


∆P

ρ

=


Kerja pompa, Wf

=

∆P

ρ

+ ∆z

g + Ff gc

= -2,15 + 30×1 + 0,647 = 28,497 ft.lbf/lbm Daya pompa, P =

Wf ρ Q 550η

=

28,497 × 62,2480 × 0,109 = 0,4136 Hp (½ hp) 550 × 0,85

20.Tangki Pelarutan NaOH (TP-05) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah

:1

Laju alir massa NaOH

= 148,647 kg/hari = 6,65 kg/jam

NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m3 = 94,7689 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20%, Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, (V1) =

(6,65 kg / jam)(24 jam / hari )(30 hari ) (0,04)(1518 kg / m3 )

= 78,854 m3


Volume tangki

= 1,2 x 78,854 m3 = 94,62 m3

Volume silinder tangki (Vs)

=

π Di 2 Hs 4

(Brownell,1959)

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 4 : 3

1 2 πD H 4 1 4  94,62 m3 = πD 2  D  4 3  1 94,62 m3 = πD3 3 V=

Maka :

D = 4,48 m ; H = 5,98 m Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder =

(78,854 m3 )(5,98 m) = 4,987 m = 16,361 ft 94,62 m3

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,987 m = 74188,6068 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 74,188 kPa + 101,325 kPa = 175,513 kPa Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesign = (1,2) (175,513 kPa) = 210,616 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (210,616 kPa) (4,457 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(210,616 kPa) = 0,00674 m = 0,2653 in

t=


Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,2653 in + 1/8 in = 0,39 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell,1959)

Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 4,48 m = 1,5 m

E/Da = 1

; E = 1,5 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 1,5 m = 0,375 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 1,5 m = 0,3 m

J/Dt

; J = 1/12 x 4,48 m = 0,373 m

= 1/12

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

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det

(Othmer, 1967)


N Re =

ρ N (D a )2 μ

(94,7689 )(1)(1,5 x3,2808)2 4,302 ⋅ 10− 4

(Geankoplis, 1997) = 5335037,351

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: Dari Fig. 3.4-4, curve 1, Gean Koplis, 1983: Np = 6 P

=

KT n3 Da5 ρ 6 × 13 × 1,55 × 82,8417 = 0,2133 lbf/s = g c x 550 32,174 x 550

Pm

= 0,1233 /0,8 = 0,2666 Hp (dipakai ¼ Hp).


21. Pompa NaOH (PU-10) Fungsi

: memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan natrium hidroksida ke penukar anion (anion exchanger)

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah

: 1

Kondisi operasi: - Temperatur

= 28°C

- Densitas NaOH (ρ) = 1518 kg/m3 = 94,7689 lbm/ft3

(Perry, 1999)

- Viskositas NaOH(µ)= 4,3020⋅10-4 lbm/ft⋅detik = 6,4.10-4 Pa.s

(Othmer, 1967)

- Laju alir massa (F) = 3992 kg/hari = 166,33 kg/jam = 0,102 lbm/detik Laju alir volume, Q =

F 0,102 lb m /detik = = 0,001075 ft 3 /s 3 ρ 94,7689 lb m /ft

= 3,044.10-7 m3/s Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,45 × p0,13 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters et.al., 2004) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)

Maka : Di,opt = 0,363 × (3,044.10-7)0,45× (1518)0,13 = 0,00813 m = 0,3437 in Spesifikasi pipa yang digunakan:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= ½ in

-

Schedule pipa

= 40

-

Diameter dalam (ID)

= 0,622 in = 0,0518 ft

-

Diameter luar (OD)

= 0,84 in = 0,07 ft

-

Luas penampang dalam (At) = 0,00211 ft2

- Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 0,001075 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 0,5095 ft/s At 0,00211 ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (94,7689)(0,5095)(0,0518) = = 208,42 μ 0,012


Aliran adalah laminar, maka dari Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997, diperoleh f = 16/NRe = 16/208,42= 0,07676 Dari appendiks, C, Foust, 1980 - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open L/D=13 L2 = 1 × 13 × 0,0518 = 0,3734 ft - 3 buah standard elbow 90° , L/D = 30 L3 = 3 x 30 × 0,0518= 4,662 ft - 1 buah sharp edge entrance, K = 0,5 ; L/D =17 L4 = 0,5 × 17 × 0,0518= 0,4403 ft - 1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 36 L5 = 1,0 × 36 × 0,0518 = 1,8648 ft Panjang pipa total (ΣL) = 37,3405 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,07676 )(0,5095) (37,3405) = = 0,223 ft ⋅ lbf /lb m 2 gc D 2(32,174 )(0,0518) 2

ΣF =


g ∆v 2 Static head, Δz = 15 ft ⋅ lb f /lb m ; Velocity head, =0 gc 2 gc Tekanan pada Tangki Pelarutan NaOH (TP-05) P1

= 210,616 kPa

= 4398,71516 lbf/ft2

Tekanan pada Anion Exchanger (AE) P2

= 24,9642 psi

∆P = P2 – P1

= 3594,9172 lbf/ft2


(Foust, 1980)

∆P

- 803,798 lbf/ft 2 = = -8,48 ft.lbf / lbm ρ 94,769 lbm/ft3

- Wf = Δz

 v 2  ΔP g  + + ΣF + ∆ gc 2 g α  c  ρ

= 15 ft.lbf/lbm + 0 -8,48 + 0,223 ft.lbf/lbm = 6,74 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

- Wf Q ρ (6,74 ft.lbf/lbm)(0,001075 ft3/s)(94,7689 lbm/ft3) = 550 ft.lbf/s.hp 550


= 0,00125 hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,00125 hp)/(0,8)= 0,00156 Hp Digunakan daya pompa standar 10 Watt.

22. Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk : Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan

: Carbon Steel SA-283 grade C

Jumlah : 2 unit (paralel)  Dimensi anion exchanger Dari Bab VII, diperoleh: Diameter CE, D

= 2 ft (24 in)

Luas penampang CE, A

= 3,14 ft2

Tinggi resin CE, Hr

= 20,873 ft (3,362 m)

Tinggi tutup CE, Hc

= ½ (½ D) = ¼ ×2 = 0,5 ft (0,152 m)

Tinggi resin head, Hh

= ¼ D = ¼ × 2 = 0,5 ft (0,152 m)

Tinggi shell CE, H

= Hr + 2Hh = 20,873 + 2×0,5 = 21,873 ft (6,66 m)

 Tebal plat dinding anion exchanger Tekanan desain dihitung berdasarkan berat resin dan air saat beroperasi Densitas resin,

= 1173 kg/m3 (Doulite C-10)

Tekanan izin, S

= 12650 Psi carbon steel SA-283 grade C

(Nalco, 1979) (Brownell,1959)


= 0,125 in.

A

= 10 tahun.

Tek. total, Pt = (1 - ε)ρr g Hr + ρa g Hf (ε= fraksi lowong resin, diambil 0,1) = (1-0,1) ×1173×9,8×6,834 + 997,08×9,8×(7,14+2×0,152) = 143441,79 Pa (20,8035 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × Pt = 1,2 × 20,8035 = 24,9642 Psi Tebal baja shell, ts =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd


=

24,9642 × 24 + 0,125(10)= 1,278 in. 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 24,9642

Dipakai baja dengan tebal 1,5 in.  Tebal plat tutup anion exchanger Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. in.

23. Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal Bahan

: Carbon Steel SA-283 grade C


= 2030,3 kg/jam

Waktu tinggal, t

= 1 hari

Densitas, ρ

= 962,7 kg/m3 (suhu operasi 90oC)

Volume Fluida, Vf =

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

2030,3 × 24 = 50,615 m3 962,7

Ruang bebas direncanakan 20% volume fluida Volume tangki, Vt

= (1 + 0,2) × 50,615 = 60,74 m3

 Perhitungan dimensi tangki Rasio D/L = ¾ Rasio axis tutup = ½ Volume shell, Vs

= 14 π D 2 H

Volume tutup, Vc

=

Volume tangki, Vt

= Vs + 2Vc = 14 π D 2 H +

1 24


π D 3 = 60,74 m3

Dengan substitusi L diperoleh: Diameter tangki, D =

3

Tinggi tangki, H

4 3

=

Vt = 1 1 3 π + 24 π

D =

4 3

3

1 3

60,74 = 3,72 m (146,554 in) π + 241 π

× 3,72 = 4,96 m

Diameter tutup, Dc = 3,72 m Tinggi elips, Hc

=

1 2

( 12 D ) = ¼ × 3,72 = 0,93 m


 Perhitungan tebal dinding shell tangki Tekanan izin, S

= 12650 Psi (carbon steel SA-53 grade C)


= 0,125 in/tahun.

A

= 10 tahun

Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

× (H + H c ) =

50,615 × (4,96 + 0,93) 60,74

= 4,908 m Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 962,7 × 9,8 × 4,908 = 46305,95 Pa (6,7157 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2 × (6,7157 + 14,696) = 25,706 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

25,706 × 146,554 + 0,125(10) = 1,425 in. 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 25,706

Dipakai baja dengan tebal 1 ½ in.  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup diambil sama dengan tebal dinding shell 1 ½ in  Daya pemanas listrik Pemanas deairator menggunakan resistance electrical heater Kondisi air masuk : 30oC, 101,3 kPa Kondisi air keluar : 90oC, 101,3 kPa Dari Smith (1987) steam tables; H(air; 30oC, 101,3 kPa) = 125,7 + 0,001004×(101,3-4,241) = 125,797 kJ/kg H(air; 90oC, 101,3 kPa) = 373,9 + 0,001036×(101,3-4,241) = 374,000 kJ/kg ΔH = 374,000-125,797 = 248,203 kJ/kg Daya pemanas, P =

2,3276 248,203 × 33,76024 kJ = 2,3276 kW= = 3,1213 Hp 0,7457 3600 s

24. Pompa Daerator (PU-11) Fungsi

: memompa air dari deaerator ke ketel uap

ke Jenis

: pompa sentrifugal


Jumlah

: 1


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 0,0005618 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F)



= 2030,3 kg/jam = 1,2433 lbm/detik

F 1,2433 lbm /detik = = 0,02 ft 3 /s = 0,00056 m3/s 3 ρ 62,195 lbm /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (0,00056)0,45× (996,24)0,13 (Peters et.al., 2004) = 0,0308 m = 1,2124 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 1¼ in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 1,38 in = 0,115 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,66 in = 0,138 ft

(Geankoplis, 1997)

- Luas penampang dalam (at) = 0,0104 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 0,02 ft 3 /s = = 1,923 ft/s a t 0,0104 ft 2


ρ v D (62,195)(1,923)(0,115) = = 24482,2237 μ 0,0005618

Dari Appendiks C, Alan Foust, 1980 diperoleh ε/D = 0,0018 Friction Factor, f

= 0,0259

Instalasi pipa: Dari appendiks C, Foust, 1980 - Panjang pipa lurus, L1 = 50 ft - 1 buah gate valve fully open; L/D=13 L2 = 1 × 13 × 0,115 = 1,495 ft - 3 buah standard elbow 90° ; L/D = 30 L3 = 3 x 30 × 0,115= 10,35 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5 ; L/D = 24 L4 = 0,5 × 24 x 0,115= 1,38 ft John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

- 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 48 L5 = 1,0 × 48 × 0,115= 5,52 ft Panjang pipa total (ΣL) = 68,745 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,0259)(1,923) (68,745) = = 0,8897 ft ⋅ lbf /lb m 2 gc D 2(32,174)(0,115) 2

ΣF =


 v2  g  = 0 = 30 ft ⋅ lbf /lb m ; Velocity head, ∆ gc  2gc α 

Tekanan pada Deaerator (DE) P1

= 25,706 psi

= 3701,7385 lbf/ft2

Tekanan pada Ketel Uap (KU) P2

= 194,54 kPa = 4062,9679 lbf/ft2

∆P = P2 – P1


∆P

361,23 lbf/ft 2 = 4,245 ft.lbf / lbm ρ 85,0889 lbm/ft 3  v 2  ΔP g  + - Wf = Δz + ∆ + ΣF gc 2 g α ρ c   = 30 ft ⋅ lbf /lb m + 0 + 4,245 + 0,8897 ft ⋅ lbf /lbm =

(Foust, 1980)

= 35,135 ft ⋅ lbf /lb m Tenaga pompa, P =

- Wf Q ρ (35,135) (0,02)(85,0889 ) = 0,1087 hp = 550 550

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan = (0,1087 hp)/(0,8)= 0,136 hp Digunakan daya pompa standar ¼ hp.

25. Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Bahan konstruksi

: Carbon Steel


Kondisi uap keluar boiler 120oC, 198,54 kPa (saturated steam)  Kebutuhan panas ketel uap Dari Bab VII, diperoleh: Kalon laten steam

= 2202,2 kJ/kg

= 4599,25 btu/lbm

Kebutuhan uap

= 1684,896 kg/jam

= 3714,5217 lbm/jam

Menghitung Daya Ketel Uap 34,5 x P x 970,3 H

W =

Dimana :

P

= daya boiler, hp

W

= kebutuhan uap, lbm/jam

H

= kalor laten steam, btu/lbm

Maka,

P=

3714,5217 x 4599,25 = 497,371 hp 35,4 x 970,3

 Spesifikasi ketel uap Dipakai 1 unit ketel uap dengan ukuran sama Heat transfer area, A = Q × 10 ft2/hp = 497,371 ×10 = 4973,71 ft2 (Elonka, 1959) Spesifikasi tube, dari Table 10 Kern (1965) diperoleh: Jenis tube

= 1½ in OD 8 BWG

Inside diameter = 1,01 in Luas selubung = 0,3925 ft2/ft (outside area) Panjang tube, L = 20 ft Jumlah tube, Nt =

4973,71 A = = 63,36 tube (dipakai 64 tube/unit boiler) a" L 0,3925 × 20

26. Unit Refigerasi (UR) Fungsi

: mendinginkan dari temperatur 300C menjadi 10 0 C

Jenis

: Singlestage mechanical refrigeration cycle

Bahan konstruksi

: carbon steel

Suhu air masuk unit pendingin = 300C = 860F Suhu air keluar unit pendingin = 10°C = 50°F John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Refrigerant yang dipakai

: 1,1,1,2-tetrafluoroetana (CH2FCF3) (R-134a)

