TAHUN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT DENGAN KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN

OLEH: ANITA SAKTIKA DEWI

I0507023

INDRIANA TRISNAWATI

I0507044

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2012

commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun” ini. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 2. Ir. Samun Triyoko, selaku Dosen Pembimbing I dan Dr.Eng. Agus Purwanto, selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 4. Ir. Paryant, M.S. dan Ir. Samun Triyoko, selaku Pembimbing Akademik. 5. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya. 6. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya angkatan 2007. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta,

Februari 2012

Penulis commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...................................................................................................

i

Lembar Pengesahan ...........................................................................................

ii

Kata Pengantar ................................................................................................... iii Daftar Isi ..........................................................................................................

iv

Daftar Tabel ...................................................................................................... ix Daftar Gambar .................................................................................................

xi

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

xii

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

1

1.1

Latar Belakang Pendirian Pabrik ..............................................

1

1.2

Penentuan Kapasitas Perancangan ..........................................

3

1.3

Pemilihan Lokasi Pabrik ..........................................................

5

1.4

Tinjauan Pustaka .....................................................................

8

1.4.1 Macam-macam Proses .................................................

8

1.4.2 Kegunaan Produk..........................................................

12

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia .. .................................................

12

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum .....................................

14

BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................

16

2.1

2.2

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................

16

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ...............................................

16

2.1.2 Spesifikasi Produk ........................................................

17

Konsep Proses ......................................................................... commit to user

18

iv


digilib.uns.ac.id

2.2.1 Dasar Reaksi ................................................................

18

2.2.2 Kondisi Operasi ............................................................

19

2.2.3 Mekanisme Reasksi ......................................................

19

2.2.4 Tinjauan Termodinamika .............................................

20

2.2.5 Tinjauan Kinetika .........................................................

25

Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ...............................

27

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

27

2.3.2 Diagram Alir Kualitatif.................................................

27

2.3.3 Diagram Alir Proses .....................................................

27

2.3.4 Langkah Proses .............................................................

31

Neraca Massa dan Neraca Panas .............................................

34

2.4.1 Neraca Massa ...............................................................

34

2.4.2 Neraca Panas ................................................................

39

Lay Out Pabrik dan Peralatan . .................................................

41

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

41

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

46

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...........................................

49

3.1 Alat Utama .................................................................................

49

3.1.1

Reaktor………………… …………………………….

49

3.1.2

Mixer ………………………………………………….

50

3.1.3

Filter …………………………………………………..

52

3.1.4

Dryer ………………………………………………….

53

2.3

2.4

2.5

3.2 Alat pendukung ........................................................................... commit to user v

54


digilib.uns.ac.id

3.2.1 Tangki Penyimpanan Bahan Baku................................

54

3.2.2 Heater ...........................................................................

55

3.2.3 Belt Conveyor ...............................................................

56

3.2.4 Fan ................................................................................

57

3.2.5 Hopper ..........................................................................

57

3.2.6 Screener ........................................................................

58

3.2.7 Silo Penyimpanan Gipsum ...........................................

59

3.2.8 Screw Conveyor ............................................................

60

3.2.9 Bucket Elevator .............................................................

61

3.2.10 Pompa ...........................................................................

62

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM.............

64

4.1

Unit Pendukung Proses ............................................................

64

4.1.1 Unit Pengadaan Air ......................................................

65

4.1.1.1 Air Proses ......................................................

69

4.1.1.2 Air Pendingin..................................................

70

4.1.1.3 Air Umpan Boiler ...........................................

71

4.1.1.4 Air Konsumsi umum dan Sanitasi .................

75

4.1.2 Unit Pengadaan Steam ..................................................

77

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan .......................................

79

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................

80

4.1.4.1 Listrik untuk Proses dan Utilitas ...................

81

4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan ...............................

83

4.1.4.3 Listrik untuk AC ............................................ commit to user

85

vi


digilib.uns.ac.id

4.1.4.4 Listrik Laboratorium dan Instrumentasi .......

85

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ......................................

87

Laboratorium ...........................................................................

88

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

90

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

90

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............

91

4.2.4 Analisa Air ..................................................................

92

4.3 Unit Pengolahan Limbah ..........................................................

93

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN........................................................

95

4.2

5.1

Bentuk Perusahaan ..................................................................

95

5.2

Struktur Organisasi ..................................................................

96

5.3

Tugas dan Wewenang ..............................................................

99

5.3.1 Pemegang Saham ........................................................

99

5.3.2 Dewan Komisaris .........................................................

100

5.3.3 Dewan Direksi .............................................................

100

5.3.4 Staf Ahli .......................................................................

102

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan .....................................

102

5.3.6 Kepala Bagian ...............................................................

102

5.3.7 Kepala Seksi ................................................................. 106 5.4

5.5

Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 107 5.4.1 Karyawan Non Shift .....................................................

107

5.4.2 Karyawan Shift .............................................................

108

Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... commit to user

110

vii


digilib.uns.ac.id

5.4.1 Karyawan Tetap ........................................................... 110 5.4.2 Karyawan Harian ......................................................... 110 5.4.3 Karyawan Borongan..................................................... 110 5.6

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ................ 111 5.6.1 Penggolongan Jabatan ................................................. 111 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji .......................................... 111

5.7

Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 115

BAB VI ANALISIS EKONOMI ..................................................................... 117 6.1

Fixed Capital Investment (FCI) ...............................................

125

6.2

Working Capital Investment (WCI)..........................................

126

6.3

Total Capital Investment (TCI) ................................................

126

6.4

Manufacturing Cost (DMC) .....................................................

127

6.5

General Expense .......................................................................

128

6.6

Analisis Kelayakan ...................................................................

128

6.7

Kesimpulan ...............................................................................

136

Daftar Pustaka ................................................................................................. xiii Lampiran

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Gipsum Indonesia ……………………….....................

3

Tabel 1.2 Pemilihan Proses..………….............................................................

11

Tabel 2.1 Komposisi Batuan kapur .............................................................

16

Tabel 2.2 Harga Berat Molekul dan ∆Hof Komponen .…............................

21

Tabel 2.3 Data Energi Bebas Gibbs ………………………………………….

23

Tabel 2.4 Neraca Massa Total .......................................................................

35

Tabel 2.5 Neraca Massa Mixer ......................................................................

36

Tabel 2.6 Neraca Massa Reaktor ....................................................................

37

Tabel 2.7 Neraca Massa Filter .........................................................................

38

Tabel 2.8 Neraca Massa Dryer .......................................................................

39

Tabel 2.9 Neraca Panas Mixer ........................................................................

40

Tabel 2.10 Neraca Panas Reaktor ....................................................................

40

Tabel 2.11 Neraca Panas Filter ......................................................................

41

Tabel 2.12 Neraca Panas Dryer .......................................................................

41

Tabel 2.13 Perincian Luas Tanah pabrik ........................................................

44

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku ..............................

54

Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper ...........................................................................

57

Tabel 3.3 Spesifikasi Screw Conveyor ...........................................................

60

Tabel 3.4 Spesifikasi Bucket Elevator ...........................................................

61

Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa ...........................................................................

62

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Proses ..................................................................... commit to user

69

ix


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Pendingin ...............................................................

71

Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam ...........................................................

75

Tabel 4.4 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ...........................

76

Tabel 4.5 Total Kebutuhan Air ......................................................................

77

Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................

81

Tabel 4.7 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan …..………………....

84

Tabel 4.8 Total Kebutuhan Listrik Pabrik …..……………………………....

86

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ……………….…..…………. 108 Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatannya ………………...………..

112

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ………………................ 114 Tabel 6.1 Data Cost Index Chemical Plant……………………...........…….

120

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ………………………………................. 125 Tabel 6.3 Working Capital Investment ……………………………………..… 126 Tabel 6.4 Manufacturing Cost ………..……………………………..........… 127 Tabel 6.5 General Expense ………………………………………..............… 128 Tabel 6.6 Fixed Cost (Fa) ………………..………………………..............… 131 Tabel 6.7 Variable Cost (Va) …………..…………...……………..............… 131 Tabel 6.8 Regulated Cost (Ra) …………………...………………..............… 132 Tabel 6.9 Analisis Kelayakan ......................................................................... 136

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Gipsum di Indonesia …........................................

4

Gambar 2.1 Diagram Alir Kuantitatif ……………………………………….

29

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif ............................................................

30

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses ………...................................................... . 31 Gambar 2.4 Layout Pabrik Gypsum...............................................................

46

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses ………….......................................

48

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai …………………..…..…

66

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Gipsum ………............................…

99

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................ 121 Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan ......................................................... 135

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

INTISARI Anita Saktika Dewi, Indriana Trisnawati, 2012, “Prarancangan Pabrik Gipsum (Kalsium Sulfat Dihidrat) Dari Batu Kapur dan Asam Sulfat, Kapasitas 250.000 Ton/Tahun”, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Pabrik gipsum dirancang untuk memenuhi kebutuhan gipsum di dalam maupun di luar negeri. Kapasitas yang direncanakan sebesar 250.000 ton/tahun. Pabrik ini beroperasi secara kontinyu selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini direncanakan berdiri di Tuban, Jawa Timur diatas tanah seluas 21.000 m2. Gipsum atau Kalsium Sulfat Dihidrat dengan rumus molekul CaSO4.2H2O. Gipsum berfungsi sebagai cement retarder, wallboard, kapur tulis, plester, campuran cat, bahan pengisi dan lain-lain. Proses pembuatan Gipsum dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) . Pada reaktor ini reaksi berlangsung pada fase cair-cair, irreversible, eksotermis, isothermal non adiabatic pada suhu 93,33oC dan tekanan 1 atm, sehingga untuk menjaga suhu reaksi digunakan air pendingin dengan suhu 30oC. Pabrik ini digolongkan pabrik beresiko rendah karena kondisi operasi relatif rendah. Untuk memproduksi gipsum sebesar 250.000 ton/tahun (31.565,66 kg/jam) diperlukan bahan baku asam sulfat sebesar 17.415,83 kg/jam dan batu kapur sebesar 19.336,87 kg/jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan air proses sebesar 9198,74 kg/jam, air pendingin sebesar 166.377,2823 kg/jam, air konsumsi dan sanitasi sebesar 617,71 kg/jam, penyediaan saturated steam sebesar 11.005,8355 kg/jam, penyediaan udara tekan sebesar 100 m3/jam, penyediaan listrik sebesar 846,20 kW diperoleh dari PLN dan 1 buah generator set sebesar 1000 kW dan bahan bakar sebanyak 142,35 liter/jam. Pabrik Gipsum ini direncanakan beoperasi pada tahun 2016 dengan menggunakan modal tetap sebesar Rp. 120.715.248.096,77 dan modal kerja sebesar Rp. 133.070.283.707,11. Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp. 65.071.829.484,21/tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan mencapai Rp. 48.803.872.113,16/tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 53,91 % dan setelah pajak 40,43 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,56 tahun dan setelah pajak 1,98 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 41,80 %, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 27,76 %. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 26,47 %. Dari data analisa kelayakan di atas disimpulkan, bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak dipertimbangkan untuk pendirian di Indonesia.

commit to user xii

Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat perpustakaan.uns.ac.id dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun

1 digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan pembangunan di Indonesia pada era globalisasi ini semakin

meningkat. Hal ini dapat dibuktikan dengan semakin banyaknya proyek pembangunan fisik di seluruh nusantara baik di desa maupun kota. Dengan semakin meningkatnya pembangunan fisik di Indonesia, maka kebutuhan semen dan bahan bangunan lain seperti wallboard juga mengalami peningkatan. Peningkatan kebutuhan akan semen dan wallboard berdampak meningkatnya kebutuhan kalsium sulfat dihidrat (gipsum), baik pada industri semen maupun industri pembuatan wallboard karena gipsum merupakan salah satu bahan baku dalam pembuatan semen dan bahan utama dalam pembuatan wallboard. Kebutuhan gipsum di Indonesia dicukupi dengan produksi dalam negeri dan impor dari luar negeri. Produksi gipsum dalam negeri masih belum mencukupi untuk memenuhi kebutuhan gipsum di Indonesia. Oleh karena itu masih diperlukan impor dari luar negeri. Krisis ekonomi yang menimpa Indonesia sejak tahun 1997, menyebabkan mahalnya harga gipsum dari luar negeri. Kurs rupiah yang melemah terhadap dolar Amerika membawa dampak yang besar bagi industri dengan bahan baku yang diimpor dari luar negeri. Untuk mengatasi masalah tersebut maka perlu didirikan industri gipsum di Indonesia. Dengan pendirian industri gipsum di commit to user Indonesia, diharapkan mampu mencukupi kebutuhan gipsum di Indonesia. Bab I Pendahuluan


2 digilib.uns.ac.id

Kalsium sulfat dihidrat (gipsum) dengan rumus molekul CaSO4.2H2O adalah bahan yang paling banyak digunakan sebagai bahan baku ataupun bahan pembantu dalam berbagai jenis industri. Oleh karena itu, pabrik gipsum perlu didirikan di Indonesia dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik gipsum di dalam negeri maka dapat memenuhi kebutuhan gipsum

di dalam

negeri sehingga impor dapat dikurangi dan jika berlebih bisa untuk diekspor. 2. Proses alih teknologi, dengan adanya industri dengan teknologi tinggi diharapkan tenaga kerja Indonesia dapat meningkatkan pengetahuan, kemampuan

dan

ketrampilannya

sehingga

dapat

mengurangi

ketergantungan pada tenaga kerja asing. 3. Membuka lapangan kerja di sekitar wilayah industri yang didirikan. 4. Sebagai pemasok bahan baku bagi industri dalam negeri yang memakai gipsum sebagai bahan baku maupun bahan pembantu sehingga dapat memacu perkembangan industri yang menggunakan gipsum. Berdasarkan pada pertimbangan di atas maka pabrik gipsum dengan bahan baku batuan kapur dan asam sulfat diharapkan mempunyai prospek yang baik.

commit to user Bab I Pendahuluan


1.2.

3 digilib.uns.ac.id

Penentuan Kapasitas Perancangan Pabrik Pabrik kalsium sulfat dihidrat dari batuan kapur dan asam sulfat ini akan

dibangun dengan kapasitas 250.000 ton/tahun pada tahun 2016. Penentuan kapasitas ini dapat ditinjau dari beberapa petimbangan, antara lain :

1.2.1. Prediksi kebutuhan pasar Berdasarkan data statistik, kebutuhan gipsum di Indonesia mengalami peningkatan. Produksi gipsum di Indonesia yang masih belum mencukupi kebutuhan dalam negeri mengakibatkan gipsum harus diimpor dari luar negeri. Kebutuhan akan gipsum di Indonesia pada tahun 2005 sampai tahun 2008 dapat dilihat pada Tabel 1.1. dan peningkatan impor gipsum di Indonesia dapat di lihat pada Gambar 1.1. Tabel 1.1.

Data Impor Gipsum Indonesia

Tahun

Konsumsi (ton)

2005

962187,256

2006

1008425,797

2007

1188048

2008

1326157,121 ( Badan Pusat Statistik, Jakarta )



4 digilib.uns.ac.id

Kebutuhan (ton/tahun)

1400000 1200000 1000000 y = 127.153,15x - 254.011.587,40 R² = 0,96

800000 600000 400000 200000

0 2004

2005

2006

2007

2008

2009

Tahun

Gambar 1.1

Grafik Impor Gipsum di Indonesia

Perkiraan konsumsi gipsum di Indonesia pada tahun yang akan datang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan y = 127153,15x – 254011587,4 dimana x sebagai tahun dan y sebagai jumlah konsumsi gipsum. Dengan persamaan di atas diperkirakan untuk tahun 2016 kebutuhan gipsum di Indonesia sebesar 2.329.163 ton/tahun.

1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku disini adalah asam sulfat dan batuan kapur. Bahan baku asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang berlokasi di Gresik. Kapasitas produksi asam sulfat dari PT. Petrokimia Gresik sampai dengan 560.000 ton/tahun. Sedangkan untuk batuan kapur diperoleh dari pertambangan di daerah Tuban, Jawa Timur. commit to user Bab I Pendahuluan


5 digilib.uns.ac.id

1.2.3. Kapasitas Komersial Dalam menentukan besar kecilnya kapasitas pabrik gipsum yang akan didirikan, kita harus mengetahui dengan jelas kapasitas pabrik yang sudah beroperasi dalam pembuatan gipsum baik di dalam maupun luar negeri. Saat ini di Indonesia sudah beroperasi pabrik pembuat gipsum yaitu PT Petrokimia Gresik dengan kapasitas produksi sebesar 80.000 ton/tahun untuk gipsum sebagai cement retarder, 80.000 ton/tahun untuk purified gipsum. Total kapasitas produksi gipsum PT Petrokimia Gresik sebesar 160.000 ton/tahun. (www.petrokimiagresik.com ). Dengan mempertimbangkan besarnya konsumsi gipsum di Indonesia dan jumlah bahan baku yang tersedia serta data dari pabrik gipsum yang telah berdiri di Indonesia, maka pabrik gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat ini akan dibangun dengan kapasitas perancangan 250.000 ton/tahun pada tahun 2016 dengan harapan mampu mengurangi ketergantungan impor gipsum dari luar negeri walaupun tidak sepenuhnya mencukupi.

1.3.

Penentuan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi suatu perusahaan sangat penting dalam perancangan

pabrik karena hal ini berhubungan langsung dari nilai ekonomis pabrik yang akan dibangun. Pabrik gipsum ini direncanakan akan dibangun di Tuban, Jawa Timur. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang dirancang secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktorfaktor yang harus dipertimbangkan : commit to user Bab I Pendahuluan


6 digilib.uns.ac.id

1. Faktor Primer a. Penyediaan bahan baku Kriteria penilaian dititikberatkan pada kemudahan memperoleh bahan baku. Dalam hal ini, bahan baku asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik. Bahan baku batu kapur (CaCO3) diperoleh dari pertambangan yang tersedia di wilayah Tuban, Jawa Timur. b. Pemasaran produk Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan

gipsum

dan

jumlah

kebutuhannya.

Daerah

Tuban

merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan PT Semen Gresik sebagai salah satu produsen semen di Indonesia. c. Sarana transportasi Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas jalan raya dan pelabuhan laut yang memadai, maka pemilihan lokasi di Tuban sangat tepat. d. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Dan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jawa timur, Jawa Tengah dan sekitarnya. e. Penyediaan utilitas Perlu diperhatikan sarana- sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses dapat berjalan dengan baik. commit to produksi user Bab I Pendahuluan


7 digilib.uns.ac.id

Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan tempat industri berskala besar (PT Semen Gresik), Tuban telah mempunyai sarana- sarana pendukung yang memadahi. 2. Faktor Sekunder a. Perluasan areal pabrik Tuban memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena masih mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya perluasan pabrik. b. Karakteristik lokasi Karakteristik lokasi menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam hal ini, Tuban sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah memberikan kelonggaran untuk mendirikan suatu pabrik di daerah tersebut. c. Kebijaksanaan pemerintah Pendirian pabrik perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait

didalamnya,

kebijaksanaan

pengembangan

industri,

dan

hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan. Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu atau merusak lingkungan sekitarnya. commit to user Bab I Pendahuluan


8 digilib.uns.ac.id

d. Kemasyarakatan Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Tuban dirasa tepat. Dari pertimbangan faktor- faktor diatas, maka dipilih daerah Tuban, Propinsi Jawa Timur sebagai lokasi pendirian pabrik gipsum.

1.4.

Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam-macam Pembuatan Gipsum a.

Pembuatan Gipsum dari Gipsum Rock Proses pembuatan gipsum dari rock, yaitu dengan cara menghancurkan

batu-batuan gipsum yang diperoleh dari daerah pegunungan. Penghancuran batubatuan ini dengan menggunakan alat primary crusher kemudian diayak agar diperoleh batuan yang halus. Proses penghancuran batuan-batuan gipsum dan pengayakan dilakukan beberapa kali sehingga didapatkan hasil sesuai yang diinginkan. Setelah diayak dimasukkan ke sink float untuk membersihkan batubatuan dari kotoran,kemudian masuk dalam secondary crusher agar batu-batuan yang belum halus dapat dihancurkan lagi dan sebagian lagi masuk dalam fine grinding untuk di giling menjadi butiran yang halus. Setelah dari fine grinding butiran yang halus di kalsinasi dan menghasilkan board plaster, dan sebagian setelah di kalsinasi masuk ke ball mill dan menghasilkan bagged plaster. Proses ini jika dilihat dari aspek ekonomi tidak menguntungkan sebab membutuhkan biaya investasi yang sangat besar yang digunakan untuk proses commit to user Bab I Pendahuluan


9 digilib.uns.ac.id

penambangan. Namun kapasitas produksi yang dihasilkan belum tentu besar dan juga tidak menghasilkan produk samping yang dapat dijual (W.L., Faith dkk, 1957). b.

Pembuatan Gipsum dari Batu Kapur Pada proses ini, batu kapur (CaCO3) direaksikan dengan asam sulfat

(H2SO4) encer di reaktor pada kondisi operasi suhu 93,33C dan tekanan 1 atm. Konversi yang dihasilkan dengan metode ini sebesar 82,86%. Produk yang dihasilkan dari reaktor kemudian dimasukkan ke dalam alat pemisah untuk menghilangkan impuritasnya. Kemurnian dari gipsum yang dihasilkan proses ini lebih dari 91%. Reaksinya sebagai berikut: CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l)  CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g)

(1.1)

(US Patents 6.613.141) c.