Kondensor

expansion valve

Kompresor

Chiller Gambar LD.3 Siklus unit pendinginan Suhu pendinginan

= 9°C

(Perry, 1997, hal 2-289)

Tekanan pendinginan = 4 bar

(Perry, 1997, hal 2-289)

Suhu kondensasi

(Perry, 1997, hal 2-289)

= 40°C

Tekanan kondensasi = 10 bar

(Perry, 1997, hal 2-289)

Perhitungan: a. Net refrigerating effect RE = hg - hf

(Pers. 12.21, Perry, 1973)

Dimana(Perry, 1997, hal 2-289) : RE = refrigerating effect, Btu/lb hg = Entalpi uap yang keluar dari chiller = 255,22 kJ/Kg hf = Entalpi cairan yang keluar dari kondensor = 31,2 Btu/lb RE = 83,9 – 31,2 = 52,7 Btu/lb b. Massa refrigerant yang disirkulasi m=

200 Btu/menit.ton 200 Btu/menit.ton ; m= m = 3,80 lb/menit.ton 52,7 Btu/lb RE Btu/lb (Pers. 12.22, Perry, 1973)

c. Volume uap teoritis C.F.M./ton = m x Vg

(Pers. 12.23, Perry, 1973)

Vg = volume spesifik uap yang masuk ke kompresor = 0,8 ft3/lb

(Perry, 1973)

C.F.M./ton = 3,80 lb/menit.ton x 0,8 ft3/lb = 3,04 ft3/menit.ton d. Panas kompresor (Q) Q = hd - hg

(Pers.12.24, Perry, 1973)

hd = entalpi uap yang keluar dari kompresor : 262,09 kJ/kg = 112,68 Btu/lb


hg = entalpi uap yang masuk ke kompresor : 258,99 kJ/kg Btu/lb = 111,35 Btu/lb (Perry, 1997, hal2-289) Q = 86,4 – 82,7 = 3,7 Btu/lb e. Kerja kompresor (W) W = Q x m = 3,7 Btu/lb x 3,80 lb/menit.ton = 14,04 Btu/menit.ton (Pers. 12.25, Perry, 1973) f. Daya kompresor (P) P = W / 42,4 Btu/menit = 14,04 /42,4 = 0,33 hp/ton g. Panas kondensor Panas kondensor = RE + Q = 52,7 Btu/lb + 3,70 Btu/lb = 56,40 Btu/lb (Perry, 1973) h. Cycle coefficient of performance (COP)

COP =

52,7 RE ; COP = COP = 14,24 Q 3,7

(Pers. 12.27, Perry, 1973)

27. Pompa Unit Refigerasi (PU-12) Fungsi

: memompa air pendingin dari unit refigerasi ke unit proses

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

:1

Bahan konstruksi : commercial steel - Temperatur

= 10°C

- Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3

(Perry, 1997)

- Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft⋅jam

(Perry, 1997)

- Laju alir massa (F)

= 139,946 kg/jam = 0,0857 lbm/detik


F

ρ

0,0857 lbm / det ik = 0,001378 ft 3 / s 62,2 lbm / ft 3

=

Diameter optimum, De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 1991)

= 3,9 × (0,001378)0,45× (62,16)0,13 = 0,54 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 1 in

- Schedule pipa

= 40


= 1,049 in = 0,0874 ft


= 1,315 in = 0,1096 ft

(Geankoplis, 1997)

- Luas penampang dalam (at) = 0,006 ft2 John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

- Bahan konstruksi

= commercial steel


Q 0,001378 ft 3 /s = = 0,23 ft/s at 0,006 ft 2


ρ v D (62,195)(0,23)(0,0874) = = 4068,44817 μ 2,02237

Dari Figure 2.10.3 Gean Koplis (1983): Digunakan material pipa berupa comercial steel Faktor roughness,

= 4,6.10-5 m

Relative roughness = ε/di = 4,6.10-5 / 0,0874 = 0,00053 Friction Factor, f

= 0,0005262

Dari appendiks C, Foust, 1980 - Panjang pipa lurus, L1 = 50 ft - 1 buah gate valve fully open; L/D=13 L2 = 1 × 13 × 0,0874 = 1,13641667 ft - 3 buah standard elbow 90° ; L/D = 30 L3 = 3 x 30 × 0,0874 = 7,86742 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5 ; L/D = 13 L4 = 0,5 × 13 × 0,0874= 0,5682 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 28 L5 = 1,0 × 28 × 0,0874 = 2,4476 ft Panjang pipa total (ΣL) = 62,0197 ft Faktor gesekan, f v 2 ΣL (0,0005262)(8,9796) (62,0197 ) = = 0,46788 ft ⋅ lbf /lb m 2 gc D 2(32,174)(0,0874) Tinggi pemompaan, ∆z = 30 ft  v2  g  = 0 Static head, Δz = 30 ft ⋅ lbf /lb m ; Velocity head, ∆ gc  2gc α   Perhitungan daya pompa 2

ΣF =

Efisiensi motor, η

= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 30 ft Beda tekanan, ΔP

= 0 Psi


Kerja pompa, Wf

=

Daya pompa, P

=

∆P

ρ

+ ∆z

Wf ρ Q 550η

g + F f = 0 + 30×1 + 0,007325 = 30,007 ft.lbf/lbm gc =

30,007 × 62,2480 × 0,2262 550 × 0,85

= 0,87257884 Hp (dipakai pompa 1 Hp)

28. Softened Tank (ST) Fungsi

: Menampung kondensat bekas sebelum dialirkan ke deaerator




= 1624,24 kg/jam

Waktu tinggal, t

= 12 jam

Densitas, ρ

= 983,24 kg/m3

Volume Fluida, Vf =

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

1624,24 × 12 = 19,823 m3 983,24


= (1 + 0,2) × 19,823 = 23,7877 m3


= 14 π D 2 H

Volume tangki, Vt

= 14 π D 2 H = 46,564 m3


3

Tinggi tangki, H

4 3

=

Vt 1 3

π

D =

= 4 3

23,7877 3

1 3

π

= 2,83 m (111,518 in)

×2,83 = 3,77 m




= 0,125 in/tahun.


A

= 10 tahun

Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

×H =

19,823 × 3,77 = 3,14 m 23,7877

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 983,24×9,8×3,14 = 30298,96 Pa (4,39417 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2× (4,39417 + 14,696) = 22,9032 Psi

Pd D 22,9032 × 111,518 +CA = +0,125(10) 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 22,9032 2 S E −1,2 Pd

Tebal baja shell, ts =

= 1,368 in (dipakai baja dengan tebal 1,5 in.)  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in.