Pembuatan Gipsum dari CaCl2 dan H2SO4 Proses ini dilakukan dengan cara memasukkan CaCl2 ke dalam reaktor

dengan ditambahkan H2SO4 pada suhu 50-80C dan tekanan 1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi netralisasiyang menghasilkan CaSO4 dan HCl dengan konversi mencapai 100%. Reaksinya sebagai berikut: CaCl2 + H2SO4 (l)  CaSO4 (s) + 2 HCl (l)

(1.2)

Proses pemisahan CaSO4 dan HCl menggunakan absorber yang berupa larutan CaSO4 diuapkan sehingga menghasilkan CaSO4.2H2O kemudian commit to user Bab I Pendahuluan


10 digilib.uns.ac.id

dimasukkan dalam alat pengering sehingga menghasilkan gipsum

dengan

kemurnian 91% (Kirk & Othmer, 1978). Sebelum menentukan pilihan proses yang tepat perlu adanya studi perbandingan dari beberapa proses alternatif baik dari aspek teknis maupun ekonomis. Tabel 1.2

Pemilihan Proses Berdasarkan Aspek Teknis dan Ekonomi

No Parameter 1.

Proses I

Proses II

Proses III

Gipsum rock

CaCO3

dan CaCl2

H2SO4

H2SO4 Sedang

Aspek teknis - Bahan baku

- Konsumsi energi

Sedikit

Sedang

- Kemurnian

Tergantung

Kadar 91-92% Kadar 90%

produk

bahan baku

- Persediaan bahan Terbatas baku

dan

jumlahnya

Berlimpah

Sangat sulit

dan mudah didapat

2.

Aspek ekonomi - Investasi

Besar

Sedang

Besar

Dari tabel diatas maka yang paling baik dan efisien dari segi teknis dan ekonomis adalah perencanaan pendirian pabrik gipsum dengan proses kedua karena bahan baku yang digunakan mudah didapat dan berlimpah jumlahnya. commit to user Bab I Pendahuluan



1.4.2 Kegunaan Produk Adapun kegunaan gipsum dalam dunia industri adalah sebagai berikut: 1. Pada industri semen, yaitu sebagai bahan untuk memperlambat pengerasan semen (cement retarder). 2. Sebagai bahan untuk membuat wall board dan kapur papan tulis. 3. Pada bidang kedokteran dan farmasi, digunakan sebagai plester dan cetakan. 4. Pada industri cat, digunakan sebagai bahan pengisi dan campuran cat putih. 5. Pada industri keramik, digunakan sebagai bahan pengisi keramik. 6. Pada industri elektronika, digunakan sebagai bahan pembuat komponenkomponen elektronika. (www.wikipedia.org)

1.4.3

Sifat Fisik dan Kimia a. Bahan baku - Rumus molekul

: CaCO3

- Kenampakan

: Padat

- Komposisi

: CaCO3

: 97,89 %

MgCO3

: 0,95 %

SiO2

: 0,36 %

Al2O3

: 0,17 %

Fe2O3

: 0,25 %

CaSO4

: 0,08 %

H2Oto user commit Bab I Pendahuluan

: 0,3

%



2. Asam Sulfat  Sifat fisis asam sulfat - Rumus molekul

: H 2SO4

- Berat molekul (g/gmol)

: 98,08

- Kenampakan

: Cair

- Densitas

: 1,837 g/cm3

- Titik didih

: 338 oC

- Specific gravity

: 1,834 (Perry & Green, 1999)

Sifat Kimia Asam Sulfat 1. Dengan basa akan membentuk garam dan air H2SO4 (l) + 2NaOH (s)  Na2SO4(s) + H2O (l)

(1.3)

2. Dengan alkohol membentuk eter dan air 2C2H5OH(l) + H2SO4(l)  C2H5OC2H5(l) + H2O(l) + H2SO4(l) (1.4) 3. Korosif terhadap semua logam 4. Bereaksi dengan NaCl membentuk NaSO4 NaCl + H2SO4(l)  NaSO4 + 2HCl(l)

(1.5)

5. Bereaksi dengan MgCO3 membentuk MgSO4 MgCO3(s) + H2SO4(l)  MgSO4(s) + H2O (l) + CO2(g)

(1.6)

(Kirk & Othmer 1978)




b. Produk 1. Gipsum  Sifat fisis gipsum : - Rumus Molekul

: CaSO4.2H2O

- Nama lain

: Kalsium sulfat dihidrat

- Berat Molekul (g/gmol)

: 172,17

- Kenampakan

: Serbuk berwarna putih

- Specific gravity

: 2,32-2,96

 Sifat kimia Gipsum : - Pada temperatur 170oC akan terbentuk anhidrit. 1

3

CaSO4.2H2O (s) + panas  CaSO4. 2H2O (s) + 2 H2O (steam) (1.7) (www.wikipedia.org)

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum Gipsum dihasilkan dari reaksi batu kapur (CaCO3) dengan larutan asam sulfat (H2SO4) 50% berat di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi ini berjalan secara isothermal pada suhu 93,33oC dan tekanan 1 atm, reaksinya sebagai berikut

CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l)  CaSO4.2H2O (s) + CO2 (g)

(1.8)

Produk keluar reaktor berupa slurry kemudian dilewatkan pada alat commit to user penyaring untuk memisahkan antara gipsum dan cairannya. Produk cairan hasil Bab I Pendahuluan



filtrasi berupa asam sulfat yang akan direcycle menuju mixer. Produk bubur gipsum dilakukan proses purifikasi dengan menggunakan pengering agar didapatkan gipsum dengan kemurnian yang tinggi (US Patents 6.613.141).



digilib.uns.ac.id 16

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1.

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1

Spesifikasi Bahan Baku a. Batuan Kapur 

Rumus molekul

: CaCO3



Wujud

: padat



Komposisi

:

Tabel 2.1. Komposisi Batuan Kapur Komponen

Persentase

CaCO3

97,89%

MgCO3

0, 95%

SiO2

0,36%

Al2O3

0,17%

Fe2O3

0,25%

CaSO4

0,08%

H2O

0,3%

(www.patentgenius.com)

commit to user

Bab II Deskripsi Proses



b. Asam Sulfat 

Wujud

: Cairan



Warna

: Tidak berwarna



Kemurnian

: 98% vol



Densitas

: 1,8 kg/m3

(300C) (www.wikipedia.org)

c. Air 

Rumus molekul

: H2O



Berat molekul (g/gmol)

: 18



Wujud

: cair



Spesific gravity

: 1,00



Titik didih

: 100 oC



Densitas

: 0,95838 g/ml



Viskositas

: 0,2838 kg/m.s



Merupakan larutan yang bersifat melarutkan



Merupakan larutan jernih tidak berwarna (Kirk & Othmer, 1978)

2.1.2. Spesifikasi Produk Produk utama yang dihasilkan adalah : a. Gipsum 

Rumus Molekul

: CaSO4.2H2O



Nama Lain

: Kalsium sulfat dihidrat



Berat Molekul (g/gmol) : 172,17 commit to user Kenampakan : Serbuk berwarna putih








Specific gravity

: 2,32-2,96



Kemurnian

: 91 % berat (min)



Impuritas H2O, H2SO4, SiO2, CaCO3, MgCO3, CaSO4, Al2O3, Fe2O3 total maksimal 9% berat (www.petrokimiagresik.com)

Produk samping yang dihasilkan adalah b. Karbondioksida Sifat Fisis : 

Rumus Molekul

: CO2



Berat Molekul (g/gmol)

: 44,01



Densitas

: 1,562 g/mL (solid 1 atm, −78,5 °C) 0,770 g/mL (liquid 56 atm, 20 °C) 1.977 g/L (gas 1 atm, 0 °C)

2.2



Titik lebur

: -78°C



Titik Didih

: -57°C

Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi Reaksi pembentukan gipsum dan karbondioksida dari asam sulfat dan batuan kapur merupakan reaksi asidulasi. Senyawa–senyawa yang digunakan dalam pembuatan gipsum adalah senyawa anorganik. commit to user




Reaksi pembentukan gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat secara umum yang terjadi adalah sebagai berikut : Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) : CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)

93,33oC ; 1atm

CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.1) (US Patents 6.613.141)

2.2.2. Kondisi Operasi Kondisi operasi di reaktor yang berfungsi untuk membentuk gipsum pada suhu 93,33 oC dan tekanan 1 atm. Konversi pembentukan gipsum sebesar 82,86% dan perbandingan berat antara batuan kapur dan asam sulfat masuk reaktor sebesar 1 : 2. Waktu tinggal di reaktor adalah 10 menit (US Patents 6.613.141).

2.2.3. Mekanisme Reaksi Mekanisme reaksi yang terjadi untuk pembentukan gipsum dari batuan kapur dan asam sulfat adalah sebagai berikut : Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat :

93,33oC ; 1atm

CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)

commit to user


CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.2)



Air yang diperoleh dalam reaksi didapat dari larutan asam sulfat, sehingga reaksi dapat ditulis sebagai berikut : A+B+C

93,33oC ; 1atm

D+E

(2.3)

Keterangan: A = CaCO3(s) B = H2SO4(l) C = H2O(l) D = CaSO4.2H2O(s) E = CO2(g)

(US Patents 6.613.141) 2.2.4. Tinjauan Termodinamika Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (endotermis / eksotermis) dan arah reaksi (reversible / irreversible). Penentuan panas reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar (ΔHof) pada P = 1 atm dan T = 298 °K. Pada pembentukan gipsum terjadi reaksi sebagai berikut: Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) : CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)

93,33oC ; 1atm

CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.4) (US Patents 6.613.141)

commit to user




Harga ΔHof masing-masing komponen pada suhu 298 °K dapat dilihat pada Tabel 2.2. sebagai berikut : Tabel 2.2. Harga Berat Molekul dan ΔHof masing-masing Komponen Komponen

Berat Molekul

 H°F

( kg/kmol )

( kkal/kmol )

H2O

18,02

-68315,0754

SiO2

60,08

-215940,238

MgCO3

84,31

-261900,289

H2SO4

98,08

-194550,215

CaCO3

100,09

-288460,318

Al2O3

101,96

-396000,437

CaSO4

136,14

-342760,378

Fe2O3

159,71

-197000,217

CaSO4.2H2O

172,17

-483420,534

44,01

-94050,1038

CO2

(Yaws, 1999) ΔHoR = ΔHof,produk - ΔHof,reaktan = ∆Ho f,CaSO 4 .2H 2 O + ∆Ho f,CO 2 − ∆Ho f,CaCO 3 + ∆Ho f,H 2 SO 4 + ∆Ho f,H 2 O = [-483420,534 + (-94050,1038)] – [-288460,318 + (-194550,215) + (-68315,0754)] kkal/kmol = -26145,0289 kkal/kmol commit to user




Karena ΔHR pada reaksi di reaktor bernilai negatif, maka reaksi bersifat eksotermis. Penurunan suhu operasi dapat mengakibatkan kenaikan harga K (konstanta kesetimbangan). Hal ini sesuai dengan persamaan berikut : d ln K H  dT RT

Penurunan suhu pada reaksi eksotermis dan apabila reaksinya bersifat irreversible

akan

meningkatkan

harga

konstanta

kesetimbangan

reaksi

pembentukan gipsum atau dengan kata lain kesetimbangan akan bergeser ke arah eksotermis (pembentukan produk) sehingga konversi akan bertambah besar.

Harga ∆G0f untuk masing-masing komponen (suhu 298 K) pada Tabel 2.3. sebagai berikut : Tabel 2.3. Data Energi Bebas Gibbs Komponen Bahan Baku dan Produk Komponen

 G°F ( kkal/kmol )

H2O

-56687,1

SiO2

-204560

MgCO3

-241900

H2SO4

-164930

CaCO3

-269550

Al2O3

-373500

CaSO4

-315930

Fe2O3


commit to user -177400


Komponen


 G°F ( kkal/kmol )

CaSO4.2H2O

-429600

CO2

-94260,1 ( Perry & Green, 1999)

∆G = ∆Go f,produk − ∆Go f,reaktan

= ∆Go f,CaSO 4 .2H 2 O + ∆Go f,CO 2 − ∆Go f,CaCO 3 + ∆Go f,H 2 SO 4 + ∆Go f,H 2 O = [-429600 + (-94260,1)] – [-269550 + (-164930) + (-56687,1)] = -32693 kkal/kmol

Dari perhitungan-perhitungan diatas didapatkan : Di Reaktor

:

∆HR

= -26145,0289 kkal/kmol

∆G

= -32693 kkal/kmol

∆G

= -RT ln K298 K

ln K298 K

=

=

G  RT −32693 –1.9872∗298

= 55,2074

commit to user




Reaksi pembentukan gipsum terjadi pada suhu 93,33 oC (366,33°K), maka: ln

K 366,33K K 298K

=−

ln K 366,33K − ln K 298K = −

∆HR R

1 Toperasi

−

1 T298K

−26145,0289 1 1 − 1,9872 366,33 298

ln K 366,33K − 55,2074 = − 8,2351 ln K 366,33K K 366,33K

= 46,9723 = 2,5108. 1020

Dengan harga K pada kondisi operasi besar sehingga dapat disimpulkan bahwa reaksi yang terjadi dalam proses pembentukan gipsum merupakan reaksi irreversibel atau reaksi tidak dapat balik. (Smith & Van Ness, 1975)

2.2.5. Tinjauan Kinetika Reaksi pembentukan kalsium sulfat dihidrat (gipsum) : CaCO3(s) + H2SO4(l) + H2O(l)

93,33oC ; 1atm

CaSO4.2H2O(s) + CO2(g) (2.5)

Fase reaksi di Reaktor merupakan fase padat-cair dan diketahui ukuran padatan menyusut dari 127 mikron (200 mesh) menjadi 50 mikron setelah terjadi reaksi (US Patents 6.613.141) maka digunakan mekanisme reaksi Shrinking Spherical Particles

commit to user



Gambar 2.1.


Shrinking Spherical Particles

Mekanisme : 1. Difusi reaktan dari badan utama liquid (H2SO4 atau reaktan B) melalui lapisan film ke permukaan padatan (batuan kapur atau reaktan A). 2. Reaksi pada permukaan padatan antara reaktan. 3. Difusi zat hasil dari permukaan padatan melalui lapisan film ke fase liquid. Namun tidak terbentuk lapisan abu, sehingga tidak ada yang menghambat tahap difusi zat hasil ke fase liquid, jadi reaksi di permukaan padatan adalah yang mengendalikan. Reaksi di permukaan padatan pada prosaes pembentukan gipsum dianggap memenuhi reaksi orde satu (pseudo first order-reaction) terhadap batuan kapur (-rA= k.CA )..

Ukuran padatan yang sangat kecil dan jumlah reaktan cair yang jauh lebih banyak, maka difusivitasnya sangat tinggi sehingga transfer massa dianggap sangat cepat dan diabaikan (Levenspiel, hal 577).

commit to user



2.3 .

Diagram Alir Dan Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Kuantitatif Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.1. 2.3.2. Diagram Alir Kualitatif Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.2. 2.3.3

Diagram Alir Proses Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.3.

commit to user



Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun


27



28


29

DIAGRAM ALIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHIDRAT DARI BATU KAPUR DAN ASAM SULFAT KAPASITAS 250000 TON/TAHUN

8 1 38 .4 93,3 4

TP-02

L I

3 FC

1 30

Air pendingin

Keterangan Gambar P-02

Air pendingin

LC 4 1 93 30 .3

M

M = Mixer R = Reaktor RDVF = Rotary Drum Vacum Filter RD = Rotary Dryer S = Silo BC = Belt Conveyor BE = Bucket Elevator SF = Screw Feeder H = Hopper SC = Screen P = Pompa HE = Heat Exchanger

S

TC

BE-03 P-03

TP-01

L I

2

FC

1 93 35 .3

1 30 Udara In

FC

BL Condensate

P-01 10

H-02 5

BE-01

SF-01

G

Air pendingin

BE-02

1 93 93,3 .3

Air pendingin

= throttle valve = nomor arus

RD

= suhu (oC)

FC S

= tekanan (atm)

7 1 93,3

1 97,5

RDVF

LC

= arus pendingin

9 BE-03

= arus pemanas

SC

R

1

Gudang

1 93 177 .3

67

1 30

Packing

TC

1 93,3

1

H-01

Steam HE-02

1 97,5

= arus udara

TC

= pneumatic

BC-01 P-05

P-04

= electric

Packing

Komponen H2O

Arus 1 58.01

Arus 2 341.49

Arus 3 8974.54

Arus 4 19336.87

CO2 SiO2 MgCO3

Arus 6

3836.48

Arus 7

20198.41

10177.56

69.61

69.61

Arus 8 10020.84

Arus 9 125.26

Arus 10 2379.95

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

7407.71 69.61 183.70

H2SO4 CaCO3

Arus 5

DIAGRAM ALIR PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM SULFAT DIHYDRAT DARI BATU KAPUR DENGAN ASAM SULFAT KAPASITAS 250.000 TON / TAHUN

17074.35

19336.87

0.09

18928.86

69.61

183.70

183.70

2828.15

565.63

2082.17

2082.17

2082.17

Dikerjakan Oleh :

183.70 2262.52

28.28

537.35

1. Anita Saktika Dewi 2. Indriana Trisnawati

I0507023 I0507044 Dosen Pembimbing 1 :

Al2O3

32.87

32.87

32.87

32.87

CaSO4

15.47

21323.07

21323.07

15.47

Ir.Samun Triyoko NIP. 19470421 198503 1 001

Fe2O3

48.34

48.34

48.34

48.34

Dosen Pembimbing 2 :

28979.95

28979.95

28979.95

46766.33

34482.97

CaSO4.2H2O TOTAL


19336.87

17415.83

8974.54

38673.74

11244.28

12283.37

31565.66

2917.30

Dr.Eng. Agus Purwanto S .T., M.T. NIP. 19750411 199903 1 001

Gudang



2.3.4. Langkah Proses Proses pembuatan gipsum dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu : 1. Langkah penyiapan bahan baku 2. Langkah pembentukan produk 3. Langkah pemisahan dan pemurnian produk

2.3.4.1.Langkah penyiapan bahan baku Batuan kapur disimpan dalam gudang penyimpanan dengan temperatur 300C dan tekanan 1 atm. Batuan kapur berukuran 200 mesh dibawa menggunakan belt conveyor dan diangkut dengan menggunakan bucket elevator kemudian ditampung di hopper. Dari hopper, batuan kapur dimasukkan ke dalam screw feeder yang berfungsi sebagai feeder, kemudian batuan kapur dimasukkan ke dalam reaktor untuk diproses. Asam sulfat disimpan dalam tangki penyimpanan pada kondisi 30oC dan tekanan 1 atm. Asam sulfat ini memiliki kadar 98%. Asam sulfat kemudian dipompakan ke mixer untuk diencerkan menggunakan air hingga mencapai kadar 50%. Ke dalam mixer juga ditambahkan recycle dari filter.

2.3.4.2.Langkah Pembentukan Produk Tahap ini bertujuan untuk membentuk gipsum yang merupakan reaksi antara batuan kapur, larutan asam sulfat. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor berlangsung pada tekanan 1 atm dan temperatur 93,33 digunakan adalah RATB


o

C. Reaktor yang

(Reaktor Alirto Tangki commit user Berpengaduk). Batuan kapur



masuk ke dalam reaktor 1 pada suhu 30oC dan asam sulfat dari mixer pada suhu 93,33oC pada tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah reaksi eksotermis dan suhu produk keluar reaktor sebesar 93,33 °C. Reaksi tersebut selain menghasilkan kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) juga menghasilkan gas karbondioksida (CO2). Gas keluar dari reaktor langsung dibuang ke lingkungan. Slurry yang keluar dari reaktor kemudian di pompa ke rotary drum vacum filter.

2.3.4.3.Langkah Pemisahan dan Pemurnian produk Langkah pemisahan bertujuan untuk memisahkan gipsum dengan air dan asam sulfat. Proses pemisahan ini menggunakan jenis rotary drum vacuum filter. Keluaran dari filter yang beroperasi pada suhu 93,30C dan 1 atm ini ialah produk gipsum sebagai cake dan larutan asam sulfat sebagai filtrat. Cake gipsum keluaran filter dialirkan menggunakan screw feeder menuju dryer yang beroperasi pada suhu 93,3°C dan tekanan 1 atm sehingga mengalami proses purifikasi, yaitu proses pengurangan kandungan cairan dalam cake gipsum. Proses purifikasi cake gipsum (CaSO4.2H2O) bertujuan untuk menaikan kemurnian cake gipsum (CaSO4.2H2O) yang dihasilkan filter karena kemurnian cake yang dihasilkan masih rendah dan belum sesuai dengan yang ada di pasaran. Proses purifikasi menggunakan rotary dryer tipe direct counter current yang metode pengeringannya menggunakan hembusan udara panas yang berasal dari udara kering yang dipanaskan dengan heat exchanger yang menggunakan steam sebagai pemanas.


commit to user



Produk keluaran rotary dryer yang memiliki kadar CaSO4.2H2O sebesar 91,96% sudah berada diatas pasaran. kadar CaSO4.2H2O yang ada dipasaran adalah

91%.

Untuk

menyeragamkan

ukuran

produk,

gipsum

disaring

menggunakan screener selanjutnya diangkut menggunakan bucket elevator menuju silo untuk menampung sementara produk gipsum sebelum menuju ke unit packaging untuk di kemas kemudian disimpan di gudang penyimpanan sebagai produk utama. Filtrat yang dihasilkan dari filter berupa air dan asam sulfat yang selanjutnya direcycle ke mixer.

commit to user



2.4.