29. Pompa Softened Tank (PU-13) Fungsi

: Memompa air dari softened tank ke deaerator

Jenis

: Centrifugal aliran radial


= 1624,24 kg/jam (0,994 lb/s)

Suhu operasi

= 25oC

Densitas Fluida,

= 962,7 kg/m3 (60,10 lb/ft3)

(Perry, 1997)

Viskositas fluida,

= 0,8007 cP (5,388×10-4 lb/ft.s)

(Perry, 1997)

 Spesifikasi pipa Laju volumetric, Q =

F

ρ

=

0,994 = 0,01654 ft3/s 60,10

Diam. Optimum, Do = 3,9 × Q 0,45 × ρ0,13

(Timmerhouse, 1980)

= 3,9 × (0,01654) 0,45 × (60,10) 0,13 = 1,0487 in. Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

(Geankoplis, 1997)

= 1¼ in


- Schedule pipa

= 40


= 1,38 in = 0,115 ft


= 1,66 in = 0,138 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0104 ft2  Friction factor Kecepatan linear, v =

Q 0,01654 = = 1,5904 ft/s a" 0,0104

Bil. Reynold, Re

ρ v di 60,10 × 1,5904 × 0,115 = = 20400,7856 µ 5,388 × 10− 4

=

Dari Appendiks C, Alan Foust, 1980 diperolah ε/D = 0,0018 sehingga diperoleh Friction Factor, f = 0,03  Perhitungan ekivalensi pemipaan Dari appendiks C, Foust, 1980 - Panjang pipa lurus, L1 = 30 ft - 1 buah gate valve fully open; L/D=13 L2 = 1 × 13 × 0,115 = 1,495 ft - 3 buah standard elbow 90° ; L/D = 30 L3 = 3 x 30 × 0,115= 10,35 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5 ; L/D = 24 L4 = 0,5 × 24 x 0,115= 1,38 ft - 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 48 L5 = 1,0 × 48 × 0,115= 5,52 ft Panjang pipa total (ΣL) = 48,745 ft

(1,5904) 2 × 48,745 v 2 ΣL Faktor gesekan, Ff = f = (0,03) = 0,5 ft.lbf/lbm 2 × 32,17 × 0,115 2 gc di  Perhitungan daya pompa Efisiensi motor, η

= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 30 ft Tekanan pada Softened Tank (ST) P1

= 22,9032 psi = 3297,9976 lbf/ft2

Tekanan pada Deaerator (DE) P2

= 25,706 kPa = 3701,7385 lbf/ft2

∆P = P2 – P1



∆P

ρ

=


(Foust, 1980)

 v 2  ΔP g  + - Wf = Δz + ∆ + ΣF gc  2 g cα  ρ = 30 ft ⋅ lbf /lb m + 0 + 6,718 + 0,5 ft ⋅ lbf /lb m = 37,218 ft ⋅ lbf /lb m Daya pompa, P

Wf ρ Q

=

550η

=

37,218 × 61,10 × 0,01654 550 × 0,85

= 0,0804 Hp (dipakai pompa 1 Hp)


: Sebagai tempat penampungan air pendingin




= 71,4915 kg/jam

Waktu tinggal, t

= 12 jam

Densitas, ρ

= 997,08 kg/m3

Volume Fluida, Vf =

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

71,4915 × 12 = 145,692 m3 997,08


= (1 + 0,2) × 145,692 = 178,83 m3


= 14 π D 2 H

Volume tangki, Vt

= 14 π D 2 H = 178,83 m3


3

Tinggi tangki, H

4 3

=

Vt 1 3

π

D =

= 4 3

178,83 3

1 3

π

= 5,507 m (216,821 in)

×5,507 = 7,342 m

Diameter tutup, Dc = 5,507 m John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

 Perhitungan tebal dinding shell tangki Tekanan izin, S



= 0,125 in/tahun.

A

= 10 tahun

Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

×H =

145,692 × 7,342 = 5,982 m 178,83

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 997,08×9,8×5,982 = 58452,787 Pa (8,477 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2× (8,477 + 14,696) = 27,8076 Psi Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

27,8076 × 216,821 + 0,125(10) 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 27,8076

= 1,53 in (dipakai baja dengan tebal 1¾ in.)  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1¾ in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1 ¾ in.

31. Tangki Pelarutan Kaporit (TP-06) Fungsi

: Tempat membuat larutan klorin untuk proses klorinasi air domestik

Bentuk


Bahan konstruksi : Plate steel, SA-167, Tipe 304 Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 30 0C Tekanan

= 1 atm

A. Volume tangki Kaporit yang digunakan

= 2 ppm

Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit

= 0,00032 kg/jam


Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m3 = 79,411 lbm/ft3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan

= 90 hari

Volume larutan, (V1) =

0,00032 kg/jam x 24jam/hari x9 0 hari = 0,0113 m3 3 0,7 x 1272 kg/m

Faktor kelonggaran

= 20%, maka :

Volume tangki

= 1,2 x 0,0113 m3 = 0,01353 m3

B. Diameter dan tebal tangki Volume silinder tangki (Vs) Vs =

π Di 2 Hs 4

dimana :

Ditetapkan

(Brownell & Young, 1959)

Vs

= Volume silinder (ft3)

Di

= Diameter dalam silinder (ft)

Hs

= Tinggi tangki silinder (ft)

: Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 2

Maka :

Vs =

3πDi3 8

3πDi3 0,01353 = 8 Di

= 0,2257 m = 0,74 ft ;

Hs

= 0,4 m = 1,11 ft

0,0113 m3 Tinggi cairan dalam tangki = =0,2826 m 2 1 / 4.π (0,2257 ) Tebal dinding tangki P Hidrostatis = ρ x g x h

-

= 1272 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,2826 = 3,993 kPa Tekanan operasi, 1 atm = 101,325 kPa P = 3,522 + 101,325 = 104,847 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 20% P desain

= 1,2 x (104,847) = 125,8164 kPa

-

Direncanakan digunakan bahan konstruksi Plate steel SA-167, Tipe 304.


Dari Brownell & Young, item 4, Apendix D, 1979, diperoleh data : Allowable working stress (s) = 18.750 psi = 129276,2 kPa Efisiensi sambungan (E)

= 0,85

Faktor korosi

= 1/8 in

(Timmerhaus, 1980)

Tebal dinding silinder tangki : t=

PD (125,8164)(0,2257) = = 0,0001293 m = 0,00509 in 2SE − 1,2P 2(129276,2)(0,85) − 1,2(125,8164) Dari Tabel 5.4 Brownell & Young, 1979, dipilih tebal tangki standar 1/20 in

C. Daya Pengaduk tipe pengaduk : plat 6 balde turbin impeller jumlah baffle : 4 buah untuk turbin standar (Mc Cabe, 1999), diperoleh : Dt/E

= 1/3, ; Dt= 0,2257 m

; Da= 0,0752 m

E/Da = 1

; Da= 0,0752 m

L/Da = ¼

; L= ¼ x 0,0752 m = 0,0188 m

(Brown, 1978)

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,0752 m = 0,01504 m J/Dt

= 1/12 ; J = 1/12 x 0,2257 m = 0,0188 m

Kecepatan pengadukan, N

= 1 rps

Viskositas kaporit 70% = 6,7197. 10-4 lbm/ft.det

(Kirk Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, NRe

(79,4082)(1)(0,2257) 2 ρN(Di) 2 = = = 7,726.103 −4 µ 6,7197.10

Dari table 9-2, McCabe, 1999, untuk NRe > 10.000 diperoleh Np = 4,2 sehingga : P

(4,2)(1)3 (0,2257)5 (79,4082) Np N 3 Di5 ρ = = = 1,104. 10-7 Hp 32,174(550) gc

Efisiensi motor penggerak

= 80%

Daya motor penggerak

=

1,104.10−7 = 1,38. 10-7 Hp 0,8

Digunakan daya pompa standar 1/20 hp. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

32. Pompa Kaporit (PU-14) Fungsi

: memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke Tangki Utilitas 3(TU-03)

Jenis

: pompa injeksi


Temperatur

= 30°C

-

Densitas kaporit (ρ)

= 1272 kg/m3 = 79,411 lbm/ft3

-

Viskositas kaporit (µ) = 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik

-

Laju alir massa (F)

(Perry, 1997) (Perry, 1997)

= 0,0066 kg/jam = 4,042.10-6 lbm/detik

F 4,042.10-6 lbm /detik Laju alir volume, Q = = = 5,089.10−8 ft 3 /s 3 ρ 79,411 lbm /ft Diameter optimum, De = 0,133 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 1980)

= 0,133× (5,089.10-8)0,4× (79,411)0,2 = 3,86.10-4 m = 0,0152 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


(Foust, 1980)

= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0338 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 5,089.10−8 ft 3 /s = = 1,27.10− 4 ft/s at 0,0004 ft 2


(

)

ρ v D (79,411) 1,27.10−4 (0,0224) = = 0,3368 μ 6,7197 ⋅ 10− 4

Aliran adalah laminar, maka dari Appendix C-3, Foust, 1980, diperoleh f = 16/NRe = 64/0,3368 = 190,033 Instalasi pipa: Dari appendiks C-2, Foust, 1980 - Panjang pipa lurus, L1 = 15 ft John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

- 2 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 2 × 13 × 0,0224 = 0,5824 ft - 1 buah standard elbow 90° (L/D = 30) L3 = 2 x 30 × 0,0224 = 1,35 ft - 1 buah sharp edge entrance (K = 0,5 ; L/D = 13)L4 = 0,5 × 13 × 0,0224 = 0,15 ft - 1 buah sharp edge exit (K = 1,0 ; L/D =28) L5 = 1,0 × 28 × 0,0224 = 0,63 ft Panjang pipa total (ΣL) = 15 + 0,2872 + 1,35 + 0,15 + 0,63 = 32,70 ft Faktor gesekan,

(

)

f v 2 ΣL (190,033) 1,27.10− 4 (32,70) F= = = 6,953.10− 5 ft ⋅ lbf /lb m 2 gc D 2(32,174)(0,0224) 2


= 0,85

Tinggi pemompaan, z = 10 ft Tekanan pada Tangki Pelarutan Kaporit (TP-06) P1

= 2627,675514 lbf/ft2

= 125,8164 kPa

Tekanan pada Tangki Utilitas 3 (TU-03) P2

= 3314,8892 lbf/ft2

= 23,0196 kPa

∆P = P2 – P1


∆P

687,2142 lbf/ft 2 = = 8,654 ft.lbf / lbm ρ 79,411 lbm/ft3  v 2  ΔP g  + - Wf = Δz + ∆ + ΣF gc 2 g α  c  ρ = 10 ft ⋅ lbf /lb m + 0 + 8,654 + 6,953.10− 5 ft ⋅ lbf /lb m

(Foust, 1980)

= 18,654 ft ⋅ lbf /lb m Daya pompa, P

=

Wf ρ Q 550η

=

18,654 × 79,411 × 5,089.10−8 550 × 0,85



: Sebagai tempat penampungan air pendingin





= 112,615 kg/jam

Waktu tinggal, t

= 12 jam

Densitas, ρ

= 997,08 kg/m3

Volume Fluida, Vf =

Ft

ρ

=

(Perry, 1997)

112,615 × 12 = 19,575 m3 997,08


= (1 + 0,2) × 19,575 = 23,49 m3


= 14 π D 2 H

Volume tangki, Vt

= 14 π D 2 H = 23,49 m3


3

Tinggi tangki, H

4 3

=

Vt 1 3

π

D =

23,49

=

3

4 3

× 2,82 = 3,8 m

1 3

π

= 2,82 m (111,052 in)




= 0,125 in/tahun.

A

= 10 tahun

Tinggi level, Hf

=

Vf Vt

×H =

19,575 × 3,8 = 3,167 m 23,49

Tek. hidrostatis, PH = ρ g Hf = 997,08×9,8×3,167 = 30942,716 Pa (4,487 Psi) Faktor kelonggaran diambil 20% dari total Tekanan desain, Pd = (1 + 0,2) × PH = 1,2× (4,487 + 14,696) = 23,0196 Psi


Tebal baja shell, ts = =

Pd D + CA 2 S E −1,2 Pd

23,0196 × 111,052 + 0,125(10) 2 × 12650 × 0,85 − 1,2 × 23,0196

= 1,369 in (dipakai baja dengan tebal 1,5 in.)  Tebal dinding tutup tangki Tebal dinding tutup bawah diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in. Tebal dinding tutup atas diambil sama dengan tebal dinding shell 1,5 in.

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik Biodiesel digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 80.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters et.al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 9189,- (Analisa, 1 April 2008).

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya

= 20.000 m2

Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik Rp 200.000/m2.

berkisar

Harga tanah seluruhnya

= 20.000 m2 × Rp 200.000/m2 = Rp 4.000.000.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 4.000.000.000,-

= Rp

200.000,000 ,-

Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 4.200.000.000,B. Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

Jumlah (Rp)

(Rp/m2) 1

Area poses

2

Area bahan baku

3

Area produk

4

Laboratorium

5.000

2.000.000 10.000.000.000

2.000

250.000

500.000.000

1.000

1.500.000

1.500.000.000

200

1.000.000

200.000.000

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ......................... (lanjutan)

No 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

Perkantoran

250

1.500.000

375.000.000

Parkir

200

50.000

10.000.000

Perpustakaan

450

1.000.000

450.000.000

50

350.000

17.500.000

Kantin

100

350.000

35.000.000

Poliklinik

100

500.000

50.000.000

Bengkel

70

350.000

24.500.000

Pembangkit Lstrk

200

1.500.000

300.000.000

Pembangkit uap

200

1.500.000

300.000.000

Pengolahan air

1,000

800.000

800.000.000

Pengolahan limbh

1,000

1.000.000

1.000.000.000

Tempat Ibadah


16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Area perluasan

1,600

50.000

80.000.000

Pemadan Kbkran

70

350.000

24.500.000

Pos Keamanan

40

150.000

6.000.000

Jalan

1,500

50.000

75.000.000

Area antar bangunan dsb

2,000

50.000

100.000.000

Taman

2,000

50.000

100.000.000

200

350.000

70.000.000

70

150.000

10.500.000

500

100.000

50.000.000

Gudang peralatan Rumah Timbangan Gudang Bahan Ruang Kontrol Total

200 20.000

1.500.000 300.000.000 16.378.000.000

C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan

X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  m

persamaan berikut (Peters et.al., 2004) : dimana: Cx = harga alat pada tahun 2008

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2008 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2008 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

(Montgomery,

1992) Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi²

Yi²

1 2

1989 1990

895 915

1780155 1820850

3956121 3960100

801025 837225


3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Total

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 27937

931 943 967 993 1028 1039 1057 1062 1068 1089 1094 1103 14184

1853621 1878456 1927231 1980042 2050860 2073844 2110829 2121876 2134932 2178000 2189094 2208206 28307996

3964081 3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000 4004001 4008004 55748511

866761 889249 935089 986049 1056784 1079521 1117249 1127844 1140624 1185921 1196836 1216609 14436786

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

Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14) . (28307996) – (27937)(14184) [(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½ ≈ 0,98 = 1

Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2005)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh :

(Montgomery,

1992) b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2


a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) 14. (55748511) – (27937)²

= 53536 3185

= 16,8088 a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511) – (27937)² 3185 = -32528,8 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2005 adalah: Y = 16,809(2008) – 32528,8 = 1223,672 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan Trilaurin (F-360) Kapasitas tangki , X2

= 372,1418 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh

untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6667. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.