Neraca Massa dan Panas

2.4.1

Neraca Massa Basis

: 1 jam operasi

Satuan

: kg/jam

Kapasitas produksi

: 250.000 ton/tahun


2.4.1.1.Neraca Massa Total Tabel 2.4. Neraca Massa Total Komponen H2O

Masuk (kg/jam) 9374,04

CO2 SiO2

Keluar (kg/jam) 6341,69 7407,71

69,61

69,61

183,70

183.,70

H2SO4

17074,35

565,72

CaCO3

18928,86

2082,17

Al2O3

32,87

32,87

CaSO4

15,47

15,47

Fe2O3

48,34

48,34

MgCO3

CaSO4.2H2O Total

28979,95 45727,24

commit to user


45727,24



2.4.1.2. Neraca Massa Alat 

Mixer Tabel 2.5

Neraca Massa Mixer Masuk

Senyawa

Arus 2 kmol

H2O

18,96

kg

Arus 3 kmol

Kg

Keluar Arus 8 kmol

kg

Arus 4 kmol

kg

341,49 498,16 8974,54 556,24 10020,84 1073,36 19336,87

H2SO4

174,09 17074,35

Jumlah

193,05 17415,84 498,16 8974,54 579,31 12283,36 1270,52 38673,74

Total

23,07

38673,74 kg

commit to user


2262,52

197,16 19336,87

38673,74 kg





Reaktor Tabel 2.6. Neraca Massa Reaktor Masuk

Senyawa

H2O

Keluar

Arus 1

Arus 4

Arus 5

Arus 6

kg

Kg

kg

kg

58,01

19336,87

CO2 SiO2 MgCO3

12526,05

7407,71 69,61

69,61

183,70

183,70

H2SO4 CaCO3

3836,48

19336,87

0,09

2828,15

18928,86

2082,17

Al2O3

32,87

32,87

CaSO4

15,47

15.47

Fe2O3

48,34

48.34

CaSO4.2H2O Total Total (kg)

28979.95 19336,87

38673,74

58010,61

commit to user


11244,28 58010,61

46766.33





Filter Tabel 2.7 Neraca Massa Filter Masuk Arus 6

Komponen kmol H2O

Keluar Arus 7 kg

kmol

Arus 8 kg

kmol

695,30

12526,05

139,06

2505,21

SiO2

1,16

69,61

1,16

69,61

MgCO3

2,18

183,70

2,18

183,70

H2SO4

28,83

2828,15

5,77

565,63

CaCO3

20,80

2082,17

20,80

2082,17

Al2O3

0,32

32,87

0,32

32,87

CaSO4

0,11

15,47

0,11

15,47

Fe2O3

0,30

48,34

0,30

48,34

CaSO4.2H2O

168,32

28979,95

168,32

28979,95

Total

917,34

46766,33

338,03

34482,96

kg

556,24

10020,84

23,07

2262,52

579,31

12283,37

CO2

Total ( kg)

46766,33

commit to user


46766,33





Dryer Tabel 2.8. Neraca Massa Dryer Masuk Arus 7

Senyawa kmol H2O

Keluar Arus 9 kg

kmol

Arus 10 kg

kmol 132,11

2379,95

5,48

537,35

137,59

2917,30

139,06

2505,21

6,95

125,26

SiO2

1,16

69,61

1,16

69,61

MgCO3

2,18

183,70

2,18

183,70

H2SO4

5,77

565,63

0,29

28,28

CaCO3

20,80

2082,17

20,80

2082,17

Al2O3

0,32

32,87

0,32

32,87

CaSO4

0,11

15,47

0,11

15,47

Fe2O3

0,30

48,34

0,30

48,34

CaSO4.2H2O

168,32

28979,95

173,11

28979,95

Total

338,03

34482,97

200,44

31565,67

kg

CO2

Total ( kg )

34482,97

commit to user


34482,97



2.4.2. Neraca Panas Basis

: 1 jam operasi

Satuan

: kkal/jam



Mixer Tabel 2.9. Neraca Panas Mixer Masuk (kkal/jam) 33.511,96 Arus 4

Arus 2

269.204,99

113.373,32 Q pelarutan

Arus 3

337.404,93

1.845.922,92

Arus 8 Q pendingin Total



Keluar (kkal/jam)

-1.386.198,27 606.609,92

606.609,92

Reaktor Tabel 2.10. Neraca Panas Reaktor Masuk (kkal/jam) Q umpan

Keluar (kkal/jam)

-269.204,99 Q produk

825.566,81

Q pendingin

-3.331.883,52 Q reaksi

-4.400.746,79

Total

-3.575.179,98

-3.575.179,98

commit to user






Filter Tabel 2.11. Neraca Panas Filter Masuk (kkal/jam)

Arus 6

Keluar (kkal/jam)

608016,96 Arus 7,Cake Arus 8,Filtrat

Total



608016,96

579566,74 28450,22 608016,96

Dryer Tabel 2.12. Neraca Panas Dryer Masuk (kkal/jam)

Arus 7 Udara masuk

Keluar (kkal/jam)

465712,32 Arus 9 5692330,14 Arus 10 Udara keluar Q Loss

Total

6158042,46

commit to user


473006,32 5517,98 5707835,69 -28317,53 6158042,46


2.5.


Lay Out Pabrik dan Peralatan Tata letak pabrik berhubungan dengan segala proses perencanaan dan

pengaturan letak daripada mesin, peralatan, aliran bahan dan pekerja di masingmasing wilayah kerja yang ada. Tata letak pabrik yang baik dari segala fasilitas produksi dalam suatu pabrik adalah dasar dalam membuat operasi kerja menjadi lebih efektif dan efisien. Secara umum pengaturan dari semua fasilitas produksi ini direncanakan sehingga akan diperoleh : a) Minimum transportasi dan pemindahan proses b) Minimum pemakaian area tanah. c) Pola aliran produksi yang terbaik d) Fleksibilitas untuk menghadapi kemungkinan ekspansi ke depan.

2.5.1 Lay Out Pabrik Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah : 1. Pabrik gipsum ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. 2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.


commit to user



3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun. 4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door. 5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan atau lahan. (Vilbrant, 1959)

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu : a. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual. b. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. commit to user




d. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. e. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan. (Vilbrant, 1959) Tabel 2.13. Perincian luas tanah pabrik Luas ( m2 )

No Area 1

Pos Keamanan

150

2

Jalan, dan taman

5400

3

Kantor Administrasi

1200

4

Laboratorium

450

5

Poliklinik

225

6

Masjid

265

7

Kantin

300

8

Bengkel dan Perlengkapan

400

9

Packaging dan Gudang

700

10

Daerah Proses

3560

11

Perluasan Pabrik

3900

12

Utilitas

2115

13

Pemadam

480 commit to user




Luas ( m2 )

No Area 14

Parkir

910

15

Ruang kontrol

200

16

Ruang Generator

300

17

Garasi

445

Total luas tanah

21000

Taman Plant utilities

gudang

Fire station

pos

Jembatan timbang Garasi

Expansion area

Bengkel dan perlengkapan

Plant area

laboratorium

taman

Area perkantoran

Taman

parkir

Taman

Masjid

Kantin Parkir

klinik

pos Exit

Gambar 2.3. Layout Pabrik Gipsum commit to user


Entrance



2.5.2 Lay Out Peralatan . Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada Pabrik Gipsum, antara lain : 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. 2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan. commit to user




5. Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 6. Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan. (Vilbrant, 1959) Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga : -

Kelancaran proses produksi dapat terjamin

-

Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia

-

Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi

commit to user




TP-01

S

TP-02

TP-02 G

TP-01

S

TP-02

TP-02

CR

R

M

RDVF

RD

Keterangan : TP-01

: Tangki penyimpan asam sulfat

TP-02

: Tangki penyimpan air

G

: Gudang

S

: Silo

M

: Mixer

R

: Reaktor

RDVF

: Rotary Drum Vacum Filter

RD

: Rotary Dryer

CR

: Controll Room

Gambar 2.4. Tata Letak Peralatan Proses

commit to user




BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1.

Alat Utama

3.1.1. Reaktor Kode

:R

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara CaCO3 (Batuan Kapur) dengan H2SO4 (Asam sulfat) membentuk CaSO4.2 H2O (Kalsium sulfat dihidrat) dan CO2 (Karbondioksida)

Tipe

: Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Bahan

: Carbon Steel SA 283 Grade C

Kondisi Operasi Suhu

: 93,3 °C

Tekanan

: 1 atm

Jumlah

: 1 buah

Waktu tinggal

: 10 menit

Dimensi Reaktor Diameter

: 2,1014 m

Tinggi

: 2,1014 m

Tebal Shell

: 0,0048 m

Head dan Bottom Tipe

: Torispherical Dished Head

Tebal

: 0,0079 m

Tinggi

: 0,4130 m

Tinggi total reaktor

: 2,9273 m

Pengaduk Jenis

commit to user With 6 Flat Blade : Turbine Impeller

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses


Diameter

: 0,7006 m

Lebar blade

: 0,1401 m

Lebar baffle

: 0,3573 m

Daya

: 21 HP


Koil pendingin Pendingim

: Air

Suhu masuk

: 30˚C

Suhu keluar

: 50˚C

Jumlah

: 22 putaran

Pipa Koil IPS

: 1,5

in = 0,0381 m

OD

: 1,9

in = 0,0483 m

SN

: 40

ID

: 12,75 in = 0,5398 m

Susunan koil

: Helix

Tinggi koil

: 1,9617 m

Volume koil

: 4,5814 m3

Konstruksi

: Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316 ( 18 Cr-10 Ni-2Mo)

3.1.2. Mixer Kode

:M

Fungsi

: Membuat larutan H2SO4 encer 50% berat

Jenis

: Tangki silinder tegak dengan bentuk atap dan dasarnya torispherical dan dilengkapi dengan pengaduk

Jumlah

: 1 Buah

Volume

: 8,1419 m3 to user commit



Bahan


: Stainless Steel SA 167 Grade 11 Tipe 316

Kondisi Suhu

: 30 °C

Tekanan

: 1 atm

Dimensi Diameter

: 1,7010 m

Tinggi

: 3,4020 m

Tebal Shell

: 0,0048 m

Tebal Head

: 0,0064 m

Tinggi Head : 0,3118 m Tinggi Total : 4,0255 m Pengaduk Tipe

: Turbine Impeller With 6 Flat Blade

Diameter

: 0,5670 m

Kecepatan

: 199,0336 rpm

Power

: 30 hp

Koil pendingin Pendingin

: air

Suhu masuk

: 30˚C

Suhu keluar

: 50˚C

Jumlah

: 28 putaran

Pipa Koil IPS

: 1,5

in

OD

: 1,9

in = 0,0483 m

SN

: 40commit to user




ID

: 1,61 in = 0,0409 m

Susunan koil

: Helix

Tinggi koil

: 1,3528 m

Volume koil

: 2,5693 m3

Konstruksi

: Stainless steel SA -167 Grade 11 type 316 ( 18 Cr-10 Ni-2Mo)

3.1.3. Filter Kode

: RDVF

Fungsi

: Untuk memisahkan padatan gipsum dengan larutan asam sulfat dan air.

Tipe

: Rotary Drum Vacuum Filter

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi Operasi Suhu

: 93,3 °C

Tekanan

: 1 atm

Dimensi Diameter

: 3,3146 m

Panjang

: 6,6291 m

Rpm

: 0,7573 Rpm

Jumlah putaran

: 46 siklus per jam

Power Motor

: 30 HP commit to user




3.1.4. Dryer Kode

: RD

Fungsi

: Mengurangi kandungan air dalam Gipsum.

Tipe

: Direct contact counter current Rotary Dryer

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA – 283 Grade C

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi Suhu bahan masuk

: 93,33 oC

Suhu udara masuk

: 177

o

Suhu bahan keluar

: 97,5

o

Suhu udara keluar

: 100,2 oC

Diameter

: 2,42

Panjang

: 12,26 m

Tebal shell

: 0,0064 m

C C

m

commit to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses


3.2.


Alat Pendukung

3.2.1. Tangki Penyimpan Bahan Baku Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan bahan Baku Kode

TP-01

TP-02

Fungsi

Menyimpan bahan baku

Menyimpan bahan baku

asam sulfat untuk masa

air proses untuk 14 hari

produksi selama 14 hari .

penyimpanan .

Tipe

Silinder tegak (vertical Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar cylinder) dengan dasar datar (flat bottom) dan datar (flat bottom) dan bagian atas conical roof.

bagian atas conical roof.

Jumlah

4 buah

2 buah

Waktu Penyimpanan

14 Hari

14 Hari

Bahan konstruksi

Carbon Steel SA 283 Carbon Steel SA 283 Grade C

Volume Tangki Penyimpanan

Grade C

3115,7733 m3

1850,5767 m3

12463,0933 m3

3701,1538 m3

Kondisi operasi : 

Suhu

30 0C

30 0C



Tekanan

1 atm

1 atm

Dimensi 

Diameter

21,3363 m commit to user


18,2882 m





Tinggi

9,1441 m

7,3153 m



Tinggi head

6,1592 m

5,3278 m



Tinggi total

15,3034 m

12,6431 m

5 buah

4 buah

Jumlah Course Tebal Course 

Course 1

0,0095 m

0,0096 m



Course 2

0,0095 m

0,0064 m



Course 3

0,0064 m

0,0064 m



Course 4

0,0064 m

0,0064 m



Course 5

0,0048 m

Tebal head

0,0191 m

0,00096 m

3.2.2. Heater Kode

:

HE

Fungsi

:

Untuk memanaskan udara sebagai media pemanas dryer.

Tipe

:

Shell and Tube 1 – 2 Counter Current

Jumlah

:

1 buah

Luas Transfer Panas

:

3117.85 ft2

Beban Panas

:

2,1349.107 KJ/jam

Media Pemanas

:

Steam

Bahan konstruksi commit to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses




Tube

:

Cast Steel



Shell

:

Carbon Steel SA 283 Grade C


Spesifikasi Tube 

OD Tube

:

0,0191 m



ID Tube

:

0,0166 m



BWG

:

18



Susunan

:

Triangular Pitch, Pt = 1 in



Passes

:

2



Panjang Tube

:

4,8768 m

Spesifikasi Shell ID Shell

0,9398 : m

Baffle Spacing

0,4699 : m

Passes

1

:

3.2.3. Belt Conveyor Kode

: BC

Fungsi

: Mengangkut batuan kapur dari gudang untuk diumpankan ke reaktor

Tipe

: Closed Belt Conveyor

Jumlah

: 1 buah

Panjang

:3m

Kecepatan belt

: 60,4277 ft/mnt

Tenaga motor

: 0,5commit Hp to user




Bahan Idler


Belt

: karet

Casing


3.2.4. Blower Kode

:

BL

Fungsi

:

Mengalirkan udara yang akan dipakai sebagai udara pemanas dalam dryer

Tipe

:

Centrifugal blower

Jumlah

:

1 buah

Kondisis operasi 

Suhu

:

35 oC



Tekanan

:

1 atm

:

32 Hp

Tenaga motor

3.2.5. Hopper Tabel 3.2 Spesifikasi Hopper Kode

H-01

H-02

Fungsi

Tempat menampung

Tempat menampung cake

batuan kapur sebelum

dari filter sebelum

diumpankan reaktor

diumpankan ke dryer




Kode

H-01

H-02

Tipe

Tangki silinder dengan

Tangki silinder dengan

conical bottom

conical bottom

Jumlah

1 buah

1 buah

Bahan Konstruksi

Carbon steel SA-283

Carbon steel SA-283

grade C

grade C

Kondisi Operasi 

Suhu

93,3 oC

93,3 oC



Tekanan

1 atm

1 atm

 Diameter Silinder

2,1173 m

2,7773 m

 Tinggi Total

2,4969 m

3,2778 m

 Tinggi Conical 1

0,2316 m

0,8018 m

 Tinggi Conical 2

0,6113 m

0,3012 m

 Diameter Conical 1

0,7058 m

0,9257 m

 Tebal Shell

0,0064 m

0,0064 m

 Tebal Head

0,0064 m

0,0064 m

 Tebal Bottom

0,0064 m

0,0064 m

Dimensi

3.2.6. Screener Kode

: SC

Fungsi

: Menyeragamkan ukuran produk (50 mikron)

Kondisi operasi,

to user : P commit = 1 atm



T


= 81,3 °C

Jenis

: Vibrating Screen Single Deck

Kapasitas

: 31,5657 ton/jam

Luas ayakan

: 47,7906 ft2

Tenaga

: 21 HP

Material


3.2.7. Silo Penyimpanan Gipsum (CaSO4.2H2O) Kode

:S

Tugas

: Menyimpan produk gipsum selama 7 hari

Jumlah

: 2 Buah

Kapasitas

: 48267,53 ft3 = 1366,83 m3

Kondisi penyimpanan Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30˚C

Dimensi: Diameter

: 33,7726 ft = 10,2940 m

Tinggi

: 80,0734 ft = 24,4067 m

Tebal shell : 0,5 in Tebal head : 0,5 in3.2.17. Pompa-01



83

3.2.8. Screw Conveyor Tabel 3.3 Spesifikasi Screw conveyor Kode

SC-01

SC-02

Fungsi

Mengumpankan batuan kapur ke Reaktor

Mengumpankan cake dari filter ke dryer

Jumlah

1 buah

1 buah

Panjang

3,0480 m

3,048 m

Diameter of flight

0,2540 m

0,254 m

Diameter of pipe

0,0635 m

0,0635 m

Diameter of shaft

0,0508 m

0,0508 m

Tenaga motor

1 Hp

2 Hp

Kecepatan

55 rpm

80 rpm

Bahan





84

3.2.9. Bucket Elevator Tabel 3.4 Spesifikasi Bucket Elevator Kode

BE-01

BE-02

BE-03

Tugas

Mengangkut batuan kapur dari Mengangkut cake dari screw Mengangkut produk gipsum belt conveyor ke Hopper-01

feeder ke Hopper-02

dari dryer ke silo

Tipe

Continuous bucket elevator



Jumlah

1 buah

1 buah

1 buah

Kecepatan bucket

82,8723 ft/menit

147,7840 ft/menit

135,281 ft/menit

Tenaga motor

2 Hp

3 Hp

3 Hp

Ukuran bucket

8 x 5,5 x 7,75 in

8 x 5,5 x 7,75 in

8 x 5,5 x 7,75 in

Bahan : - Belt

Karet

Karet

Karet




-

Bucket & Casing



85

3.2.10. Pompa Tabel 3.5 Spesifikasi pompa Kode

P-01

P-02

Tugas

Mengalirkan asam

P-03

P-04

P-05

Mengalirkan air dari Mengalirkan asam

Mengalirkan produk

Mengalirkan asam

sulfat dari tangki

tangki penyimpanan

sulfat dari mixer ke

slurry dari reaktor

sulfat dari filter ke

penyimpanan ke

ke mixer

reaktor.

ke filter

mixer

Single stage

Single stage

Single stage

Agigated

Single stage

centrifugal pump

centrifugal pump

centrifugal pump

centrifugal slurry

centrifugal pump

mixer Jenis

pump Jumlah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

Kapasitas

12,7780 gpm

23,1795 gpm

150,8203 gpm

125,3845 gpm

58,6317 gpm



86

Kode

P-01

P-02

P-03

P-04

P-05

Power pompa

0,5 HP

0,5 HP

1,5 HP

60 HP

0,75 HP

Power motor

0,75 HP

0,75 HP

2 HP

67 HP

1 HP

NPSH required

1,5515 ft

2,3077 ft

11,2443 ft

5,9894 ft

NPSH available

34,74 ft

46,21

29,3663 ft

36,3972 ft

 Nominal Size

1,5 in

2 in

5 in

3 in

2,5 in

 Schedule

40

40

40

40

5S

 ID

1,38 in

2,067 in

5,047 in

3,068 in

2,709 in

 OD

1,66 in

2,38 in

5,56 in

3,5

2,88 in

ft

Pipa :

Number


in


digilib.uns.ac.id


64

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1

Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau sering disebut unit utilitas merupakan bagian

yang penting untuk menunjang berlangsungnya proses dalam suatu pabrik. Unit pendukung proses meliputi : unit pengadaan air, unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar. Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik gipsum adalah : 1. Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut : a. Air proses b. Air pendingin c. Air umpan boiler d. Air konsumsi umum dan sanitasi 2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam untuk memanaskan udara. Udara panas digunakan sebagai pemanas di dryer ( RD ) dan heat exchanger.

commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


65

3. Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain. 4. Unit pengadaan listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

4.1.1. Unit Pengadaan Air Air yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar panas maka perlu diadakan pengolahan air sungai. Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan tersebut antara lain meliputi screening, pengendapan, penggumpalan, klorinasi, demineralisasi, dan deaerasi. Diagram alir dari pengolahan air sungai dapat dilihat pada gambar 4.1 commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


66

TU-01 PU-04 TU-05 Chlorine

TU-02

TU-04

PU-03

CL FLO

PU-01

BU-01

PU-02

BU- 02

Blow Down FILTER

PU-05

PU-06

Air rumah tangga sanitasi

Air proses

air pendingin

NaH2PO4

PAP-01 KE

Hidrazine

AE TU-06

PU-07

PU-08

DEAERATOR

TU-07 PU-10

PU-09

Umpan boiler

steam

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Sungai Keterangan : AE

: Anion Exchanger

BU

: Bak Utilitas

CL

: Clarifier

KE

: Kation Exchanger

PU

: Pompa Utilitas

TU

: Tangki Utilitas

FLO

: Tangki Flokulator

Air sungai dialirkan dari sungai ke kolam penampungan dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


67

untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Pencucian dilakukan secara kontinyu. Setelah dipompa kemudian dialirkan ke strainer yang mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm dan mengalami pencucian balik secara periodik. Air sungai kemudian dialirkan ke flokulator. Di dalam flokulator ditambahkan larutan tawas 5%, larutan kapur 5%. Dari flokulator air sungai kemudian dialirkan ke dalam clarifier untuk mengendapkan gumpalan partikel-partikel halus. Endapan kemudian dikeluarkan sebagai blowdown, melalui bagian bawah clarifier. Air sungai kemudian dialirkan ke saringan pasir untuk menghilangkan partikel-partikel yang masih lolos di clarifier. Air sungai yang sudah bersih kemudian dialirkan ke bak penampung air bersih. Dari bak penampung air bersih sebagian dipompa ke kation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg2+, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis hydrogenzeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+ yang ada pada resin. Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka air keluaran kation exchanger mempunyai pH rendah (3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm. FMA merupakan salah satu parameter untuk mengukur tingkat kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm, apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H2SO4 dengan konsentrasi 4%. Air keluaran kation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion (HCO3-, SO42-, Cl-, commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


68

NO3+, dan CO3-) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anion-anion dalam air umpan ditukar dengan ion OH- dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan exchanger menjadi bebas dan berkaitan dengan OH- yang lepas dari resin yang mengakibatkan terjadinya netralisasi sehingga pH air keluar anion exchanger kembali normal dan ada penambahan konsentrasi OH- sehingga pH akan cenderung basa. Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5 ppm. Kandungan silika pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air pendingin dan sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gas-gas terlarut terutama O2. Gas tersebut dihilangkan dari unit deaerator karena menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm. Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah, mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi yang terjadi adalah: N2H4 (aq) + O2 (g)

N2 (g) + 2 H2O (l) commit to user

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


69

4.1.1.1 Air proses Air proses yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai air proses adalah karena faktor-faktor sebagai berikut : a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Air proses ini digunakan sebagai pelarut pada mixer, sebagai air pencuci pada rotary drum vacuum filter. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai air proses adalah : a. Partikel-partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen lain). b. Partikel-partikel kecil/mikroba (ganggang dan mikroorganisme sungai). Kebutuhan air proses dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Kebutuhan air proses No

Kode Alat

Nama Alat

1

M

Mixer

8974,5396

2

RDVF

Rotary DrumVacuum Filter

224,2000

Jumlah


Kebutuhan ( kg/jam )

9198,7396 kg/jam


digilib.uns.ac.id


Total kebutuhan air proses

= 9198,7396 kg/jam

Densitas air pada 30oC adalah

= 994,3965 kg/m3

70

(Geankoplis, 2003)

4.1.1.2 Air Pendingin Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban yang lokasinya tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut : a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air sungai sebagai pendingin adalah partikel-partikel besar/makroba dan partikel-partikel kecil/mikroba sungai yang dapat menyebabkan fouling pada alat-alat proses. Adapun persyaratan air yang akan digunakan sebagai pendingin adalah : •

Kekeruhan maksimal 3 ppm

•

Bukan air sadah

•

Bebas bakteri

•

Bebas mineral



digilib.uns.ac.id


71

Kebutuhan air pendingin dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Kebutuhan air pendingin No.

Alat


1

Reaktor

2

Mixer Total

163.542,5966 2834,6857 166.377,2823 kg/jam

Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 166.377,2823 kg/jam. Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air pendingin sebesar 16.637,7282 kg/jam.

4.1.1.3. Air Umpan Boiler Untuk kebutuhan air umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah Sungai bawah tanah di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut : a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut. b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming) Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat. commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


72

c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming) Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.

Pengolahan air umpan boiler Air yang berasal dari sungai belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah-masalah seperti :  Pembentukan kerak pada boiler  Terjadinya korosi pada boiler  Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi : 1.

Kation Exchanger Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenis C-300 dengan notasi RH2. Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah: 2NaCl + RH2 --------> RNa2 + 2 HCl commit to user

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

(4.1)


digilib.uns.ac.id


73

CaCO3 + RH2 --------> RCa + H2CO3

(4.2)

BaCl2

(4.3)

+ RH2 --------> RBa + 2 HCl

Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:

2.

RNa2 + H2SO4 --------> RH2 + Na2SO4

(4.4)

RCa + H2SO4 --------> RH2 + CaSO4

(4.5)

RBa + H2SO4 --------> RH2 + BaSO4

(4.6)

Anion Exchanger Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH)2. Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah: R(OH)2 + 2 HCl --------> RCl2 + 2 H2O

(4.7)

R(OH)2 + H2SO4 --------> RSO4 + 2 H2O

(4.8)

R(OH)2 + H2CO3 --------> RCO3 + 2 H2O

(4.9)

Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah: RCl2 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 NaCl

(4.10)

RSO4 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2SO4

(4.11)

RCO3 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2CO3

(4.12)



digilib.uns.ac.id


3.

74

Deaerasi Merupakan proses penghilangan gas - gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat merusak baja. Gas – gas ini kemudian dibuang ke atmosfer.

4.

Tangki Umpan Boiler Unit ini berfungsi menampung air umpan boiler dengan waktu tinggal 24 jam. Ke dalam tangki ini ditambahkan bahan-bahan yang dapat mencegah korosi dan kerak, antara lain: a.

Hidrazin (N2H4) Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Adapun reaksi yang terjadi adalah: N2H4 (aq) + O2 (g)

b.

N2 (g) + 2 H2O (l)

(4.13)

NaH2PO4 Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi adalah:

2 NaH2PO4 + 4 NaOH + 3 CaCO3

Ca3(PO4)2 + 3 Na2CO3 + 4 H2O (4.14)



digilib.uns.ac.id


75

Kebutuhan steam dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Kebutuhan Air untuk Steam No. Alat 1.


Heater

11.005,8355 Total

11.005,8355 kg/jam

Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 11.005,8355 kg/jam. Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik. Untuk kebutuhan selanjutnya hanya menggunakan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler sebesar 2.201,1671 kg/jam.

4.1.1.4 Air konsumsi umum dan sanitasi Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari air sungai. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik : a. Suhu di bawah suhu udara luar b. Warna jernih c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau



digilib.uns.ac.id


76

Syarat kimia : a. Tidak mengandung zat organik b. Tidak beracun Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen.

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi dapat dilihat pada tabel 4.4. Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi No

Nama Unit

Kebutuhan ( kg/hari)

1.

Perkantoran

8.150

2.

Laboratorium

1.600

3.

Kantin

3.000

4.

Hidran/Taman

1.295

5.

Poliklinik

800 14.825

kg/hari

Total 617,7083 kg/jam



digilib.uns.ac.id


77

Total Kebutuhan air sungai yang harus disediakan dapat dilihat pada tabel 4.5. Tabel 4.5 Total Kebutuhan air sungai yang harus disediakan No

Kebutuhan

Jumlah air (kg/jam)

1.

Air proses

9.198,7396

2.

Make up air pendingin

16.637,736

3.

Make up air umpan boiler

2.201,1671

4.

Air konsumsi dan sanitasi

617,7083

Total

28.655,3433 kg/jam

Untuk keamanan dipakai 10 % lebih, maka : Total kebutuhan

= 31.520,8776 kg/jam

4.1.2 Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik gipsum ini digunakan sebagai media pemanas mixer dan heat exchanger. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler. Steam yang dihasilkan dari boiler ini mempunyai suhu 200 oC dan tekanan 15,539 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 11.005,8355 kg/jam. Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi dan make up blowdown pada boiler maka, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 12.106,419 kg/jam . commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


78

Perancangan boiler : Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam Steam yang dihasilkan : T = 392 °F P= 225,52 psia λsteam = 4.537,6412 BTU/lbm Untuk tekanan > 200 psia, digunakan boiler jenis water tube boiler. • Menentukan luas penampang perpindahan panas Daya yang diperlukan boiler untuk menghasilkan steam dihitung

dengan

persamaan : Daya 

ms.(h  hf ) 970,3x34,5

Dengan : ms = massa steam yang dihasilkan

= 37.922,0832 lb/jam

h = entalpi steam pada P dan T tertentu

= 833,3711 BTU/lbm

hf = entalpi umpan (BTU/lbm)

= 259,9208 BTU/lbm

Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 649,6252 HP ditentukan luas bidang pemanasan

= 12 ft2/HP

Total heating surface

= 7795,5027 ft2

• Perhitungan kapasitas boiler Q = ms (h – hf) commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


79

= 21.746.431,77 BTU/jam •

Kebutuhan bahan bakar Bahan bakar yang digunakan adalah IDO (Industrial Diesel Oil) Heating value (HV)

= 16.779,0906 BTU/lb

Densitas (ρ)

= 50,5664 lb/ft3

Jumlah bahan bakar IDO untuk memenuhi kebutuhan panas yang ada sebanyak 1134,0238 L/jam Spesifikasi boiler yang dibutuhkan : Kode

: B-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan steam

Jenis

: Water tube boiler

Jumlah

: 1 buah

Tekanan steam

: 225,524 psia (15,5 atm)

Suhu steam

: 392 oF (200 oC)

Efisiensi

: 80 %

Bahan bakar

: IDO

Kebutuhan bahan bakar : 1134,0238 L/jam

4.1.3

Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik gipsum ini diperkirakan

sebesar 100 m3/jam, tekanan 100 psi dan suhu 35oC. Alat untuk menyediakan udara commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


80

tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm. Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan : Kode

: KU-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis

: Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 100 m3/jam

Tekanan suction

: 14,7 psi (1 atm)

Tekanan discharge

: 100 psi (6,8 atm)

Suhu udara

: 35 oC

Efisiensi

: 80 %

Daya kompresor

: 11 HP

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik gipsum ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan : a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


digilib.uns.ac.id


81

Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 2. Listrik untuk penerangan 3. Listrik untuk AC 4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 5. Listrik untuk alat-alat elektronik Besarnya kebutuhan listrik masing – masing keperluan di atas dapat diperkirakan sebagai berikut :

4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan keperluan pengolahan air dapat dilihat pada tabel 4.6. Tabel 4.6

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Nama Alat Jumlah

HP

Total HP

R

1

21

21

RVF

1

30

30

RD

1

39

39

B

1

32

32

P-01

1

0,60

0,6000

P-02

1

0,50

0,50

P-03

1

1,50

1,500



digilib.uns.ac.id


Nama Alat Jumlah

82

HP

Total HP

P-04

1

60,00

60,000

P-05

1

0,75

0,750

M

1

29

29,00

BC

1

0,50

0,50

BE-01

1

1,50

1,50

BE-02

1

1,50

1,50

BE-03

1

1,50

1,50

SC

1

21,00

21,00

PWT-01

1

0,75

0,75

PWT-02

1

2,00

2,00

PWT-03

1

0,05

0,05

PWT-04

1

0,05

0,05

PWT-05

1

0,75

0,75

PWT-06

1

0,05

0,05

PWT-07

1

0,25

0,25

PWT-08

1

2,00

2,00

PWT-09

1

0,75

0,75

PWT-10

1

0,25

0,25

PU

1

18,00

18,00



digilib.uns.ac.id


Nama Alat Jumlah

83

HP

Total HP

FL

1

0,50

0,50

FN

2

2,00

4,00

KU

1

11,00

11,00

Total

283,75 HP

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 283,75 HP. Diperkirakan kebutuhan listrik untuk alat yang tidak terdiskripsikan sebesar ± 20 % dari total kebutuhan. Maka total kebutuhan listrik adalah 340,50 HP atau sebesar 507,82 kW.

4.1.4.2 Listrik untuk penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan: L = a.F/U.D dengan : L

: Lumen per outlet

a

: Luas area, ft2

F

: foot candle yang diperlukan

(tabel 13 Perry 6th ed)

U

: Koefisien utilitas


D

: Efisiensi lampu




digilib.uns.ac.id


84

Tabel 4.7 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan Bangunan

Luas, m2

Luas, ft2

F

U

D

F/U.D

Pos keamanan

150

1614,55

20

0,42

0,75

63,49

Parkir

910

9794,92

10

0,49

0,75

27,21

Musholla

265

2852,37

20

0,55

0,75

48,48

Kantin

300

3229,09

20

0,51

0,75

52,29

Kantor

1200

12916,38

35

0,6

0,75

77,78

Poliklinik

225

2421,82

20

0,56

0,75

47,62

Ruang kontrol

200

2152,73

40

0,56

0,75

95,24

Laboratorium

450

4843,64

40

0,56

0,75

95,24

Proses

3560

13250,00

30

0,59

0,75

67,80

Utilitas

2115

22765,12

10

0,59

0,75

22,60

Ruang generator

300

3229,09

10

0,51

0,75

26,14

Bengkel

400

4305,46

40

0,51

0,75

104,58

Garasi

445

4789,82

10

0,51

0,75

26,14

Gudang

700

7534,55

10

0,51

0,75

26,14

Pemadam

480

5166,55

20

0,51

0,75

52,29

Jalan dan taman

5400

58123,70

5

0,55

0,75

12,12

Area perluasan

3900

41978,23

5

0,57

0,75

11,70

Jumlah

21000

200968,0



digilib.uns.ac.id


85

Jumlah lumen : •

untuk penerangan dalam ruangan

•

untuk penerangan bagian luar ruangan = 1.195.503,176 lumen

= 5.002.218,956 lumen

Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40 W mempunyai 1.920 lumen (Tabel 18 Perry 6th ed.). Jadi jumlah lampu dalam ruangan

= 5.002.218,956 / 1.920 = 2606 buah

Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt, dimana lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 6th ed.). Jadi jumlah lampu luar ruangan

= 1.195.503,176 / 3.000 = 399 buah

Total daya penerangan

= ( 40 W x 2606 + 100 W x 399 ) = 144.140 W = 144,140 kW

4.1.4.3 Listrik untuk AC Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 15.000 Watt atau 15 kW

4.1.4.4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW.



digilib.uns.ac.id


86

Tabel 4.8 Total kebutuhan listrik pabrik No.

Kebutuhan Listrik

Tenaga listrik, kW

1.

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

507,822

2.

Listrik untuk keperluan penerangan

144,140

3.

Listrik untuk AC

15

4.

Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

10

TOTAL

676,962 kW

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output sebesar 846,202 kW. Dipilih menggunakan generator dengan daya 1000 kW, sehingga masih tersedia cadangan daya sebesar 153,80 kW. Spesifikasi generator yang diperlukan : Jenis

: AC generator

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas / Tegangan

: 1000 kW ; 220/360 Volt

Efisiensi

: 80 %

Bahan bakar

: IDO



digilib.uns.ac.id


4.1.5

87

Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan

bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah IDO (Industrial Diesel Oil). IDO diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan IDO sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan : 1. Mudah didapat 2. Lebih ekonomis 3. Mudah dalam penyimpanan Bahan bakar solar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Specific gravity

: 0,8124

Heating Value

: 16.779 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar

: 80%

Densitas

: 50,5664 lb/ft3

a. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler Kebutuhan bahan bakar

= 1134,0238 L/jam

b. Kebutuhan bahan bakar untuk generator Kapasitas generator

= 1000 kW = 3.412.154,09 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar

= 142,35 L/jam



digilib.uns.ac.id


4.2

88

Laboratorium Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk

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

Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk

b.

Sebagai pengontrol terhadap proses produksi

c.

Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan lainlain yang berkaitan langsung dengan proses produksi



digilib.uns.ac.id


89

Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non-shift. 1.

Kelompok shift Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa – analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 3 shift. Masing – masing shift bekerja selama 8 jam.

2.

Kelompok non-shift Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagent kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium utama dengan tugas antara lain : a.

Menyediakan reagent kimia untuk analisa laboratorium

b.

Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi

c.

Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi

Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1.

Laboratorium fisik

2.

Laboratorium analitik

3.

Laboratorium penelitian dan pengembangan



digilib.uns.ac.id


4.2.1

90

Laboratorium Fisik Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan pemeriksaan dan

pengamatan terhadap semua arus yang berasal dari proses maupun tangki, jadi pemeriksaan dan pengamatan dilakukan terhadap bahan baku dan produk akhir. Kerja dan tugas laboratorium ini adalah melakukan analisa terhadap sifat–sifat fisika dan kandungan kimiawi bahan baku dan produk akhir.

4.2.2

Laboratorium Analitik Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk

mengenai sifat – sifat kimianya. Analisa yang dilakukan, yaitu : •

Analisa bahan baku Analisa bahan baku batuan kapur yang dilakukan antara lain ; uji kemurnian, uji ukuran dan uji kadar air. Sedangkan untuk bahan baku asam sulfat dilakukan beberapa analisa antara lain ; specific gravity, uji kemurnian dan uji pH.

•

Analisa komposisi produk utama Jenis analisa yang dilakukan antara lain ; uji kemurnian, uji ukuran dan uji kadar air.



digilib.uns.ac.id


4.2.3

91

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

•

Diversifikasi produk

•

Perlindungan terhadap lingkungan Disamping mengadakan penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan

penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku. Alat analisa penting yang digunakan antara lain : 1. Spektrofotometer Sinar X, untuk memeriksa kandungan pada batuan kapur dan gipsum. 2. pH meter, untuk mengetahui tingkat keasaman dan kebasaan cairan. 3. Buret, botol timbang dan alat titrasi lainnya, untuk penetapan kadar asam sulfat. 4. Oven dan botol timbang, untuk penetapan kadar air dalam batuan kapur dan gipsum . 5. Neraca Analitik, untuk menimbang sampel. 6. Hydrometer, untuk mengukur specific gravity cairan. 7. Termometer, untuk mengukur suhu. 8. Alat Pengayak US Mesh 250 dan 200, untuk analisa ukuran padatan.



digilib.uns.ac.id


4.2.4

92

Analisa Air

Air yang dianalisis antara lain: 1. Air baku 2. Air pendingin 3. Air demineralisasi 4. Air umpan boiler 5. Air limbah Parameter

yang diuji antara lain warna, pH, kandungan Klorin, tingkat

kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan konduktivitas air. Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain: 1.

pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air.

2.

Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa terlarut dalam air.

3.

Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, hidrazin, turbiditas, dan kadar sulfat.

4.

Peralatan titrasi, untuk mengetahui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan alkalinitas.

5.

Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut dalam air.



digilib.uns.ac.id


93

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

4.3 Unit Pengolahan Limbah Limbah yang dihasilkan dari pabrik gipsum dapat diklasifikasi : 1. Pengolahan bahan buangan cair Pengolahan limbah ini didasarkan pada jenis buangannya : a. Pengolahan air buangan sanitasi Limbah sanitasi merupakan pembuangan air yang telah dipakai untuk keperluan kantor dan pabrik lainya seperti pencucian, air masak, dan lain–lain. Penanganan limbah ini tidak memerlukan hal khusus karena limbah seperti limbah rumah tangga lainya, air buangan ini tidak mengandung bahan–bahan kimia yang berbahaya, yang perlu diperhatikan di sini adalah volume buangan yang diijinkan dan kemana pembuangan air limbah ini dilakukan. Proses pengolahan dari air limbah sanitasi ini adalah sebagai berikut : semua limbah sanitasi dari seluruh kawasan pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan menggunakan lumpur aktif, aerasi dan disinfektan Ca– hypocloride.



digilib.uns.ac.id


94

b. Pengolahan limbah minyak dari pompa Limbah cair yang mengandung minyak-minyak berasal dari buangan pelumas pada pompa, dan alat-alat lainnya. Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak dialirkan ke tungku pembakaran, sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke penampungan akhir, kemudian di buang. 2. Pengolahan bahan buangan padatan Limbah padat yang dihasilkan berasal dari limbah domestik, IPAL, dan limbah padat dari proses. Limbah domestik berupa sampah – sampah dari keperluan sehari – hari seperti kertas dan plastik, sampah tersebut ditampung di dalam bak penampungan dan selanjutnya dikirim ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Limbah yang berasal dari IPAL diurug didalam tanah yang dindingnya dilapisi dengan clay (tanah liat) agar bila limbah yang dipendam termasuk berbahaya tidak menyebar ke lingkungan sekitarnya. 3. Pengolahan limbah gas Limbah gas yang berasal dari alat – alat produksi dibuang ke udara melalui stack yang mempunyai tinggi minimal 4 kali tinggi bangunan, banyaknya limbah gas yang dibuang dapat diminimalisasi dengan jalan melakukan perawatan yang rutin terhadap mesin – mesin produksi sehingga pembakarannya sempurna dan dapat meminimalisasi pencemaran udara.


perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun


BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1

Bentuk Perusahaan Pabrik gipsum yang akan didirikan, direncanakan mempunyai : Bentuk

: Perseroan Terbatas (PT)

Lapangan Usaha

: Industri gipsum

Lokasi Perusahaan

: Tuban, Jawa Timur

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor yaitu : 1. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan. 2. Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan. 3. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris. 4. Kelangsungan Perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya atau karyawan perusahaan. 5. Efisiensi dari manajemen Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



6. Lapangan usaha lebih luas Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usaha. (Widjaja, 2003) Ciri-ciri Perseroan Terbatas : 1. Perseroan Terbatas didirikan dengan akta dari notaris dengan berdasarkan Kitab Undang-Undang Hukum Dagang. 2. Besarnya modal ditentukan dalam akta pendirian dan terdiri dari sahamsahamnya. 3. Pemiliknya adalah para pemegang saham. 4. Perseroan Terbatas dipimpin oleh suatu Direksi yang terdiri dari para pemegang saham. Pembinaan personalia sepenuhnya diserahkan kepada Direksi dengan memperhatikan hukum-hukum perburuhan.