Purchased cost, dollar

106

10

Capacity, gal 104 10

2

105

3

105

Mixing tank with agitator

10

304 Stainless stell

4

Carbon steel 310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)

103 10-1

P-82 Jan,2002

102

10

1

Capacity, m

Gambar LE.1

103

3

Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004)

Indeks harga tahun 2005 (Ix) adalah 1173,245. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 372,1418 m3 adalah : 372,1418 1 Cx = US$ 134482,913

0 , 49

Cx = US$ 6667 ×

x

1173,245 1103

Cx = Rp 1.235.763.488,-/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE – 4 untuk perkiraan peralatan utilitas.

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

Biaya transportasi Biaya asuransi Bea masuk PPn PPh Biaya gudang di pelabuhan

= = = = = =

5% 1% 15 % 10 % 10 % 0,5 %

(Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004)


-

Biaya administrasi pelabuhan Transportasi lokal Biaya tak terduga Total

= = = =

0,5 % 0,5 % 0,5 % 43 %

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

PPn PPh Transportasi lokal Biaya tak terduga Total

= = = = =

10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 21 %

(Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004)

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No.

Nama Alat

Kode

Unit

Harga / Unit

Harga Total

(Rp)

(Rp)

1

Tangki Trilaurin

F-111

7

1.235.763.488 8,650,344,414

2

Tangki Umpan Metanol

F-113

3

1.103.455.378 3,310,366,134

3

Tangki Katalis

F-116

1

519.190.882

519,190,882

4

Pompa Katalis

M-310

1

308.793.876

308,793,876

5

Mixer

R-210

3

149.531.942

448,595,825

6

Pompa Mixer

S-212

1

296.325.601

296,325,601

7

Pompa Reaktor

F-214

2

896.027.897 1,792,055,793

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses...........lanjutan) No.

Nama Alat

Kode

Unit

Harga / Unit

Harga Total

(Rp)

(Rp)

8

Reaktor

V-310

1

699.926.402

699,926,402

9

Separator

F-313

1

1.553.209.174

1,553,209,174

10

Pompa Separator 1

F-318

4

1.700.777.205

6,803,108,821


11

Tangki Gliserol

E-316

3

174.042.479

522,127,436

12

Pompa Separator 2

H-410

3

298.735.085

896,205,254

13

Heater

E-414

3

198.190.326

594,570,977

14

Flash Drum

H-510

3

272.306.445

816,919,335

15

Tangki Metil Laurat

F-614

4

971.092.376

3.884.369.502

16

Heater

E-216

1

424.516.315

424.516.315

17

Kondensor

E-312

1

662.448.475

662.448.475

18

Cooler 1

E-230

1

712.911.230

712.911.230

19

Cooler 2

E-314

1

1.427.235.086

1.427.235.086

20

Evaporator

E-514

1

445.191.973

445.191.973

21

Cooler 3

E-612

1

1.504.395.938

1.504.395.938

22

Pompa Katalis

L-117

1

1.138.449

1.138.449

23

Pompa Mixer

L-118

1

4.851.998

4.851.998

24

Pompa Reaktor

L-211

3

4.915.139

14.745.418

25

Pompa Separator 1

L-215

1

2.326.014

2.326.014

26

Pompa Separator 2

L-213

1

4.612.421

4.612.421

27

Pompa Flash Drum 1

L-219

1

5.730.430

5.730.430

28

Pompa Flash Drum 2

L-317

1

4.307.555

4.307.555

29

Pompa Washing Tank 1

L-319

3

5.096.503

15.289.508

30

Pompa Washing Tank 2

L-413

3

5.739.782

17.219.347

31

Pompa Dekanter 1

L-414

3

5.026.771

15.080.312

32

Pompa Dekanter 2

L-611

3

5.724.066

17.172.197

Total 36.375.282.096

Tabel LE – 4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No. 1 2 3

Nama Alat Screening Bak Sedimentasi Tangki Pelarutan 1

Kode SC BS TP-01

Unit Harga / Unit (Rp) 1 72,204,275 1 15,000,000 1 216,178,633

Harga Total (Rp) 72,204,275 15,000,000 216,178,633


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

Tangki Pelarutan 2 Tangki Pelarutan 3 Clarifier Tangki Filtrasi Cooling Tower T. Utilitas 2 T. Utilitas 3 Softened Tank Cation Exchanger T. Pelarutan H2SO4 T. Pelarutan NaOH Anion Exchanger Activeted Sludge Ketel Uap+Deaerator Bak Equalisasi Generator T. Utilitas 1 T. Pelarutan Kaporit T. Penampung P. Screening P. Sedimentasi P. Alum P. Soda P. Flash P. Clarifier P. Softened Tank 1

TP-02 TP-03 CL TF CT TU-01 TU-02 ST CE TP-04 TP-05 AE AS KU BE GE TU-03 TP-06 TP PU-01 PU-02 PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

82,607,167 82,607,167 200,818,369 200,818,369 4,318,411,386 4,318,411,386 103,400,193,106 103,400,193,106 130.261.783 130.261.783 2.428.226.052 2.428.226.052 594.527.207 594.527.207 722.778.422 722.778.422 16.695.759 16.695.759 590.478.113 590.478.113 1.262.883.747 1.262.883.747 16.695.759 16.695.759 6.188.305.718 6.188.305.718 726.029.368 726.029.368 20.000.000 20.000.000 200.000.000 400.000.000 2.501.067.331 2.501.067.331 14.514.438 14.514.438 20.000.000 20.000.000 4.166.118 4.166.118 4.166.118 4.166.118 212.884 212.884 175.131 175.131 4.162.122 4.162.122 4.162.122 4.162.122 749.210 749.210 Total 22.787.785.333

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: =

1,43 x (Rp 36.272.808.446 + Rp 22.617.174.064) + 1,21 x (Rp 102.473.650 + Rp 170.611.270,- ) = Rp 84.543.107.742,-

Biaya pemasangan diperkirakan 10 % dari total harga peralatan (Timmerhaus, 1991) Biaya pemasangan

= 0,1 × Rp 84.543.107.742,= Rp 8.454.310.774,-

Harga total peralatan terpasang (HTP) = Rp. 84.543.107.742+ Rp. 8.454.310.774,= Rp. 92.997.418.516,John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

D. Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 13 % dari HPT.(Timmerhaus, 1991) Biaya instrumentasi dan alat kontrol

= 0,13 × Rp 92.997.418.516,= Rp 12.089.664.407,-

E. Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 80 % dari HPT. Biaya perpipaan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,8 × Rp 92.997.418.516,- = Rp 74.397.934.813,-

F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 % dari HPT.

(Timmerhaus, 1991)

Biaya instalasi listrik = 0,1 × Rp 92.997.418.516,-= Rp 9.299.741.852,G. Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 8 % dari HPT.

(Timmerhaus, 1991)

Biaya insulasi = 0,08 × Rp 92.997.418.516,- = Rp 7.439.793.481,H. Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 % dari HPT.

(Timmerhaus, 1991)

Biaya inventaris kantor = 0,01 × Rp 92.997.418.516,- = Rp 929.974.185,I. Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 1 % dari HPT. (Timmerhaus, 1991) Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan

= 0,01 × Rp 92.997.418.516,= Rp 929.974.185,

J. Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi

No. 1

Jenis Kendaraan Dewan Komisaris

Unit

Tipe

2

Mercedez-Benz

Harga/ Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

875.750.000 1.751.500.000


S550 2

Mobil Direktur

1

Fortuner V 2.7AT Kijang Innova V 2.5 AT

395.900.000

395.900.000

3 4 5

Mobil Manajer Bus karyawan Bus karyawan

4 2 1

246.100.000 380.000.000 161.000.000

984.400.000 760.000.000 161.000.000

6

Truk

6

Bus Mercedez-Benz Mini Bus L-300 Truk FE-74HD 125PS

161.200.000

967.200.000

7 8

Mobil kepentingan pemasaran & pembelian Sepeda motor

4

Mini Bus L-300

161.000.000

644.000.000

4

Honda Supra 125 R

14.750.000

59.000.000

9

Mobil pemadam kebakaran

1

Truk Tangki

657.000.000

657.000.000 6.380.000.000

Total

(Sumber; www.astraworld.com 2008)

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp

225.042.501.438,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 7 % dari MITL = 0,07 × Rp 225.042.501.438,- ( Timmerhaus, 1991) = Rp 15.752.975.101,-

B. Engineering dan Supervisi Diperkirakan 8 % dari MITL = 0,08 × Rp 225.042.501.438,- (Timmerhaus, 1991) = Rp 18.003.400.115,-

C. Biaya Kontraktor Diperkirakan 2 % dari MITL = 0,02 × Rp 225.042.501.438,-

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 4.500.850.029,D. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 % dari MITL = 0,1 × Rp 225.042.501.438,- (Timmerhaus, 1991) = Rp 22.504.250.144,-

Total MITTL

= A+B+C+D

= Rp 60.761.475.388,-


Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 225.042.501.438,- + Rp 60.761.475.388,= Rp 285.803.976.827,-

2

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).

2.1 Persediaan Bahan Baku 2.1.1 Bahan baku Proses 1. Minyak Kelapa Kebutuhan

= 11.371,2492 kg/jam

Harga

= Rp 3.480,- /kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 11.371,2492 kg/jam x Rp 3480,-

(www.minyakkelapa.com 2008)

= Rp 85.475.406.009,2. CH3OH Kebutuhan

= 3.491,920681 kg/jam

Harga

= Rp. 2025/kg,-

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 3.491,92068 kg/jam x Rp. 2025/kg,-

(IchemE,2008)

= Rp 15.273.661.057,3. CH3COOH Kebutuhan

= 49,495145 kg/jam

Harga

= Rp. 8400,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 49,495145 kg/jam x Rp. 8400,-/kg

(IchemE,2008)

= Rp 898.039.917,4. Katalis Kebutuhan

= 56,856471 kg/jam

Harga

= Rp. 9000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 56,856471 kg/jam x Rp. 9000,-/kg

(IchemE,2008)

= Rp 1.105.930.864,Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan

= 0,635 kg/jam

Harga

= Rp 2454,-/kg

(Philip Moore, 2008)


= 90 hari × 24 jam/hari × 0,635 kg/jam × Rp 2454,- /kg

Harga total

= Rp 3.366.935,2.

Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan Harga

= 0,343 kg/jam = Rp 2700,-/kg

(IchemE,2008)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,343 kg/jam × Rp 2700,-/kg = Rp 2.000.376,3.

Kaporit Kebutuhan = 0,00465 kg/jam Harga

= Rp 11.500,-/kg

(IchemE,2008)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,00465 kg/jam × Rp 11.500,-/kg = Rp 115,506 H2SO4

4.

Kebutuhan

= 57,916 kg/hari

Harga

= Rp 3023,181,-/kg

Harga total

= 90 hari × 57,916 kg/hari × Rp 3023.181,-/kg

(www.purchasingdata.com,2008)

= Rp 15.757.206,5. NaOH Kebutuhan Harga

= 159,68 kg/jam = Rp 3150 ,-/kg

(IchemE,2008)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 159,68 kg/jam × Rp 3150,- /kg = Rp 31.498.976,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 102.818.641.765,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah = Rp 4 x 102.818.641.765,- =Rp. 411.274.567.061,-

2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan (Rp) 20.000.000 18.000.000 3.500.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 3.500.000 3.500.000 3.500.000 3.500.000 5.000.000 3.000.000 2.500.000 2.000.000 1.500.000

Dewan Komisaris Direktur Sekretaris Manajer Produksi Manajer Teknik Manajer Umum dan Keuangan Manajer Pembelian dan Pemasaran Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Laboratorium dan R & D Kepala Seksi Utilitas Kepala Seksi Mesin Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Pembelian dan Penjualan Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Umum dan Keuangan Karyawan Pembelian dan Pemasaran Dokter Perawat Petugas Keamanan Supir Petugas Kebersihan Jumlah

2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 75 20 20 12 1 2 12 5 10 175

Total gaji pegawai selama 1 bulan

= Rp 695.000.000,-

Total gaji pegawai selama 3 bulan

= Rp 2.085.000.000,-

Jumlah gaji/bulan (Rp) 40.000.000 18.000.000 3.500.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 262.500.000 70.000.000 70.000.000 42.000.000 5.000.000 6.000.000 30.000.000 10.000.000 15.000.000 695.000.000

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai

= 0,2 × Rp 2.085.000.000,= Rp 417.000.000,-

2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai

= 0,2 × Rp 2.085.000.000,-


= Rp 417.000.000,2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Biodiesel Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

4.200.000.000

-

Bangunan

Rp

16.378.000.000

Total NJOP

Rp

20.578.000.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

20.608.000.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp.

1.030.400.000,-

30.000.000,- )

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. 1. 2. 3. 4.