5.2

Struktur Organisasi Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat

menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya kerjasama yang baik antar karyawan. Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan beberapa azas yang dapat dijadikan pedoman, antara lain: a) Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas commit to user b) Tujuan organisasi harus dipahami oleh setiap orang dalam organisasi Bab V Manajemen Perusahaan



c) Tujuan organisasi harus diterima oleh setiap orang dalam organisasi d) Adanya kesatuan arah (unity of direction) e) Adanya kesatuan perintah ( unity of command ) f) Adanya keseimbangan antara wewenang dan tanggung jawab g) Adanya pembagian tugas (distribution of work) h) Adanya koordinasi i) Struktur organisasi disusun sederhana j) Pola dasar organisasi harus relatif permanen k) Adanya jaminan jabatan (unity of tenure) l) Balas jasa yang diberikan kepada setiap orang harus setimpal dengan jasanya m) Penempatan orang harus sesuai keahliannya (Zamani, 1998) Dengan berpedoman pada azas tersebut maka diperoleh struktur organisasi yang baik yaitu Sistim Line and Staff. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan. Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staf ini, yaitu:

Bab V Manajemen Perusahaan

commit to user



1. Sebagai garis atau lini yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan. 2. Sebagai staf yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada unit operasional. (Zamani, 1998) Dewan Komisaris mewakili para pemegang saham (pemilik perusahaan) dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya. Tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan-Umum. Direktur Produksi membawahi bidang produksi dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang pemasaran, keuangan, dan bagian umum. Kedua direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian akan membawahi beberapa seksi dan masingmasing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang dipimpin oleh seorang kepala regu dimana setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing - masing seksi. (Widjaja, 2003) Manfaat adanya struktur organisasi adalah sebagai berikut : a. Menjelaskan, membagi, dan membatasi pelaksanaan tugas dan tanggung jawab setiap orang yang terlibat di dalamnya commit to user b. Penempatan tenaga kerja yang tepat Bab V Manajemen Perusahaan



c. Pengawasan, evaluasi dan pengembangan perusahaan serta manajemen perusahaan yang lebih efisien. d. Penyusunan program pengembangan manajemen e. Menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada f. Mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila tebukti kurang lancar. RUPS

DEWAN KOMISARIS

DIREKTUR UTAMA Staff Ahli

DIREKTUR PRODUKSI

Kasi Penjualan

Kasi Pemasaran

Kabag Pemasaran

Kasi Keamanan

Kasi Humas

Kasi Personalia

Kabag Umum

Kasi Pembelian

Kasi Keuangan

Kasi Administrasi Keuangan

Kabag Keuangan

Kasi Utilitas

Kasi Pemeliharaan

Kabag Teknik

Kasi Safety & Lingkungan

Staff LITBANG

Kabag LITBANG

Kasi Laboratorium

Kasi pengendalian

Kasi Proses

Kabag Produksi

DIREKTUR KEUANGAN DAN UMUM

KARYAWAN

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Gipsum

5.3 Tugas dan Wewenang 5.3.1

Pemegang Saham Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal

untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk PT (Perseroan Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada RUPS tersebut, para pemegang saham berwenang: 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan Direktur 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan. (Widjaja, 2003) 5.3.2

Dewan Komisaris Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik

saham sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada pemilik saham. Tugas-tugas Dewan Komisaris meliputi : 1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran 2. Mengawasi tugas - tugas direksi 3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting (Widjaja, 2003) 5.3.3

Dewan Direksi Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan

bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama commit to user membawahi direktur produksi dan direktur keuangan-umum. Bab V Manajemen Perusahaan



Tugas direktur umum antara lain : 1. Melaksanakan

kebijakan

perusahaan

dan

mempertanggung

jawabkan

pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham. 2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan konsumen. 3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang saham. 4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum). Tugas dari direktur produksi antara lain : 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik, dan rekayasa produksi. 2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepalakepala bagian yang menjadi bawahannya. Tugas dari direktur keuangan antara lain: 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran, keuangan, dan pelayanan umum. 2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepalakepala bagian yang menjadi bawahannya. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan

(Djoko, 2003)


5.3.4


Staf Ahli Staf ahli terdiri dari tenaga - tenaga ahli yang bertugas membantu direktur

dalam menjalankan tugasnya, baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang keahlian masing - masing. Tugas dan wewenang staf ahli meliputi : 1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan. 2. Memberi masukan - masukan dalam perencanaan dan pengembangan perusahaan. 3. Memberi saran - saran dalam bidang hukum.

5.3.5

Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Litbang terdiri dari tenaga - tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan

bertanggung jawab kepada direksi. Litbang membawahi 2 departemen, yaitu Departemen Penelitian dan Departemen Pengembangan Tugas dan wewenangnya meliputi : 1. Memperbaiki mutu produksi 2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi 3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang

5.3.6

Kepala Bagian

Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur, dan commit to user mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan Bab V Manajemen Perusahaan



garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staf direktur. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur Utama. Kepala bagian terdiri dari: 1. Kepala Bagian Produksi Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian produksi membawahi seksi proses, seksi pengendalian, dan seksi laboratorium. Tugas seksi proses antara lain : a. Mengawasi jalannya proses produksi b. Menjalankan tindakan seperlunya terhadap kejadian-kejadian yang tidak diharapkan sebelum diambil oleh seksi yang berwenang. Tugas seksi pengendalian : Menangani hal - hal yang dapat mengancam keselamatan pekerja dan mengurangi potensi bahaya yang ada. Tugas seksi laboratorium, antara lain: a. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu b. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi c. Mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan buangan pabrik d. Membuat laporan berkala kepada Kepala Bagian Produksi. 2. Kepala Bagian Teknik

commit to user Tugas kepala bagian teknik, antara lain:




a. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan dan utilitas b. Mengkoordinir kepala - kepala seksi yang menjadi bawahannya Kepala Bagian teknik membawahi seksi pemeliharaan, seksi utilitas, dan seksi keselamatan kerja-penanggulangan kebakaran. Tugas seksi pemeliharaan, antara lain : a. Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik b. Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik Tugas seksi utilitas, antara lain : Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, air, steam, dan tenaga listrik. Tugas seksi keselamatan kerja antara lain : a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan keselamatan kerja b. Melindungi pabrik dari bahaya kebakaran 3. Kepala Bagian Keuangan Kepala bagian keuangan ini bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan dan membawahi 2 seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi keuangan. Tugas seksi administrasi : Menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan, serta masalah perpajakan. commit to user Tugas seksi keuangan antara lain : Bab V Manajemen Perusahaan



a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan membuat ramalan tentang keuangan masa depan b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan (Djoko, 2003) 4. Kepala Bagian Pemasaran Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang bahan baku dan pemasaran hasil produksi, serta membawahi 2 seksi yaitu seksi pembelian dan seksi pemasaran. Tugas seksi pembelian, antara lain : a. Melaksanakan pembelian barang dan peralatan

yang dibutuhkan

perusahaan dalam kaitannya dengan proses produksi b. Mengetahui harga pasar dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang. Tugas seksi pemasaran : a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi b. Mengatur distribusi hasil produksi 5. Kepala Bagian Umum Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia, hubungan masyarakat, dan keamanan serta mengkoordinir kepalakepala seksi yang menjadi bawahannya. Kepala bagian imim membawahi seksi personalia, seksi humas, dan seksi keamanan. Seksi personalia bertugas :


commit to user



a. Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang sebaik mungkin antara pekerja, pekerjaan, dan lingkungannya supaya tidak terjadi pemborosan waktu dan biaya. b. Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja yang tenang dan dinamis. c. Melaksanakan hal - hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan. Seksi humas bertugas : Mengatur hubungan antara perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan perusahaan. Seksi Keamanan bertugas : a. Mengawasi keluar masuknya orang - orang baik karyawan maupun bukan karyawan di lingkungan pabrik. b. Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas perusahaan c. Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan.

5.3.7

Kepala Seksi Kepala seksi adalah pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya

sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab kepada kepala bagian masing masing sesuai dengan seksinya.


commit to user


5.4


Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik Gipsum ini direncakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan

proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan shutdown. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non shift

5.4.1

Karyawan non shift Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses

produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor. Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari dengan pembagian kerja sebagai berikut : Jam kerja : 

Hari Senin – Kamis

: Jam 07.30 – 16.30



Hari Jum’at

: Jam 07.30 – 16.30

Jam Istirahat : 

Hari Senin – Kamis

: Jam 12.00 – 13.00



Hari Jum’at

: Jam 11.00 – 13.00

commit to user Bab V Manajemen Perusahaan


5.4.2


Karyawan Shift / Ploog Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses

produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian gedung dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan serta keamanan pabrik. Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam sebagai berikut : Shift Pagi ( Day shift )

: Jam 07.00 – 15.00

Shift Sore ( Swing shift )

: Jam 15.00 – 23.00

Shift Malam ( Night shift )

: Jam 23.00 – 07.00

Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu (A / B / C / D) dimana tiga regu bekerja dan satu regu istirahat serta dikenakan secara bergantian. Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, regu yang bertugas tetap harus masuk. Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok Shift

Shift

Senin

Selasa

Rabu

Pagi

A

A

A

A

Siang

B

B

B

Malam

C

C

D

Libur

D

D


Kamis Jumat

Sabtu

Minggu

A

B

B

B

C

C

C

D

D

D

D

C C B commit to user

A

A


Shift

Senin

Selasa

Rabu

Pagi

B

B

B

B

Siang

C

C

C

Malam

D

D

Libur

A

Shift

Kamis Jumat


Sabtu

Minggu

B

C

C

C

D

D

D

A

A

A

A

A

A

D

D

C

B

B

Senin

Selasa

Rabu

Sabtu

Minggu

Pagi

C

C

C

C

C

D

D

Siang

D

D

D

D

A

A

A

Malam

A

A

B

B

B

B

B

Libur

B

B

A

A

D

C

C

Shift

Senin

Selasa

Rabu

Pagi

D

D

D

D

Siang

A

A

A

Malam

B

B

Libur

C

C

Kamis Jumat

Kamis Jumat

Sabtu

Minggu

D

A

A

A

B

B

B

C

C

C

C

C

B

B

A

D

D

(Garret , 1989) Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



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

5.5

Status Karyawan dan Sistem Upah Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda - beda tergantung pada

status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga golongan karyawan tetap, harian dan borongan.

5.5.1

Karyawan Tetap Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat keputusan

(SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian, dan masa kerjanya. 5.5.2

Karyawan Harian Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa SK direksi

dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan. 5.5.3

Karyawan Borongan Yaitu

karyawan

yang digunakan

oleh pabrik bila diperlukan saja.

Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan commit to user Bab V Manajemen Perusahaan


5.6


Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji

5.6.1. Penggolongan Jabatan 1. Direktur Utama

:Magister Ekonomi / Teknik

2. Direktur Produksi

: Sarjana Teknik Kimia

3. Direktur Keuangan dan Umum

: Sarjana Ekonomi

4. Kepala Bagian Produksi

: Sarjana Teknik Kimia

5. Kepala Bagian Teknik

: Sarjana Teknik Mesin

6. Kepala Bagian Pemasaran

: Sarjana Teknik Kimia / Ekonomi

7. Kepala Bagian Keuangan

: Sarjana Ekonomi

8. Kepala Bagian Umum

: Sarjana Sosial

9. Kepala Seksi

: Sarjana / Ahli Madya

10. Operator

: Ahli Madya / STM/SLTA/SMU

11. Sekretaris

: Sarjana / Akademi Sekretaris

12. Dokter

: Sarjana Kedokteran

13. Perawat

: Akademi Perawat

14. Lain-lain

: SLTA

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua pekerjaan yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien.




Tabel 5.2 Jumlah Karyawan menurut Jabatannya No

Jabatan

1

Direktur Utama

1

2

Direktur Produksi

1

3

Direktur Keuangan dan Umum

1

4

Staff Ahli

2

5

Litbang

2

6

Sekretaris

3

7

Kepala Bagian Produksi

1

8

Kepala Bagian LITBANG

1

9

Kepala Bagian Teknik

1

10

Kepala Bagian Umum

1

11

Kepala Bagian Keuangan

1

12

Kepala Bagian Pemasaran

1

13

Kepala Seksi Proses

1

14

Kepala Seksi Pengendalian

1

15

Kepala Seksi Laboratorium

1

16

Kepala Seksi Safety & lingkungan

1

17

Kepala Seksi Pemeliharaan

1

18

Kepala Seksi Utilitas

1

19

Kepala Seksi Administrasi Keuangan

1

20

Kepala Seksi Keuangan commit to user

1


Jumlah



No

Jabatan

21

Kepala Seksi Pembelian

1

22

Kepala Seksi Personalia

1

23

Kepala Seksi Humas

1

24

Kepala Seksi Keamanan

1

25

Kepala Seksi Penjualan

1

26

Kepala Seksi Pemasaran

1

27

Karyawan Proses

25

28

Karyawan Pengendalian

10

29

Karyawan Laboratorium

8

30

Karyawan Penjualan

8

31

Karyawan Pembelian

6

32

Karyawan Pemeliharaan

10

33

Karyawan Utilitas

8

34

Karyawan Administrasi

5

35

Karyawan Kas

5

36

Karyawan Personalia

5

37

Karyawan Humas

5

38

Karyawan Keamanan

8

39

Karyawan Pemasaran

8

40

Karyawan Safety & Lingkungan

8

41

Dokter


Jumlah

commit to user

2



No

Jabatan

Jumlah

42

Perawat

2

43

Sopir

4

44

Pesuruh

6 TOTAL

163

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Gol. Jabatan

Gaji/Bulan

Kualifikasi

I

Rp. 50.000.000,00

S2 Pengalaman

Direktur Utama

10 tahun II

Direktur

Rp. 30.000.000,00

S1 Pengalaman 10 tahun

III

Staff Ahli

Rp. 20.000.000,00

S1 pengalaman 5 tahun

IV

Litbang

Rp. 15.000.000,00

S1 pengalaman

V

Kepala Bagian

Rp. 8.000.000,00

S1 pengalaman

VI

Kepala Seksi

Rp. 6.000.000,00

S1/D3 pengalaman

VII

Sekretaris

Rp. 3.500.000,00 commit to user


S1/D3 pengalaman



Gol. Jabatan

Gaji/Bulan

Kualifikasi

VIII Karyawan proses,

Rp. 3.500.000,00

S1/ D3

Rp. 3.000.000,00

D3/D1

Rp. 3.000.000,00

D3/D1/SLTA/S

pengendalian,laboratorium, pemeliharaan, dan utilitas IX

Karyawan safety & lingkungan

X

Karyawan penjualan, pembelian, administrasi,

MK

kas, personalia, humas, keamanan, dan pemasaran

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain: 1. Tunjangan 

Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan



Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan



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




2. Cuti Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam 1 tahun. Cuti sakit diberikan pada karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan Dokter. 3. Pakaian Kerja Pakaian kerja diberikan pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya. 4. Pengobatan Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-undang yang berlaku Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan 5. Asuransi Tenaga Kerja Asuransi tenaga kerja diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per bulan.




BAB VI ANALISA EKONOMI

Analisa ekonomi berfungsi untuk mengetahui apakah pabrik yang akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak dan layak atau tidak jika didirikan. Perhitungan evaluasi ekonomi meliputi : 1. Modal (Capital Investment ) a. Modal tetap (Fixed Capital Investment ) b. Modal kerja (Working Capital Investment ) 2.

Biaya Produksi (Manufacturing Cost ) a. Biaya produksi langsung ( Direct Manufacturing Cost ) b. Biaya produksi tak langsung ( Indirect Manufacturing Cost ) c. Biaya tetap (Fixed Manufacturing Cost )

3. Pengeluaran Umum (General Cost) 4. Analisis Kelayakan a. Percent return on investment (ROI) b. Pay out time (POT) c. Break event point (BEP) dan Shut down point (SDP) d. Discounted cash flow (DCF) Dasar Perhitungan : 1. Kapasitas produksi

: 250.000 ton/tahun

2. Satu tahun operasi

: 330 hari

3. Pabrik didirikan Bab VI Analisa Ekonomi

commit to user : 2016


4. Umur Alat


: 10 tahun

Nilai rongsokan (Salvage Value)

: nol

5. Resiko pabrik : a.

Kondisi operasi : -

Reaktor beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

-

Mixer beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

-

Filter beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

-

Dryer beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm.

Kondisi operasi berkisar suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm. Kondisi tersebut merupakan kondisi yang tidak ekstrem. b.

Bahan- bahan yang digunakan sedikit bahan yang berbahaya. Bahan yang berbahaya asam sulfat.

c.

Fase yang terlibat di dalam operasi adalah padat-cair.

Dilihat dari faktor-faktor diatas maka, Pabrik gipsum (Kalsium Sulfat Dihidrat) merupakan pabrik yang beresiko rendah. 6. Perkiraan harga alat diperoleh dari membaca tabel harga alat yang dapat dilihat pada Plant Design and Economics for Chemical Engineering, Peters, 2003. 7. Deactivated Shutdown pabrik dilaksanakan selama 35 hari dalam satu tahun untuk perawatan dan perbaikan. 8. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan. 9. Situasi pasar, biaya dan lain - lain diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi.

Bab VI Analisa Ekonomi

commit to user



10. Harga bahan baku a. Batu kapur

: US $ 0,0275 / kg (CV Batu Jata Abadi Tuban)

b. Asam Sulfat

: US $ 0,086 / kg, pada19 Januari 2012 (www.alibaba.com)

11. Harga produk Gipsum

: US $ 0,230 / kg, pada19 Januari 2012 (www.alibaba.com)

12. Bunga bank saat ini dari BI rate mencapai 6,75 % untuk bunga deposito 1 tahun 13. Untuk buruh asing $ 8.5/man hour 14. Upah buruh Indonesia Rp 10.000.00/man hour 15. Perbandingan manhour asing : manhour Indonesia = 1 : 1,8 16. Perbandingan jumlah tenaga asing : Indonesia = 5 : 95 17. Nilai Kurs (Indonesian Rupiah Exchange Rates) diambil 1$ = Rp.10.000,18. Harga tanah 1.000.000/m 2 19. Evaluasi analisa kelayakan pendirian pabrik menggunakan kriteria : -

Bunga pinjaman = 14,47% , pada 18 April 2011

-

Bunga deposit = 6,75 % , pada 9 Juni 2011 ( www.bi.go.id )

commit to user Bab VI Analisa Ekonomi



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

kenaikan

harga

diangggap

linier,

dengan

menggunakan

program excel dapat dicari persamaaan linier, yaitu : Tabel 6.1. Data Cost Index Chemical Plant No

Tahun

Chemical Eng. Plant Cost Index

1

1993

359,2

2

1994

368,1

3

1995

381,1

4

1996

381,7

5

1997

386,5

6

1998

389,5

7

1999

390,6

8

2000

394,1

9

2001

394,3

10

2002

390,4

1

1993

359,2

2

1994

368,1 (Peters & Timmerhaus, 2003) commit to user




400 390 380 y = 3.608x - 6,823.174 370 360 350 1990

1992

1994

Gambar 6,1

1996

1998

2000

2002

2004

Chemical Engineering Cost Index

Persamaan yang diperoleh adalah Y = 3,608 X - 6823,174

(6-1)

dengan menggunakan persamaan di atas nilai indeks pada tahun 2015 adalah 446,95. Pembelian alat dilakukan pada tahun 2015. Harga alat diperkirakan pada tahun 2015 dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan :

Ex

Ey Ny = Ex Nx = Harga pembelian pada tahun referensi

Ey

= Harga pembelian pada tahun 2015

Nx

= Indeks harga pada tahun referensi

Ny

= Indeks harga pada tahun 2015 (Peters & Timmerhaus, 2003) commit to user


(6.2)



Perhitungan biaya : A. Investasi Modal ( Capital Invesment) Capital Invesment adalah banyaknya pengeluaran-pengeluaran yang diperlukan untuk fasilitas –fasilitas produksi dan untuk menjalankannya 1. Modal Tetap (Fixed Capital Investment) Modal tetap adalah investmentasi untuk mendirikan fasilitas produksi dan pembantunya, 2. Modal Kerja (Working Capital Inves tment) Modal kerja adalah bagian yang diperlukan untuk menjalankan operasi dari suatu pabrik selama waktu tertentu, B. Biaya Produksi (Manufacturing Cost) Manufacturing cost merupakan jumlah dari semua biaya langsung, maupun tidak langsung dan biaya-biaya tetap yang timbul akibat pembuatan suatu produk, Manufacturing cost meliputi : 1. Biaya produksi langsung (direct cost), adalah pengeluaran yang bersangkutan khusus dalam pembuatan produk 2. Biaya produksi tak langsung (indirect cost), adalah pengeluaran – pengeluaran sebagai akibat tidak langsung dan bukan langsung karena operasi pabrik, 3. Biaya tetap (fixed cost) merupakan biaya yang tidak tergantung waktu maupun jumlah produksi, meliputi : depresiasi, pajak, asuransi dan sewa,


commit to user



C. Pengeluaran Umum ( General Expenses) General expenses meliputi pengeluaran-pengeluaran yang bersangkutan dengan fungsi-fungsi perusahaan yang tidak termasuk manufacturing cost. D. Analisis Kelayakan Untuk dapat mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar atau tidak sehingga dapat dikategor ikan apakah pabrik tersebut potensional didirikan atau tidak maka dilakukan analisis kelayakan, Beberapa analisis untuk menyatakan kelayakan : 1. Percent Return On Investment merupakan perkiraan laju keuntungan tiap tahun yang dapat mengembalikan modal yang diinvestasi,

Prb  Pra 

Pb ra IF Pa ra IF

(6.3)

(6.4)

Prb = % ROI sebelum pajak Pra = % ROI setelah pajak Pb = Keuntungan sebelum pajak Pa = Keuntungan setelah pajak ra = Annual production rate IF = Fixed Capital Investment Untuk industri dengan resiko rendah, ROI minimum sebelum pajak = 11 % ( Aries & Newton, 1955). 2. Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalahcommit jumlahtotahun user yang telah berselang sebelum Bab VI Analisa Ekonomi



didapatkan sesuatu penerimaan melebihi investasi awal atau jumlah tahun yang diperlukan untuk kembalinya capital investment dengan profit sebelum dikurangi depresiasi,

D

IF Pb ra  0,1 IF

(6.5)

Untuk industri kimia dengan resiko rendah max accetabel POT = 5 tahun ( Aries & Newton, 1955). 3. Break Event Point (BEP) Break Event Point adalah titik impas di mana pabrik tidak mempunyai suatu keuntungan maupn kerugian

BEP  ra

(Fa  0.3Ra)Z Sa  Va  0,7Ra

(6.6)

= Annual Production Rate

Fa = Annual fixed expense at max production Ra = Annual regulated expense at max production Sa = Annual sales value at max production Va = Annual variable expense at max production Z

= Annual max production ( Aries & Newton, 1955)

4. Shut Down Point (SDP) Shut Down Point adalah keadaan di mana pabrik mengalami kerugian sebesar fixed cost sehingga pabrik harus ditutup,



SDP 


0,3 Ra Z Sa  Va  0,7 Ra

(6.6) ( Aries & Newton, 1955)

6.1 Fixed Capital Invesment (FCI) Tabel 6,2 Fixed Capital Invesment No

Type of Capital

Rp

1

Purchase equipment cost (EC)

2

Instalasi

3.121.273.762,75

3

Pemipaan

3.963.797.789,18

4

Instrumentasi

2.090.975.665,87

5

Isolasi

665.455.103,29

6

Listrik

1.321.265.929,73

7

Bangunan

4.918.581.198,26

8

tanah dan perbaikan

23.459.290.599,13

9

Utilitas

13.797.912.214,40 PPC

10

Engineering and construction (20% ) DPC

11

Contractor's Fee (8%)

12

Contingency (25%) Fixed Capital Investment (FCI) commit to user


22.297.568.098,77

75.636.120.361,38 15.127.224.072,28 90.763.344.433,66 7.261.067.554,69 22.690.836.108,42 120.715.248.096,77



6.2 Working Capital Investment (WCI) Tabel 6.3

Working Capital Investment

No

Type of Capital

1

Persediaan bahan baku

2

Bahan baku dalam proses

3

Penyimpanan produksi

4

Biaya sebelum terjual

5

Persediaan uang

Rp 14.740.715.527,84 133.435.971,05 35.139.897.919,33 47.916.666.666,67 35.139.897.919,33

Working Capital (WC)

133.070.283.707,11

6.3 Total Capital Investment (TCI) TCI

= FCI + WCI

(6.8)

= Rp. 120.715.248.096,77 + Rp. 133.070.283.707,11 = Rp. 253.785.531.803,88




6.4 Manufacturing Cost (MC) Tabel 6.4 Manufacturing Cost No

Type of Manufacturing Cost

1

Bahan baku

2

Gaji karyawan

3

Supervisi

4

Perawatan

5

Plant supplier

6

Royalties and patent

7

Utilitas

176.888.586.334,09 3.018.000.000,00 1.584.000.000,00 7.242.914.885,81 1.086.437.232,87 5.750.000.000,00 6.902.354.326,67

Direct Manufacturing Cost 8

Payroll & overhead

9

Laboratorium

10

Plant overhead

11

Package & transport

202.472.292.779,44 452.700.000,00 301.800.000,00 1.509.000.000,00 201.250.000.000,00

Indirect Manufacturing Cost 12

Depreciation

13

Pajak pendapatan

14

Asuransi

203.513.500.000,00 12.071.524.809,68 2.414.304.961,94 1.207.152.480,97

Fixed Manufacturing Cost Manufacturing Cost commit to user Bab VI Analisa Ekonomi

Rp

15.692.982.252,58 421.678.775.032,02



6.5 General Expense (GE) Tabel 6.5 General Expense No

Type of General Expenses

1

Administrasi

2

Penjualan

3

Financial

4

Penelitian

Rp 4.978.000.096,00 57.500.000.000,00 9.671.395.387,77 16.100.000.000,00

Total General Expenses

88.249.395.483,77

6.6 Analisa Kelayakan Total cost = manufacturing cost + general expenses

(6.8)

= Rp. 421.678.775.032,02 + Rp. 88.249.395.483,77 = Rp. 509.928.170.515,79 Keuntungan Harga jual

= Rp. 575.000.000.000,00

Total cost

= Rp. 509.928.170.515,79

Keuntungan sebelum pajak

= Rp. 65.071.829.484,21

Pajak 25 % dari keuntungan = Rp. 16.267.957.371,05 (Dirjen Pajak, 2011) Keuntungan sesudah pajak

= Rp.