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total

Jumlah (Rp) 2.085.000.000 417.000.000 417.000.000 1.040.400.000 3.980.400.000

2.3 Biaya Start – Up John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus, 1991). = 0,12 × Rp 285.803.976.827,- = Rp 34.296.477.219,-

2.4 Piutang Dagang PD =

IP × HPT 12

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual Biodiesel = Rp. 5500/l = Rp. 6152/kg

(Pertamina, 2008)

Produksi Biodiesel = 10101,0101 kg/jam Biodiesel yang dipakai sebagai bahan bakar = 191,636052 kg/jam Hasil penjualan Biodiesel tahunan = 9909,3740 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 6152,= Rp 482.832.587.891,2. Harga jual gliserol 67,6 % (% volum) = US$ 5/l = US$ 0,894/kg (www.sciencemadness.org,2008) Produksi gliserol = 2305,475787 kg/jam Hasil penjualan gliserol tahunan = 2305,475787 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × US$ 0,894/kgx Rp 9189/US$ = Rp 579.228.412.436,3. Harga jual metanol 60% (% berat)= Rp 675 /kg

(www.sciencemadness.org,2008)

Produksi metanol = 2377,92675 kg/jam Hasil penjualan metanol tahunan = 2377,92675 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 675 /kg = Rp 12.712.396.406,Hasil penjualan total tahunan = Rp 1.074.773.396.733,Piutang Dagang = 3/12 × Rp Rp 1.074.773.396.733,- = Rp 268.693.349.183.Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No

Jumlah (Rp) Jenis Biaya

1

Bahan baku proses dan utilitas

2

Kas

3

Start up

4

Piutang Dagang

102.818.641.765 3.980.400.000 34.296.477.219 268.693.349.183

Total Total Modal Investasi

409.747.868.168

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp

285.803.976.827,- + Rp 409.747.868.168,-

= Rp

695.551.844.995,-

Modal ini berasal dari: Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 695.551.844.995,- = Rp 417.331,106.997,-

Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 x Rp 695.551.844.995,-

= Rp 278.220.737.998,-

3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) 3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 2) × Rp 695.000.000

= Rp 9.730.000.000,-

3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 31% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2008). = 0,31 × Rp 278.220.737.998,-

= Rp 86.248.428.779,-

3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi


Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif Beberapa Jenis Harta

Berwujud

(tahun)

(%)

4

25

I. Bukan Bangunan 1.Kelompok 1 Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri. 2. Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

3. Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

Ii. Bangunan Permanen

20

5

Bangunan sarana dan penunjang (Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004)

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. P−L n dimana: D = depresiasi per tahun D=

P

= harga awal peralatan

L

= harga akhir peralatan

n

= umur peralatan (tahun)


Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Umur (Tahun) 20 10 10 10 10 10 10 10 10

Depresiasi Komponen Biaya (Rp) (Rp) Bangunan 16.378.000.000 818.900.000 Peralatan proses dan utilitas 92.997.418.516 5.812.338.657 Instrumentrasi dan pengendalian proses 12.089.664.407 3.022.416.102 Perpipaan 74.397.934.813 18.599.483.703 Instalasi listrik 9.299.741.852 2.324.935.463 Insulasi 7.439.793.481 1.859.948.370 Inventaris kantor 929.974.185 232.493.546 Perlengkapan keamanan dan kebakaran 929.974.185 232.493.546 Sarana transportasi 6.380.000.000 797.500.000 33.700.509.388 TOTAL Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 20 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,20 × Rp 60.761.475.388,=

Rp 15.190.368.847,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 33.700.509.388.- + Rp 15.190.368.847,-

= Rp 48.890.878.235,-

A. Biaya Tetap Perawatan a. Perawatan mesin dan alat-alat proses

(Timmerhaus, 1991)

Diperkirakan 10 % dari HPT = 0,1 × Rp 101.451.729.290,John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

= Rp 10.145.172.929,b. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 16.378.000.000,- = Rp 1.637.800.000,c. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 6.380.000.000,- = Rp 638.000.000,d. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus,1991) = 0,1 × Rp 12.089.664.407,- = Rp 1.208.966.441,-

e. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 74.397.934.813,- = Rp 7.439.793.481,f. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 9.299.741.852,- = Rp 929.974.185,g. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi

(Timmerhaus, 1991)

= 0,1 × Rp 7.439.793.481,- = Rp 743.979.348,h. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor = 0,1 × Rp 929.974.185,i.

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 92.997.419,-

Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus, 1991) = 0,1 × Rp 929.974.185,-

= Rp 92.997.419,-

Total biaya perawatan = Rp 22.929.681.221,-

B. Biaya Tambahan (Pant Overhead Cost) Diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap

(Timmerhaus, 1991)


= 0,2 × Rp 285.803.976.827,-

= Rp 57.160.795.365,-

C. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan = 0,1 × Rp 57.160.795.365,-

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 5.716.079.537,-

D. Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan = 0,2 × Rp 57.160.795.365,-

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 11.432.159.073,-

E. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan = 0,1 × Rp 57.160.795.365,-

(Timmerhaus, 1991)

= Rp 5.716.079.537,-

F. Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1% dari Modal Investasi Tetap Langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2008). = 0,031 × =

Rp 225.042.501.438,-

Rp 6.976.317.545,-

2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 300.000,- /tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2008) Maka biaya asuransi karyawan

= 175 orang x Rp. 300.000,-/orang = Rp. 52.500.000,-

Total biaya asuransi

= Rp 7.028.817.545,-

G. Pajak Bumi dan Bangunan PBB = Rp 1.020.400.000,Total Biaya Tetap (Fixed Cost)

= Rp

255.873.319.292,-


3.2 Biaya Variabel A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun = 4 × Rp 102.818.641.765,-

= Rp 411.274.567.061,-

B. Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 10 % dari biaya tetap pemasaran. = 0,1 × Rp 11.432.159.073,-

= Rp 1.143.215.907,-

C. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 15 % dari biaya tetap perawatan. = 0,15 × Rp 22.929.681.221,-

= Rp 3.439.452.183,-

D. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan = 0,2 × Rp 57.160.795.365,-

= Rp 11.432.159.073,-

Total biaya variabel = Rp 423.849.942.041,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 255.873.319.292,- + Rp 423.849.942.041,- = Rp 679.723.261.333,4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

A. Laba Sebelum Pajak Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi = Rp 1.074.773.396.733,- – Rp 679.723.261.333,= Rp 395.050.135.400,-

B. Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 Tahun 2000, Tentang

Perubahan Ketiga atas

Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah: - Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. - Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %. John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

- Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 % × Rp 50.000.000

= Rp

5.000.000,-

- 15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000)

= Rp

7.500.000,-

- 30 % × Rp (395.050.135.400- Rp 100.000.000)

= Rp 118.485.040.620,-

Total PPh

= Rp 118.497.540.620,-

C. Laba setelah pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 395.050.135.400,- – Rp 118.497.540.620,= Rp 276.552.594.780,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM) PM

=

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM

=

Rp 395.050.135.400,× 100 % Rp 1.074.773.396.733,-

= 37 %

B. Break Even Point (BEP) BEP

=

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP

=

Rp 255.873.319.292,× 100 % Rp1.074.773.396.733 − Rp 423.849.942.041

= 39 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 39 % × 80.000 kg = Rp 3.144.742 kg

Nilai penjualan pada titik BEP

= 39 % × Rp 1.047.773.396.733,= Rp 268.693.349.183,-

C. Return on Investment (ROI) John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun, 2008. USU Repository © 2009

ROI

=

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI

=

Rp 275.177.170.793 × 100 % Rp 705.176.204.090

= 39,76016982 %

D. Pay Out Time (POT) POT

=

1 × 1 tahun ROI

POT

=

1 × 1 tahun 0,3976

= 2,5151 tahun E. Return on Network (RON) RON

=

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON

=

Rp 276.552.594.780 × 100 % Rp 417.331.106.997

= 66,26695 %

F. Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

-

Cash flow = laba sesudah pajak + depresiasi

Dari Tabel E.10, diperoleh nilai IRR = 34,31 %



TAHUN

Recommend Documents