48.803.872.113,16




A. Percent Return On Investment (% ROI) Yaitu kecepatan tahunan dimana keuntungan –keuntungan akan mengembalikan investasi (modal). Dalam bentuk dasar ROI dapat didefinisikan sebagai rasio (perbandingan) yang dinyatakan dalam prosentase dari keuntungan ta hunan dengan investasi modal.

Prb 

Pb ra IF

Pra 

Prb

= % ROI sebelum pajak

Pra

= % ROI setelah pajak

Pb

= Keuntungan sebelum pajak

Pa

= Keuntungan setelah pajak

ra

= Annual production rate

IF

= Fixed Capital Investment

(6.9)

Pa ra IF

(6.10)

Untuk industri dengan resiko rendah. ROI sebelum pajak = 11 % ( Aries & Newton. 1955)

ROI sebelum pajak

=

Rp .65.071.829.484,21 Rp .120.715.248.096,77

= 53,91 % ROI setelah pajak

=

Rp .48.803.872.113,16 Rp .120.715.248.096,77

= 40,43 % commit to user Bab VI Analisa Ekonomi



B. Pay Out Time (POT) Yaitu jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed Capital Investment berdasarkan profit yang diperoleh.

D

IF Pb ra  0,1 IF

(6.11)

Untuk industri kimia dengan resiko rendah max accetabel POT = 5 tahun. ( Aries & Newton. 1955) POT sebelum pajak =

Rp .120.715.248.096,77 Rp .65.071.829.484,21+Rp .12.071.524.809,68

= 1,56 tahun = 18,78 bulan POT setelah pajak

=

Rp .120.715.248.096,77 Rp .48.803.872.113,16+Rp .12.071.524.809,68

= 1,98 tahun = 23,80 bulan C. Break Even Point (BEP) Yaitu titik impas. besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan. dimana pabrik tidak mendapatkan keuntungan namun tidak menderita kerugian.

BEP 

(Fa  0.3Ra)Z Sa  Va  0,7Ra

ra

= Annual Production Rate

Fa

= Annual fixed expense at max production

Ra

= Annual regulated expense at max production commit to user


(6.12)



Sa

= Annual sales value at max production

Va

= Annual variable expense at max production

Z

= Annual max production

( Aries & Newton. 1955)

a. Fixed Cost (Fa) Tabel 6.6 Fixed Cost (Fa) No

Fixed Cost (Fa)

1

Depresiasi

2

Pajak

3

Asuransi

Rp 12.071.524.809,68 2.414.304.961,94 1.207.152.480,97

Total

15.692.982.252,58

b. Variable Cost (Va) Tabel 6.7 Variable Cost (Va) No

Variable cost (Va)

1

Bahan baku

2

Royalties and patents

3

Utilitas

4

Packaging and transport

176.888.586.334,09 5.750.000.000,00 6.902.354.326,67

Total


Rp

201.250.000.000,00 390.790.940.660,76



c. Regulated Cost (Ra) Tabel 6.8 Regulated Cost (Ra) No

Regulated Cost (Ra)

Rp

1

Labor

3.018.000.000,00

2

Supervisi

1.584.000.000,00

2

Maintenance

7.242.914.885,81

3

Plant supplies

1.086.437.232,87

4

Laboratory

301.800.000,00

5

Payroll Overhead

452.700.000,00

6

Plant overhead

7

General expenses

88.249.395.483,77

Total

103.444.247.602,45

1.509.000.000,00

d. Penjualan (Sa) Total penjualan produk selama 1 tahun Sa

BEP =

=

Rp. 575.000.000.000,00

15.692.982.252,58 + (0,3*103.444.247.602,45) 575.000.000.000,00 – 390.790.940.660,76 – (0,7*103.444.247.602,45)

= 41,80 %




D. Shutdown Point (SDP) Yaitu suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed cost yang menyebabkan pabrik harus tutup. SDP 

0,3 Ra Sa  Va  0,7 Ra

(6.13) (Aries & Newton. 1955)

SDP =

0,3*103.444.247.602,45 575.000.000.000,00 – 390.790.940.660,76 – (0,7*103.444.247.602,45)

= 27,76 %

E. Discounted Cash Flow (DCF) Discounted Cash Flow adalah interest rate yang diperoleh ketika seluruh modal yang ada digunakan semuanya untuk proses produksi. DCF dari suatu pabrik dinilai menguntungkan jika melebihi satu setengah kali bunga pinjaman bank. DCF(i) dapat dihitung dengan metode Present Value Analysis. Present Value Analysis : (FC+WC) =

C C C C WC SV    .....    1  i (1  i) 2 (1  i) 3 (1  i) n (1  i) n (1  i) n

Future Value Analysis : (FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)n-1 + (1+i)n-2 + …+ (1+i) + 1} dengan trial solution diperoleh nilai i (%). (Peters & Timmerhause. 2003) commit to user Bab VI Analisa Ekonomi



Future Value Analysis : Persamaan : (FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)n-1 + (1+i)n-2 + …+ (1+i) + 1} dengan : FC = Fixed capital = Rp. 120.715.248.096,77 C

= Annual cost = Profit after tax + depreciation + finance = Rp. 70.546.792.310,61

SV = Salvage value = Rp. 0.WC = Working capital = Rp. 133.070.283.707,11 Diperkirakan umur pabrik (n) = 10 tahun Diperoleh nilai i

= 0,2647 = 26,47 %




600

Harga ( dalam milyar, Rp)

500 Ra

400 Sa

300 BEP Va

SDP

200 100

Fa

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Kapasitas Produksi ( % )

Gambar 6.2

Grafik Analisa Kelayakan

Grafik hasil analisa ekonomi dapat digambarkan sebagai berikut : Keterangan gambar : Fa

: Fixed Cost

Ra

: Regulated Cost

Sa

: Sales

Va

: Variable Cost


100


6.7


Kesimpulan Pabrik gipsum (kalsium sulfat dihidrat) ini merupakan industri dengan

resiko yang rendah. Dari analisa ekonomi yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel 6.9

Analisis Kelayakan

No. Keterangan

Perhitungan

Batasan

Percent Return On Investment (%ROI) 1.

ROI sebelum pajak

53,91 %

min 11 % dan

2.

ROI setelah pajak

40,43 %

min.14,47 % ( bunga pinjaman )

Max. 60 bulan

Pay Out Time (POT) 3

POT sebelum pajak

19 bulan

4.

POT setelah pajak

24 bulan

5.

Break Even Point (BEP)

41,80 %

6.

Shut Down Point (SDP)

27,76 %

7.

Discounted Cash Flow

26,47 %

(DCF)

40 – 60 %

min.= 6,75 % ( bunga deposit) ( 1,5 x 14,47% = 21,71% )

Dari hasil analisa yang dilakukan diatas dapat dihitung bahwa pabrik gipsum (kalsium sulfat dihidrat) dengan kapasitas 250.000 ton/tahun layak untuk didirikan.



digilib.uns.ac.id

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw Hill Book Company, New York Badger ,W.L. and Banchero, J.T.,1955, Introduction to Chemical Engineering, International Student Edition, McGraw Hill Kogakusha Company, Tokyo Badan Pusat Statistik, 2011, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia, diakses pada tanggal 25 Mei 2011 Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing Company, Houston Brown, G.G, 1978, Unti Operation 3ed, McGraw Hill International Book Company, Tokyo Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design, Michigan Dirjen Pajak, 2011, Tarif Pajak Usaha Besar dan Kecil, www.pajakonline.com, Indonesia Djoko, P., 2003, Komunikasi Bisnis, edisi 2, Erlangga, Jakarta Faith, Keyes & Clark, 1957, Industrial Chemicals, John Wiley & Sons, Inc., London Garret, D.E., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrand Reinhold, New York

commit to user xiii


digilib.uns.ac.id

Geankoplis, C.J., 1983, Transport Processes and Unit Operations, 2nd ed., Allyn and Bacon Inc., Boston Hirobumi Tanaka, Sendai et al, 1973, Process and Apparatus for Producing Gypsum Lumps, www.freepatentsonline.com , diakses pada tanggal 26 Mei 2011 Jerry F.Key, Jr., 2002, Recovery of Cement Kiln Dust through Precipitation of Calcium Sulfate using Sulfuric Acid Solution, www.freepatentsonline.com, diakses pada tanggal 26 Mei 2011 Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book Company, Singapura Kirk, R.E., Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons Inc., New York Levenspiel, O., 1976, Chemcical Reaction Engineering, 2 nd Edition, John Wiley and Sons Inc, New York Perry, R.H., Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th ed., McGraw Hill Companies Inc., USA. Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 5th ed., Mc-Graw Hill, New York. PT Petrokimia Gresik, 2011, Spesifikasi Produk, www.petrokimia-gresik.com, diakses pada tanggal 15 April 2011 Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

commit to user xiv


digilib.uns.ac.id

Rase, Howard F., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant, 3rd ed., McGraw Hill International Book Company, Tokyo Rase, H.F., and Barrow H., 1957, Project Engineering of Process Plant, Willey and Sons, Inc., New York Smith, J.M. and Van Ness, H.H., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 3th edition, McGraw Hill International Book Co., Tokyo Treybal, R.E., 1984, Mass Transfer Operation, 3rd ed., McGraw Hill International Book Company, Japan Ulrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, John Wiley and Sons, New York Vilbrandt , F.C and Dryden,C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design 4th edition, McGraw Hill Kogakusha Company Limited, Tokyo Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in chemical engineering, USA Widjaja,G., dan Yani, A., 2003, Perseroan Terbatas, Raja Grafindo Persada, Jakarta Yaws, C.L. dkk., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc., USA Zamani, 1998, Manajemen, Badan Penerbit IPWI, Jakarta http://en.wikipedia.org/wiki/Gypsum, diakses pada tanggal 25 Mei 2011 http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat, diakses pada tanggal 25 Mei 2011 http://www.alibaba.com/product-gs/272409177/98_sulfuric_acid.html, diakses pada tanggal 19 Januari 2012 commit to user xv


digilib.uns.ac.id

http://www.alibaba.com/product-gs/521930067/Dihydrate_Calcium_sulphate.html, diakses pada tanggal 19 Januari 2012 http://www.bi.go.id/web/id/Moneter/Kurs+Bank+Indonesia/Kurs+Transaksi/, diakses pada tanggal 19 Januari 2012 http://www.patentgenius.com/patent/4454261.html, diakses pada tanggal 16 Juni 2011

commit to user xvi


digilib.uns.ac.id

LAMPIRAN

commit to user


A-1 digilib.uns.ac.id

DATA-DATA SIFAT FISIS

Data-data untuk menghitung sifat-sifat fisis bahan baku maupun produk diperoleh dari beberapa sumber. 1. Berat Molekul ( BM ) Tabel A.1 Data Berat Molekul Komponen Komponen

BM ( kg/kmol )

H2O

18,02

CO2

44,01

SiO2

60,08

MgCO3

84,31

H2SO4

98,08

CaCO3

100,09

Al2O3

101,96

CaSO4

136,14

Fe2O3

159,71

CaSO4.2H2O

172,17

commit to user

Lampiran A – Data Sifat Fisis



2. Densitas ( ρ )

ρ=A*B-(1-T/Tc)^n T dalam Kelvin ( K ) Tabel A.2 Nilai Konstanta Densitas Masing-Masing Komponen Komponen

A

B

C

Tc ( K )

H2O

0,3471

0,2740

0,2857

647,13

H2SO4

0,4217

0,1936

0,2857

925,00

3. Viskositas ( µ ) log µ = A + B/T + C.T + D.T2 dengan :

µ = viskositas cairan, cp T = suhu, K A,B,C,D = konstanta

Tabel A.3 Nilai Konstanta Viskositas Masing-Masing Komponen Komponen

A

B

C

D

H2O

-10,2158

1,79E+03

1,77E-02

-1,26E-05

H2SO4

-18,7045

3,50E+03

3,31E-02

-1,70E-05

commit to user




4. Kapasitas panas ( Cp ) Kapasitas panas untuk cairan

:

Cp = A + BT + CT2 + DT3 Dengan Cp = kapasitas panas cairan , J/mol.K T = suhu, Kelvin A,B,C,D = konstanta Tabel A.4 Nilai Konstanta Kapasitas Panas Komponen Cairan Komponen

A

B

C

D

H2O

92,0530

-4,00E-02

-2,11E-04

5,32E-07

H2SO4

26,0040

7,03E-01

-1,39E-03

1,03E-06

Kapasitas panas untuk padatan : Cp = A + BT + C/T2 Dengan Cp = kapasitas panas cairan , J/mol.K T = suhu, Kelvin A,B,C = konstanta

commit to user




Tabel A.5 Nilai Konstanta Kapasitas Panas Komponen Padatan Komponen

A

B

SiO2

10.87

MgCO3

16.90

CaCO3

C 0.00871

-241200

19.68

0.01189

-307600

Al2O3

22.08

0.00890

-522500

CaSO4

18.52

0.02190

-156800

Fe2O3

24.72

0.01604

-423400

CaSO4.2H2O

46,80

5. Tekanan uap murni ( Po ) log Po = A + B/T + C log T + DT + ET2 dengan Po = tekanan uap murni, mmHg T = suhu operasi, Kelvin A,B,C,D = konstanta Tabel A.6 Nilai Konstanta Tekanan Uap Murni Komponen Komponen

A

B

C

D

E

H2O

29,8601

-3,15E+03

-7,30E+00

2,42E-09

1,81E-06

H2SO4

2,0582

-4,19E+03

3,26E+00

-1,12E-03

5,54E-07

commit to user



B-1 digilib.uns.ac.id

LAMPIRAN PERHITUNGAN NERACA MASSA

Perhitungan neraca massa pembuatan Gipsum dari batu kapur dengan kapasitas 31565,67 kg/jam. Basis perhitungan : 

Satu jam operasi pada keadaan steady state.



Satuan laju alir massa adalah kg/jam

Data yang diketahui : 1. Bahan Baku Asam sulfat dengan kemurnian 98% 2. Batu kapur dengan kadar CaCO3 97,89% Tabel A.1 Kandungan Batu kapur Kandungan

Prosentase (% )

H2O

0,3

SiO2

0,36

MgCO3

0,95

CaCO3

97,89

Al2O3

0,17

CaSO4

0,08

Fe2O3

0,25

commit to user

Lampiran B Neraca Massa

Prarancangan Pabrik Kalsium Sulfat Dihidrat perpustakaan.uns.ac.id


dari Batu Kapur dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 ton/tahun

3. konversi terhadap CaCO3 di reaktor adalah 82,86 % dan perbandingan asam sulfat dengan H2O sebesar 50:50. Umpan larutan asam sulfat banding batu kapur adalah 2:1. (US Patents 6.613.141) Basis umpan batu kapur masuk reaktor = 100 Kg/jam maka Asam sulfat masuk reaktor = 2 x 100 Kg = 200 Kg/jam, dengan umpan tersebut dihasilkan gipsum yang keluar dryer sebesar = 163,24 Kg/jam. Padahal kapasitas produksi gipsum yang diinginkan sebesar 250.000 ton/tahun, maka diperlukan faktor pengali umpan supaya didapatkan kapasitas produksi sesuai dengan yang diharapkan. Kapasitas Produksi

= 250.000 ton/tahun

asumsi pabrik beroperasi 330 hari dalam 1 tahun, maka kapasitas produksi pabrik = 250.000 ton/tahun x

1 tahun 1 hari 1000 kg x x 1 ton 330 hari 24 jam

= 31565,67 kg/jam Faktor pengali

=

=

kapasitas produksi yang diinginkan kapasitas produksi basis 31565 ,67 163,24

= 193,3687 Jumlah Umpan batu kapur harus masuk agar kapasitas produksi sesuai yang diinginkan sebesar

= Umpan basis x faktor pengali = 100 kg/jam x 193,3687 = 19336,87commit kg/jamto user





Maka umpan larutan asam sulfat 50 % masuk reaktor sebesar, = 2 x umpan batu kapur = 2 x 19336,87 kg/jam = 38673,74 kg/jam

1. Mixer 3 2

Gambar A.1.

Mixer

4

8 Neraca Massa Mixer

Umpan Masuk mixer (arus 2) ialah larutan asam sulfat 98 % dan keluaran mixer (arus 4) merupakan larutan asam sulfat 50 %. Sehingga perlu adanya penambahan air pada arus 3. Arus 8 merupakan recycle dari filter. Diketahui larutan asam sulfat yang masuk reaktor (arus 4) = 38673,74 Kg/jam, dengan kadar 50%, maka : H2SO4 masuk reaktor (arus 4)

=

50 100

x 38673,74 kg

= 19336,87 kg H2O masuk reaktor (arus 4)

=

50 100

x 38673,74 kg

= 19336,87 kg Neraca Massa Total Mixer Arus masuk

= arus keluar

commit Arus 2 + arus 3 + arus 8 = arus 4 to user




Neraca Massa Komponen pada mixer a. Neraca Massa H2SO4 Arus 2 + arus 3 + arus 8 = arus 4, dimana arus 3 merupakan H2O murni, maka arus 3 = 0. Persamaan neraca massa menjadi : arus 2 + 0 + arus 8

= arus 4

arus 2 + arus 8

= arus 4

arus 4 = 19336,87 kg arus 8 = 2262,52 kg arus 2 = arus 4 – arus 8 arus 2 = 19336,87 kg - 2262,52 kg arus 2 = 17074,35 kg Larutan asam sulfat 98 % masuk mixer (total arus 2) =

100 x asam sulfat masuk mixer (arus 2) 98

=

100 x 17074,35 kg = 17415,83 kg 98

b. Neraca Massa H2O Arus 2 + arus 3 + arus 8 = arus 4 H2O arus 2 sebesar

= 2 % dari total Larutan asam sulfat 98 % (arus 2) =

2 x 17074,35 kg = 341,49 kg 100

H2O arus 4

= 19336,87 kg

H2O arus 8

= 10020,84 kg commit to user





Maka arus 3 sebesar, = arus 4 – arus 2 – arus 8

arus 3

H2O arus 3 sebesar

= H2O arus 4 – H2O arus 2 - H2O arus 8 = 19336,87 kg - 341,49 kg - 10020,84 kg = 8974,54 kg

Tabel A.2. Neraca Massa Mixer Masuk Arus 2 Senyawa H2O

kmol

Keluar

Arus 3 kg

18,9554 341,4869

Arus 8

kmol

kg

498,1626

8974,5396

H2SO4

174,0886 17074,3458

0,0000

Jumlah

193,0440 17415,8327 498,1626

kmol

kmol

kg

556,2413 10020,8426

1073,359

19336,87

23,0684

2262,5233

197,1571

19336,87

579,3098 12283,3659

1270,516

38673,74

0,0000 8974,5396

Arus 4 kg

38673,7382 Kg

Total

38673,7382 Kg

2. REAKTOR

Gas H2O, H2SO4, CO2 ( 5 ) Batu kapur (1) REAKTOR I

ke Filter ( 6 )

H2SO4 dari Mixer ( 4 )

Gambar A.2.

Neraca Massa Reaktor commit to user





Umpan masuk reaktor terdiri atas padatan dan cairan. Umpan padat yang berupa batu kapur ( arus 1 ) dan umpan cair yang berupa larutan asam sulfat 50 % berasal dari mixer ( arus 4 ). Tabel A.3. Umpan Reaktor Arus 1 Kandungan

BM

kmol

Arus 4

Massa

kmol

Massa

H2O

18,02

3,2201

58,0106 1073,3593 19336,8691

SiO2

60,08

1,1587

69,6127

0,00

0,00

MgCO3

84,31

2,1788

183,7003

0,00

0,00

H2SO4

98,08

0,00

0,00

CaCO3

100,09 189,1243 18928,8612

0,00

0,00

Al2O3

101,96

0,3224

32,8727

0,00

0,00

CaSO4

136,14

0,1136

15,4695

0,00

0,00

Fe2O3

159,71

0,3027

48,3422

0,00

0,00

197,1571 19336,8691

196,4205 19336,8691 1270,5165 38673,7382

Total

Perhitungan pada reaksi yang terjadi di dalam reaktor berdasarkan stoikiometri dan menggunakan satuan kmol. CaCO3

+

H2SO4

+ H2O

CaSO4. 2H2O + CO2

Mula : 189,1243

197,1571

1073,3593

Reaksi: 168,3206

168,3206

168,3206

168,3206

168,3206

Sisa

28,8365

905,0387

168,3206

168,320

: 20,8037

-

-

Perhitungan mengetahui fasa Produk reaktor 1 ( arus keluar 5 & arus 6 ). commit to user





Tabel A.4.

Produk reaktor

Komponen

Massa,kg

BM

kmol

Zi

16362,5371

18,02

908,26

0,85

H2SO4

2828,2411

98,08

28,84

0,15

Total

19190,7792

952,3843

1,0000

H2O

Kondisi Operasi T = 93,3 C = 366,3 K P = 1 atm Data vapour pressure (yaws, 1999): log( Po ) = A + B/T + C log (T) + D.T + E.T2 ln ( Po ) = A + B/(T+C) + D ln(T) + E.TF

Tabel A.5. Komponen

Data Vapor Pressure tiap komponen A

B

C

D

E

F

H2O

29,8605

-3152,2

-7,3037

2,4247E-09

1,809E+06

0

H2SO4

2,0582

-4192,4

3,2578

-1,1224E-03

1,7136E-09

0

Neraca Massa Reaktor Uap V Yi F Zi

Reaktor

Cair L Xi

Gambar A.3.


Kesetimbangan Uap-Cair Reaktor I commit to user




F = umpan masuk V = produk berupa vapor L = produk berupa liquid Neraca Massa Total : F = V + L……….…………….. (1) Neraca Massa Komponen I : F x Zi = L x Xi + V x Yi……………(2) Keseimbangan : Yi = f (Xi, Keseimbangan) Data Keseimbangan : Yi = Ki x Xi Ki = f (P, T, i)….………………..(3) Manipulasi Persamaan Neraca Massa dan Kesetimbangan : L = F - V……………………….(4) F x Zi = (F - V) Xi + V x Yi……..…(5) F x Zi = (F - V).Xi + V x Ki x Xi Xi =

Zi 1 + (Ki - 1) V/F

Yi =

Ki x Zi 1 + (Ki - 1) V/F

Persamaan Rachford - Rice c

 i 1

Zi V 1  ( Ki  1) F

c

 i 1

Ki  Zi

0 V 1  ( Ki  1) F commit to user





(1  Ki).Zi 0 V i 1 1  (Ki  1) F c



Langkah perhitungan mengetahui fasa keluaran reaktor T,P,Zi,F Ki = f ( P,T )

Tebak V/F Hitung  Xi –  Yi = 0 ok

Not ok

Hitung V, L, xi,yi

Trial nilai V/F supaya dihasilkan  xi -  yi = 0 coba V/F = 0,2 Tabel A.6. Perhitungan Mengetahui Fasa Produk Reaktor Komponen

zi

Po

Ki=Po/P

Xi

Yi =ki.Xi

H2O

0,85

931,0922

1,2251

0,8159

0,9996

H2SO4

0,15

0,0935

0,0001

0,1842

2,2659E-05

1,0001

0,9996

total

1

 xi -  yi

= 1,0001 – 0,9996 = 0,0004 0

dari perhitungan diatas didapatkan nilai V/F sebesar 0,2. V

= F x V/F = 19190,7782 kmol x 0,2 = 3838,1556 kmol


commit to user




dari persamaan ( 1 ) neraca massa F

= V+ L

L

= F - V = 19190,7782 kmol - 3838,1556 kmol = 15352,6226 kmol

Perhitungan mencari komponen yang berada di fase cair dan gas Tabel A.7.

Fasa Cair dan gas dari produk reaktor

Komponen

F K

L ( cair )

Massa, kg

kmol H2O

908,26

16362,5371

H2SO4

28,84

2828,2411

Total

V ( Gas )

kmol,

Massa, kg

kmol,

Massa, kg

xi = Xi . L

= xi . BM

yi=Yi.V

Kg=yi.BM

695,3016 12526,0533 212,9572

3836,4838

937,10 19190,7782

28,8356

2828,1542

0,0009

0,0870

724,1372 15354,2074 212,9581

3836,5708

Tabel A.8. Tabel Neraca Massa Reaktor Masuk Senyawa

Keluar

Arus 1

Arus 4

Arus 5

Arus 6

kg

kg

kg

kg

H2O

58,0106

19336,8691

3836,4838

12526,0533

CO2

0,00

0,00

7407,7052

0,00

SiO2

69,6127

0,00

0,00

69,6127

183,7003

0,00

0,00

183,7003

H2SO4

0,00

19336,8691

0,0870

2828,1541

CaCO3

18928,8612

0,00

0,00

2082,1747

0,00

32,8727

MgCO3

Al2O3

32,8727 commit 0,00 to user





Masuk Senyawa

Keluar

Arus 1

Arus 4

Arus 5

Arus 6

kg

kg

kg

kg

CaSO4

15,4695

0,00

0,00

15,4695

Fe2O3

48,3422

0,00

0,00

48,3422

0,00

0,00

0,00

28979,9519

19336,8691

38673,7382

11244,38

46766,3314

CaSO4.2H2O

Total total ( kg )

58010,6074

58010,6074

3. FILTER Filter 7 Ke dryer

6 Dari reaktor

8 Recycle ke mixer

Gambar A.4.

Neraca Massa Filter

Umpan masuk ialah produk reaktor ( arus 6 ). Asumsi : filter dapat memisahkan 80 % cairan umpan sebagai filtrat dan 20% cairan umpan terkandung didalam cake. (Ulrich 4-2)

Neraca Massa Total pada filter Arus 6 = arus 7 + arus 8 a. Neraca Massa H2O Arus 6 = arus 7 + arus 8 to user Dengan arus 8 = 80% aruscommit 6




Arus 7 = 20% arus 6 maka persamaan neraca massa menjadi : arus 6 = 0,8 arus 6 + 0,2 arus 6 H2O pada arus 6 = 12526,0533 kg H2O pada arus 7 = 0,2 x 12526,0533 kg = 2505,2107 kg H2O pada arus 8 = 0,8 x 12526,0533 kg = 10020,8426 kg b. Neraca Massa H2SO4 Arus 6 = arus 7 + arus 8 Dengan arus 8 = 80% arus 6 Arus 7 = 20% arus 6 maka persamaan neraca massa menjadi : arus 6 = 0,8 arus 6 + 0,2 arus 6 H2SO4 pada arus 6 = 2828,1541 kg H2SO4 pada arus 7 = 0,2 x 2828,1541 kg = 565,6308 kg H2SO4 pada arus 8 = 0,8 x 2828,1541 kg = 2262,5233 kg c. Neraca Massa Padatan Arus 6 = arus 7 + arus 8 Dengan arus 8 = 0 kg ( karena arus 8 merupakan filtrat berbentuk cairan ), maka persamaan neraca massa menjadi : Arus 6 = arus 7 + 0 kg Arus 6 = arus 7 Arus 6 = 31412,1240 kg Arus 7 = 31412,1240 kg


commit to user




Tabel A.18. Neraca Massa Filter Masuk Arus 6

Komponen kmol H2O

Keluar Arus 7 kg

695,3016 12526,0533

Arus 8

kmol

kg

139,0603

2505,2107

kmol

kg

556,2413

10020,84

SiO2

1,1587

69,6127

1,1587

69,6127

0,00

0,00

MgCO3

2,1787

183,7003

2,1787

183,7003

0,00

0,00

H2SO4

28,8356

2828,1541

5,7671

565,6308

23,0685

2262,523

CaCO3

20,8037

2082,1747

20,8037

2082,1747

0,00

0,00

Al2O3

0,3224

32,8727

0,3224

32,8727

0,00

0,00

CaSO4

0,1136

15,4695

0,1136

15,4695

0,00

0,00

Fe2O3

0,3027

48,3422

0,3027

48,3422

0,00

0,00

CaSO4.2H2O

168,3206

2879,9519

168,3206

2879,9519

0,00

0,00

Total

917,3377 46766,3314

338,0279 34482,9654

579,3098

12283,3659

Total ( kg)

46766,3314

46766,3314

4. DRYER 10 Cairan terbawa udara pengering

7 Dari Filter

9 Storage produk

DRYER

Gambar A.9. Neraca Massa Dryer commit to user




Umpan dryer merupakan produk dari filter yang akan dihilangkan cairannya dengan pengaliran udara kering sehingga produk keluar hanya mengandung 5% cairan.

Neraca Massa Total pada Dryer Arus 7 = arus 9 + arus 10 a. Neraca Massa Cairan Produk keluar diinginkan hanya mengandung 5% cairan. 1. H2O Arus 7 = arus 9 + arus 10 Arus 7 = 5% arus 7 + 95% arus 7 H2O pada arus 7 = 2505,2107 kg H2O pada arus 9 = 0,05 x 2505,2107 kg = 125,2605 kg H2O pada arus 10 = 0,95 x 2505,2107 kg = 2379,9501 kg 2. H2SO4 Arus 7 = arus 9 + arus 10 Arus 7 = 5% arus 7 + 95% arus 7 H2SO4 pada arus 7 = 565,6308 kg H2SO4 pada arus 9 = 0,05 x 565,6308 kg = 28,2815 kg H2SO4 pada arus 10 = 0,95 x 565,6308 kg = 537,3493 kg b. Neraca Massa Padatan Kandungan padatan arus 10 = 0 kg, karena arus tersebut merupakan cairan yang terbawa udara pengering dari dryer, sehingga tidak mengandung padatan sama sekali, maka persamaan neraca massanya : Arus 7 = arus 9 + 0 kg Arus 7 = Arus 9


commit to user




Tabel A.10. Neraca Massa Dryer Masuk

Keluar Arus 10

Arus 7

Senyawa

Arus 9

kmol

kg

kmol

kg

H2O

139,0603

2505,2107

6,9530

SiO2

1,1587

69,6127

1,1587

MgCO3

2,1787

183,7003

H2SO4

5,7671

565,6308

CaCO3

20,8037

2082,1747

20,8037

Al2O3

0,3224

32,8727

CaSO4

0,1136

Fe2O3

kmol

kg

125,2605 132,1073

2379,9501

0,00

0,00

0,00

0,00

5,4788

537,3493

2082,1747

0,00

0,00

0,3224

32,8727

0,00

0,00

15,4695

0,1136

15,4695

0,00

0,00

0,3027

48,3422

0,3027

48,3422

0,00

0,00

CaSO4.2H2O

168,3206

2879,9519

168,3206

28979,9519

0,00

0,00

Total

338,0279

34482,9654

200,4418 31565,6660 137,5861

2917,2994

Total ( kg )

2,1787

69,6127 183,7003

0,2884

28,2815

34482,9654

34482,9654

Gipsum yang dihasilkan = 31565,6660 kg/jam. Kemurnian gipsum yang dihasilkan =

28979,9519 31565 ,6660

= 91,81 %

commit to user


x 100%


NERACA MASSA TOTAL Tabel A.11.

Neraca Massa Total Alat

Alat

Masuk

Keluar

(kg/jam)

(kg/jam)

Mixer

38673,7382

38673,7382

Reaktor

58010,6074

58010,6074

Filter

46766,3314

46766,3314

Dryer

34482,9654

34482,9654

Total

177933,6424

177933,6424

Tabel A.12.

Neraca Massa Total Komponen

Komponen

Masuk

Keluar

(kg/jam)

(kg/jam )

H2O

9374,0371

6341,6945

CO2

0,0000

7407,7052

SiO2

69,6127

69,6127

183,7003

183,7003

H2SO4

17074,3458

565,6308

CaCO3

18928,8612

2082,1747

Al2O3

32,8727

32,8727

CaSO4

15,4695

15,4695

MgCO3

commit to user






Komponen

Masuk

Keluar

(kg/jam)

(kg/jam )

Fe2O3 CaSO4.2H2O

Total

48,3422

48,3422

0,0000

28979,9519

45727,2415

45727,2415

NERACA PANAS Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kkal/jam

1. Mixer Panas Masuk Tabel A.13.

Panas Masuk Larutan Asam Sulfat Suhu 30 oC Pada Mixer kmol

∫ Cp dT

Q(kJ)

Q(kkal)

H2O

571,10

-953,07

-492830,53

-4314,78

H2SO4

174,09

-701,66

-122148,75

-29174,73

-614979,28

-146885,28

Komponen

Jumlah

Tabel A.14.

Panas Masuk Larutan Asam Sulfat Suhu 93,3oC Pada Mixer kmol

∫ Cp dT

Q(kJ)

Q(kkal)

H2O

556,22

-13486,03

-7501187,49

-1791627,85

H2SO4

23,07

-9854,39

-227322,57

-54295,06

-7728510,06

-1845922,92

Komponen

Jumlah

Total Panas Masuk = -146885,28 + (-1845922,92) = -1992808,19 kkal/jam

commit to user





Tabel A.15.

Panas Keluar Larutan Asam Sulfat Pada Mixer kmol

∫ Cp dT

H2O

1073,32

13486,03

134173,8950 32068,36596

H2SO4

197,15

9854,39

992178,5261 237136,6208

Komponen

Q(kJ)

Q(kkal)

1126352,4211 269204,9868

Jumlah

Panas pelarutan H2SO4 = 327219,4328 kkal/mol Panas pengenceran H2SO4 = 10185,4983 kkal/jam Panas pelarutan total = panas pelarutan + panas pengenceran = 327219,4328 + 10185,4983 = 337404,9311 kkal/jam Panas masuk + Panas pelarutan = Panas keluar + Qpendingin/pemanas -1992808,19 + 337404,93

= 269204,99+ Qpendingin/pemanas

Qpendingin/pemanas

= -1386198,27 kkal/jam

Tabel A.16. Panas

Neraca Panas Pada Mixer (M) Q input (kkal)

Qumpan

Q output (kkal)

1.992.808,19

-

Qpelarutan

-

337.404,93

Qpendingin

-1386198,27

-

-

269.204,99

606.609,92

606.609,92

Qout Jumlah

2. Reaktor 93,3 0C

93,3 0C

300C

ΔH2

ΔH1 250C


ΔHR0

250C commit to user




Panas Masuk Menentukan ΔH1 T masuk batu kapur = 30 oC Tabel A.17.

Panas Masuk Umpan Batu Kapur Pada Reaktor (R) kmol

∫ Cp dT

Q(kkal)

H2O

3,22

-0,38

-1,21

SiO2

1,66

-54,08

-62,66

MgCO3

2,18

-84,50

-184,11

CaCO3

189,12

-99,23

-18766,50

Al2O3

0,32

-94,95

-30,61

CaSO4

0,11

-116,93

-13,29

Fe2O3

0,30

-124,25

-37,61

Komponen

Jumlah

-19096,00

T masuk larutan asam sulfat = 30 oC Tabel A.18.

Panas Masuk Umpan Larutan Asam Sulfat Pada Reaktor (R)

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q(kkal)

H2O

1073,08

-13486,03

-32068,36596

H2SO4

197,15

-9854,39

-237136,6208

Jumlah

-269204,9868

ΔH1 = Qumpan = -269204,99 kkal/jam Menentukan ΔH0R CaCO3 (s) + H2SO4 (l) + H2O (l)

CaSO4. 2H2O(s) + CO2 (g)

ΔH298 = (ΔHof,CaSO4. 2H2O + ΔHof,CO2) – (ΔHof,CaCO3 + ΔHof,H2SO4 + ΔHof,H2O) = (-483420,53 + 94050,10) – (-288460,32 - 194550,21 - 68315,08) = -26145,03 kkal/kmolcommit to user





ΔHoR = -ΔHR 298 x mol CaCO3 yang bereaksi = 26145,03 kkal/kmol x 168,32 kmol/jam = 4400746,79 kkal/jam Total Panas Masuk = -269204,99 + 4400746,79 = 4157450,33

Panas Keluar Menentukan ΔH2 Tkeluar = 93,3oC Tabel A.19.

Panas Keluar Pada Reaktor (R) Kmol

∫ Cp dT

Q(kkal)

H2O

908,02

5,15

4672,75

SiO2

1,16

789,51

914,78

MgCO3

2,18

1154,78

2516,11

H2SO4

28,84

1109,17

31984,24

CaCO3

20,80

1422,07

19583,25

Al2O3

0,32

1385,29

446,63

CaSO4

0,11

1665,98

189,30

Fe2O3

0,30

1788,16

541,25

CaSO4.2H2O

168,31

3197,84

538263,00

CO2

370,48

584,26

216455,50

Komponen

Jumlah

825566,81

commit to user





ΔH2 = Qproduk = 825566,81 kkal/jam Panas yang diserap pendingin

= Qproduk– total panas masuk = 825566, - 814157450,33 = -3331883,52 kkal/jam

Tabel A.20.

Neraca Panas Pada Reaktor (R)

Panas

Q input (kkal)

Q output (kkal)

Qumpan

-269.204,99

-

Qproduk

-

825.566,81

Qreaksi

-

-4.400.746,79

-3.331.883,52

-

-3.575.179,98

-3.575.179,98

Qpendingin Jumlah

2. Rotary Drum Vacum Filter (RDVF) Tabel A.21.

Panas Masuk Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF) kmol

∫ Cp dT

Q(kkal)

H2O

695,30

5,15

3578,08

SiO2

1,16

789,51

914,78

MgCO3

2,18

1154,78

2515,99

H2SO4

28,84

1109,17

31983,75

CaCO3

20,80

1422,07

29584,17

Al2O3

0,32

1385,29

446,62

CaSO4

0,11

1665,98

189,30

Fe2O3

0,30

1788,16

541,27

168,32

3197,84

538263,00

Komponen

CaSO4.2H2O

Jumlah

608016,96 commit to user





Tabel A.22.

Panas Cake Keluar Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF) kmol

∫ Cp dT

Q(kkal)

H2O

139,06

5,15

715,63

SiO2

1,16

789,51

914,78

MgCO3

2,18

1154,78

2515,99

H2SO4

5,77

1109,17

6396,92

CaCO3

20,80

1422,07

29584,17

Al2O3

0,32

1385,29

446,62

CaSO4

0,11

1665,98

189,30

Fe2O3

0,30

1788,16

541,27

168,32

3197,84

538263,00

Komponen

CaSO4.2H2O

Jumlah

Tabel A.23.

608016,96

Panas Filtrat Keluar Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF) kmol

∫ Cp dT

Q(kkal)

H2O

556,24

5,15

2862,54

H2SO4

23,07

1109,17

25587,68

Komponen

Jumlah

Tabel A.24. Panas

28450,22

Neraca Panas Pada Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF) Q input (kkal)

Q output (kkal)

608.016,96

-

Qcake

-

579.566,74

Qfiltrat

-

28.450,22

608.016,96

608.016,96

Qmasuk

Jumlah

commit to user





3. Rotary Dryer (RD) Tabel A.22.

Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD)

Panas

Q input (kkal)

Q output (kkal)

Q7

465.712,32

-

Q9

-

473.006,32

Q10

-

5.517,98

Udara in

5.692.330,14

Udara out

5.707.835,69

Qloss jumlah

-28.317,53 6.158.042,46

commit to user


6.158.042,46


C-1 digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN REAKTOR

Fungsi

: Untuk mereaksikan batuan kapur (padat) dengan larutan asam sulfat (cair).

Jenis reaktor : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk ( RATB ) Alasan memilih reaktor jenis RATB adalah reaktor RATB dapat digunakan untuk mereaksikan reatan berfase padat-cair (Walas 1988, hal 568). Keuntungan menggunakan reaktor RATB : 1. Pada RATB

suhu dan komposisi campuran dalam reaktor selalu sama

sehingga memungkinkan berjalan isothermal. 2. RATB karena volume reaktor relative besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi dapat lebih lama bereaksi di dalam reaktor. (Sri Warnijati Agra 1985, hal 1-10).

1. Kondisi Umpan Umpan Cair (arus 4) dan Umpan Padat (arus 1) Temperature

: 93,3 oC

Pressure

: 1 atm

Reaksi yang terjadi CaCO3 + H2SO4 + H2O CaCO3 + H2SO4 Lampiran C – Perancangan Reaktor

CaSO4.2H2O + CO2

CaSO + H2O + CO2 commit to user 4



2. Hasil Perhitungan Neraca Massa Reaktor Reaktor beroperasi pada suhu 93,3 oC dan tekanan 1 atm dengan konversi reaksi sebesar 82,86% (US Patent 6613141). Reaksi dengan batu kapur menggunakan asam sulfat 50-60% berat.Waktu tinggal di reaktor berkisar antara 5-10 menit (US Patent 3929416). Tabel C.1 Neraca Massa Reaktor Masuk Senyawa

Keluar

Arus 1

Arus 4

Arus 5

Arus 6

Kg

Kg

Kg

Kg

H2O

58,01

19336,87

3836,48

12526,05

CO2

0,00

0,00

7407,71

0,00

SiO2

69,61

0,00

0,00

69,61

183,70

0,00

0,00

183,70

H2SO4

0,00

19336,87

0,09

2828,15

CaCO3

18928,86

0,00

0,00

2082,17

Al2O3

32,87

0,00

0,00

32,87

CaSO4

15,47

0,00

0,00

15.47

Fe2O3

48,34

0,00

0,00

48.34

0,00

0,00

0,00

28979.95

19336,87

38673,74

11244,28

46766.33

MgCO3

CaSO4.2H2O Total Total (kg)

58010,61 commit to user

Lampiran C – Perancangan Reaktor

58010,61



3. Menghintung Kecepatan Volumetrik (Fv, kmol/jam) Tabel C.2 Kecepatan Volumetrik Umpan Reaktor Fraksi

Fv

kg/jam

kmol/jam

berat (x)

ρ (kg/L)

ρ.x

Fv (L/jam)

(m3/jam)

H2O

19394,8797

1076,2974

0,3343

1,0000

0,3343

19394,8797

19,3949

SiO2

69,6127

1,1587

0,0012

2,6480

0,0032

26,2888

0,0263

MgCO3

183,7003

2,1789

0,0032

2,3200

0,0073

79,1811

0,0792

H2SO4

19336,8691

197,1540

0,3333

1,8400

0,6133

10509,1680

10,5092

CaCO3

18928,8612

189,1184

0,3263

2,9580

0,9652

6399,2093

6,3992

Al2O3

32,8727

0,3224

0,0006

3,9500

0,0022

8,3222

0,0083

CaSO4

15,4695

0,1136

0,0003

2,9600

0,0008

5,2262

0,0052

Fe2O3

48,3422

0,3027

0,0008

5,2420

0,0044

9,2221

0,0092

Total

58010,6074

1,9308

36431,4975

36,4315

Komponen

1,0000

Dari perhitungan di atas didapat υ=

massa ρ

= 36,4315 m3/jam

commit to user Lampiran C – Perancangan Reaktor



A. Perancangan Reaktor 1. Menghitung Volume Reaktor Volume cairan di dalam reaktor ( VL ) = τ. Vcampuran = 0,17 jam x 36,4315 m3/jam = 6,0719 m3 = 214,3994 ft3 Overdesign untuk rancangan ini adalah 20 %

( Timmerhaus, hal 37,2003 )

= 120% x 6,0719 m3

Maka volume reaktor design

= 7,2863 m3 = 257,2792 ft3 Pdesign

=1

atm

= 14,7 psia

2. Menghitung Dimensi Utama Reaktor Reaktor RATB bertekanan antara 0-250 psig dengan bentuk silinder vertical terdiri dari dinding (shell) dan tutup atas serta bawah (head) yang berbentuk torispherical.

( Brownel, hal 43)

Ditetapkan: D = H

( Rase,tabel 1, hal 342, 1957)

Dimana :

D = diameter reaktor H = tinggi reaktor



Volume head torisherical =

0,000049 x D3

Dimana: Volume dalam ft3 Diameter dalam in

Volume reaktor = volume shell + 2 Volume head 257,2792 ft3

= ¼ x 3,14 x D3 + 2 ( 0,000049 x D3)

257,2792 ft3

= 0,785 D3 + 0,000098 D3

1543,68 ft3

= 0,785 D3

D3

= 327,7033 ft3

D

= 6,89444 ft = 82,7323 in = 2,1014

Jadi, H

m

=D = 6,89444 ft = 82,7323 in = 2,1014

m

3. Mencari ketinggian cairan Volume cairan di dalam shell, VC = VL - VH VC

= 214,3994 ft3 – ( 0,000049 x 1(82,7323 in)3) = 186,6521 ft3 commit to user





VC

= ¼ x 3,14 x D2 x ZL

186,6521ft3= ¼ x 3,14 x ( 6,8944 ft)2 x ZL ZL

= 5,0024 ft

4. Menentukan tebal dinding reaktor Bahan reaktor dipilih dari stainless steel SA-302 Karena cukup kuat dan tahan korosif, mudah difabrikasi, harga relatif murah. ts 

Pr C fE  0,6P

dimana : ts

= tebal dinding reaktor ,in

P

= tekanan design, psi

E

= efisiensi penyambungan

f

= tekanan maksimum yang diinginkan

(tabel 13.2, Brownell,1979)

( tabel 13.1 atau Appendix D, Brownell, 1979) r

= jari-jari dalam shell ( in )

c

= faktor korosi

diketahui : P

= 14,70

psia

E

= 0,85

r

= 41,3661 in

f

= 18.750 psia

c

= 0,125

in



ts 


14,70 psia  41,3661 in  0,125in 18.750 psia  0,85  0,6  14,70psia

didapatkan ts = 0,1632

in

dipilih tebal standar= 3/16 in

( tabel 5.6,hal 88, Brownell, 1979 )

5. Menghitung tebal head standar OD

= ID + 2 ts = 82,7323 in + 2 x 3/16 in = 83,1073 in

Standarisasi dari tabel 5.7 Brownell ,hal 91 didapatkan: OD

= 84 in

Icr

= 5 in

r

= 84 in

1 8

untuk menghitung tebal head digunakan persamaan (7.77) dan ( 7.76 ) , Brownell,1979 :

W 

1 ( 3 r ) 4 icr

W 

1 ( 3  1441 ) 4 5 8

= 1,7621




th 

P x ri xW C 2 fE - 0,2 P

th 

14,70 psia x 84 in x 1,7621  0,125 in (2 x 18.750 x 0,85) psia - (0,2 x 14,70)psia

= 0,2616 in Diambil tebal head standar= 5/16 in

6. Menghitung ukuran head OD

b

icr

OA

A

B sf

r ID t

a

C

Diketahui : OD

= 84 in 1

icr

= 5 8 in

r

= 84 in

ID

= 82,7323 in

sf untuk tebal head

5 16

in adalah 1 ½ - 3 in dan dipilih nilai sf sebesar 2 in ( Tabel 5.8, hal 93, Brownell, 1979 ) commit to user



a

= ID/2 =

82,7323in 2

= 41,3661 in BC

= r-icr 1

= 84 – 5 8 = 78,8750 in AB = a-icr 1

= 41,3661 - 5 8 = 36,2411 in b

= 𝑟 − 𝐵𝐶 2 − 𝐴𝐵 2 = 84 − 78,87502 − 36,24112 = 13,9440 in

Menghitung tinggi head (OA) OA = th + b + sf =

5 16

+ 13,9440 + 2

= 16,2565 in Tinggi total reaktor = H + 2OA = 82,7323 + 2 x 16,2565 = 115,2452 in = 9,6038

ft

commit to = 2,9273 m user





7. Menghitung ukuran dan power pengaduk Penggunaan jenis pengaduk menggunakan Tabel 8.3 dan Fig. 84 Rase hal 341343 dengan parameter viskositas dan volume. Tabel C.3 Data Viskositas Cairan fraksi berat komponen H2O H2SO4

( xw )

μi

18928,8612

0,4947

0,2900

0,1435

19336,8691

0,5053

1,8000

0,9096

massa

38265,7303

Total

1,0000

xw * μi

1,0531

μmix = 1,0531 cp = 2,5484 lb/ft j = 0.0007 lb/ft s Berdasarkan Fig. 8.4 Rase, digunakan Flat Blade Turbine Impeller. Dimana digunakan pengaduk jenis turbin dengan 6 blade plate turbine impeller karena turbin memiliki range volume yang besar dan dapat digunakan untuk kecepatan putaran yang cukup tinggi. Data pengadukan diperoleh dari fig.477 Brown : 𝐷𝑡 𝐷𝑖 𝑍𝑖 𝐷𝑖 𝑤 𝐷𝑡

=3 = 0,75-1,3 ( dipilih 1 ) = 0,17


commit to user


L = 0,25 Di B = 0,2 Di Dimana : Dt

= Diameter dalam tangki

Di

= Diameter impeller

Zi

= jarak pengaduk dari dasar tangki

w

= lebar baffle

L

= panjang blade

B

= lebar blade

Diketahui : Dt

= 6,8944 ft

o Diameter impeller Dt/Di

=3

Di

= 6,8944 ft /3 = 2,2981ft

o Jarak pengaduk dari dasar tangki Zi

= 1*Di

Zi

= 1* 2,2981ft = 2,2981ft

o Lebar baffle w/Dt

= 0,17

w

= 0,17 x 6,8944 ft = 1,1720 ft commit to user





o Panjang blade L

= 0,25 Di = 0,25 x 2,2981ft = 0,5745 ft

o Lebar blade B

= 0,2 Di = 0,2 x 2,2981ft = 0,4596 ft

8. Kecepatan putar pengaduk Dari persamaan ( 8.8 ) dan ( 8.9 ) Rase hal. 345,1957 didapatkan :

WELH  π Di N    2.Di  600 

2

Dimana : WELH = Water Equivalent Liquid Height (ft) Di

= diameter pengaduk (ft)

N

= kecepatan putaran pengaduk (rpm)

WELH = ZL x specific gravity of liquid specific gravity of liquid =

 campuran 1,9308 g/ml   1,8625  air 1,0367 g/ml




N

=

600 WELH π Di 2 Di

=

600 3,14 x 2,2981 ft

5,0024 ft x 1,8625 2 x 2,2981 ft

= 118,3794 rpm = 1,9730

rps

9. Menghitung power pengaduk ( P ) Nre =

N . .D 2



Dimana, Nre

= Bilangan Reynold

D

= Diameter pengaduk

= 2,2981

ft

N

= Kecepatan putaran

= 1,9730

rps

ρ

= Density campuran

= 120,5349 lb/ft3

μ

= viskositas campuran

= 0,0007

Nre

=

1,9730 rps x 120,5349 lb/ft 3 x 2,2981 ft 0,0007 lb/ft.s

= 1.774.272,8336 Dari fig 8.8 , Rase didapatkan nilai Np sebesar = 5,5 Dari fig. 83, hal 349 , Rase didapatkan :    N  Di  P  3.52 x10 x Np x  x  x    62.43   60   12  commit to user 3

3


5

lb/ft.s



Dimana, P = Daya pengadukan

(Hp)

N = Kecepatan pengadukan (rpm)

= 118,3794 rpm

ρ = Densitas slurry

(lb/ft3) = 120,5349 lb/ft3

Di = Diameter pengaduk

(in)

= 27,5774 in

Didapat nilai P sebesar 3

P  0,00352 x 5,5 x

120,5349  118,3794   27,5774  x  x  62,43  60   12 

P = 18,4018 hp Untuk perancangan ditambahkan 10% dan 0,5 hp (Rase) Hp = 18,4018 hp + 10%. 18,4018 hp + 0,5 hp = 20,7420 hp = 21 hp

B. PERANCANGAN PENDINGIN REAKTOR Digunakan media pendinginnya adalah air Mencari kebutuhan air pendingin : Q pendingin

= 3.331.883,52 kkal/jam = 13.222.809,43 Btu/jam

Media pendingin digunakan air dengan suhu masuk : t1 = 30 oC

= 303,15 K

t2 = 50 oC

= 323,15 K

t rata −rata =

30 + 50 = 40o C commit to user 2


5



Sifat fisis air pada suhu 400C adalah Cp =

0,44

ρ =

Btu/lbm,F =

63,29 lbm/ft3

μ =

0,67 cp

k, =

1,8251 kJ/kg,K =

=

1013,7775 kg/m3

=

0,0007 kg/m,s =

0,364 Btu/hr,ft,F =

Q

= m Cp (t2-t1)

massa

=

0,6294 W/mK

Q Cp (t 2 −t 1 ) kkal

=

3.331.883,52 jam 0,4362

kkal . 323,15−303,15 K kgK

= 163.542,60 kg/jam

o

Penentuan LMTD Hot fluid

cold fluid

diff

93,3 oC

high

50 oC

43,3

( ∆t2 )

93,3 oC

low

30 oC

63,3

(∆t1 )

TLMTD =

∆𝑡 2 −∆𝑡 1 ∆𝑡 ln 2 ∆𝑡 1

= 52,7 oC = 126,86 oF


0,4362 kkal/kg,K

1,6209 lbm/ft hr


o


Penentuan luas perpindahan panas Nilai Ud untuk pendingin air berkisar antara 250-500 Btu/jam ft2F, dipilih nilai Ud 400 Btu/jam ft2F. A =

=

Q U D  TLMTD 13.222.809,427 Btu/jam 400 Btu / jamft 2 o F  126,86 o F

= 260,58 ft2 o

Pipa koil Dari tabel 11, Kern didapatkan spesifikasi koil sebagai berikut : Ukuran nominal pipa ( IPS )

= 1,5 in

SN

= 40

Diameter luar ( OD )

= 1,9 in

= 0,0483 m

Diameter dalam ( ID )

= 1,61 in

= 0,0409 m

Surface per lin ft ( Ao )

= 0,498 ft2/ft = 0,1518 m2/m

Flow area tiap pipa ( ao )

= 2,04 in2

= 0,0013 m2

Diameter helix

= 0,7-0,8 Dt

(dipilih 0,8 Dt)

= 1,6811 m Jarak antar lilitan (x) = 1-1,5 OD (perry), dipilih 1xOD = 0,0483 m o

Panjang koil yang dibutuhkan ( L ) L =

A Ao

=

260,58 ft 2 0,498ft 2 /ft

= 523,26 ft


commit to user


o

Keliling koil B

x

a

D

A

b

b = 0,5 AD ( diameter helix ) x = AB ( jarak antar lilitan ) a = 0,5 BD BD2

= AD2 + AB2

2a = 𝑎𝑏 2 + 𝑥 2 1

a = 𝑏2 + 2 𝑥 2 keliling koil

= 2 πr 1

= 2 x 3,14 x

𝑏2 + 2 𝑥 2

= 2 x 3,14 x

(2,7577ft)2 + 2 (0,1583ft)2

= 23,9195 ft o

Jumlah koil Jumlah koil

= L/kell koil =

523,2581 ft 23,9195 ft

= 21,8785 ≈ 22 buah commit to user Lampiran C – Perancangan Reaktor

1



o


Koreksi harga A L = kell koil x jumlah koil = 23,9195 ft x 22 = 526,2290 ft Tinggi tumpukan koil

= jml koil ( ID koil + x ) = 22 x ( 0,1342 ft + 0,1583 ft ) = 6,4342 ft = 1,9617 m

A’ = L x Ao = 526,2290 ft x 0,498 ft2/ft = 262,0621 ft2 o

Koreksi harga UD UD=

=

𝑄 𝐴′ ×∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷

13.222.809,43 Btu /jam 262,0621ft×126,86 F

= 397,7417 Btu/jam ft2 oF Karena UD memenuhi yaitu 397,7417 Btu/jam ft2 oF, maka air dapat digunakan sebagai pendingin.



o


Koefisien transfer panas dalam koil Gt = laju alir massa, lbm/ft2.jam

=

massa pendingin flow area tiap pipa(ao)

kg lb 163.542,5966 jam . 2,2 kg = 0,0139ft 2 = 34.516,8208

Re =

lb ft 2 jam

𝐺𝑡 .𝐷 𝜇

lb

=

34.516,8208 2 .0,1342 ft ft jam 0,00045

lbm 3600 s . ft .s jam

= 2.121.337,4469

Bilangan Prandtl =

=

𝐶𝑝 .𝜇 𝑘 0,44 Btu/lbF x 0,00045 lb/ft.s x 3600 s/jam 0,364Btu/jam.ft.F

= 4,5754 Mencari nilai Koefisien transfer panas dalam koil 1 ℎ𝑖. 𝐼𝐷 𝐼𝐷 = 0,027. 𝑅𝑒 0,8 . 𝑃𝑟 3 . ( 1 + 3,5. ) 𝑘 𝐷𝐻

Dimana: commit to user hi = koefisien transfer panaskonveksi dalam koil Lampiran C – Perancangan Reaktor

(Btu/hr.ft2.F)



D = Diameter dalam koil

= 0,1342 ft

k = konduktivitas panas pendingi

= 0,364

µ = viskositas pendingin

= 0,00045 lbm/ft.s

Cp=kapasitas panas pendingin

= 0,44

DH= Diameter Helix

= 5,5155 ft

Maka, nilai hi o

Btu/jam.ft .oF

Btu/lbm. oF

= 13.907,6342 Btu/jam.ft2 F

Koefisien transfer panas pada bagian dalam koil Diketahui:

ID = 0,1342 ft OD= 0,1584 ft

𝐼𝐷

hio = ℎ𝑖 𝑂𝐷 0,1342 ft hio = 13.907,6342 Btu/jam.ft2 F 𝑥 0,1584 ft

= 11.784,89 Btu/jam.ft2 F o

Koefisien konveksi di luar koil 2/3

ho. Di L2 Nρ = 0,87 𝑘 μ

cμ1/3 μ 0,14 k μw

Dimana : ho = Koefisien konveksi di luar koil k = Konduktivitas panas fluida

= 0,364 Btu/hr.ft.F

Di = Diameter impeller

= 2,2981 ft

L = Panjang paddle

= 0,5745 ft

ρ = Densitas cairan

= 120,5349 lbm/ft3

N = Kecepatan putar impellercommit to user = 7102,7637 rph Lampiran C – Perancangan Reaktor


c = Panas jenis larutan

= 1,0275 Btu/lbm.F

μ = Viskositas slurry

= 1,6097 lb/ft.jam


maka lbm 2/3 1,0275 Btu x 1,6097 lb (0,5745 ft x7102,7637rphx120,5349 ) hox2,2981ft lbF ftjam ft3 = 0,87x x Btu Btu ft 0,364 0,364 1,6097lb. jamftF ftjamF jam 2

= 692,3690 Btu/jam.ft2 F

ho o

2

Clean Overall Coefficient Heat Transfer Uc

=

hio ×ho hio +ho Btu Btu ×692,3690 jam ft 2 F jam ft 2 F Btu Btu 11.784,89 +692,3690 jam ft 2 F jam ft 2 F

11.784,89

=

= 653,9491 Btu/jam.ft2 F

o

Fouling factor ( Rd ) Rd =

=

U C −U D U C ×U D

653,9491 Btu /jamft 2F−397,7417Btu /jamft 2F 653,9491 Btu /jamft 2F×397,7417 Btu /jamft 2F

= 0,0011 ft2.hr.F/Btu Dari tabel 12, Kern didapat Rd = 0,001 ft2.hr.F/Btu o

Menghitung tinggi cairan dalam tangki setelah ada koil Diketahui: Vcairan

= 214,3994 ft3 commit to user


1/3


V koil


= jml koil (1/4. π. ODkoil2 .L ) = 22 ( ¼ x 3,14 x (0,1584ft)2 x 523,2581 ft ) = 161,6651 ft3

V total

= V cairan + V koil = 214,3994 ft3 + 161,6651 ft3 = 376,0645 ft3 = 10,6571

m3

ID reaktor = 2,1014 m Tinggi cairan dalam shell = V total/1/4 π( ID reaktor ) 2 =

10,6571 m 3 1/4x3,14x(2,1014 m)2

= 2,6582 m Tinggi cairan setelah ada koil lebih rendah dari tinggi reaktor (2,6582 m < 2,9273m )




C. PERANCANGAN PIPA INLET DAN OUTLET REAKTOR Diameter pipa optimum = 3,9 Q0,45 ρ0,13 ( Wallas, pers.632,hal 100, 1959 ) 1. Pipa pemasukan H2SO4 Tabel C.4 Data Asam Sulfat Masuk Reaktor Massa, Komponen

xi

ρi

xi.ρi

Kg/jam H2SO4

19.336,8691

0,5

1,8265

0,9133

H2 O

19.336,8691

0,5

1,0200

0,5100

TOTAL

38.673,7382

1

Kecepatan massa

= 38.673,74 kg/jam

Ρ campuran

= 1,4233 g/cm3

1,4233

= 88,8506 lb/ft3 Q ( debit )

=

=

kecepatan massa ρ campuran 38.673,74 kg /jam 1423 ,3 kg /m3

= 27,173 m3/jam = 0,2666 ft3/s Di optimum

= 3,9 × (0,2666

𝑓𝑡 3 0,45 ) 𝑠

= 3,8547 in commit to user Lampiran C – Perancangan Reaktor

𝑙𝑏

× (88,8506 𝑓𝑡 3 )0,13



Dipilih pipa standar dengan ukuran 4 in, SN 40ST 40S OD

= 4,5 in

ID

= 4,00 in

A

= 12,57 in2 ( App K Brownell, hal 388)

2. Pipa pengeluaran ke filter Tabel C.5 Produk Slurry Reaktor komponen

Massa

ρi

xi

xi.ρi

( kg/jam ) H2O

12526,0533

1,02

2,7E-01

2,7E-01

SiO2

69,6127

2,648

1,5E-03

3,9E-03

MgCO3

183,7003

2,32

0,0039

0,0091

H2SO4

2828,1541

1,84

6,0E-02

1,1E-01

CaCO3

2082,1747

2,958

0,0445

0,1317

Al2O3

32,8727

3,95

0,0007

0,0028

CaSO4

15,4695

2,96

0,0003

0,0010

Fe2O3

48,3422

5,242

1,0E-03

5,4E-03

CaSO4.2H2O

28979,9519

2,3

0,6197

1,4253

TOTAL

46766,3314

1

1,9583

Kecepatan massa

= 46766,3314 kg/jam commit to user




Ρ campuran

= 1,9583 kg/L = 122,2538 lb/ft3

Q ( debit )

=

=

kecepatan massa F2 ρ campuran 46766,3314 kg /jam 1,9583kg /L

= 27.495,2261 L/jam = 0,2697 ft3/s = 3,9 × (0,2697

Di optimum

𝑓𝑡 3 0,45 ) 𝑠

𝑙𝑏

× (122,2538 𝑓𝑡 3 )0,13

= 4,0394 in Dipilih pipa standar dengan ukuran 4 in, SN 40ST 40S OD

= 4,5 in

ID

= 4,09 in

A


3. Pipa pengeluaran arus 6 Menghitung volume gas dalam reaktor : Data kondisi operasi pada reaktor, T

= 93,33 °C = 366,33°K commit to user




P

= 1 atm = 1,0133 bar = 83,14 cm3.bar/gmol.K

R

= 0,0082 L.atm/K.gmol Korelasi umum untuk gas sejati P. V

: (Smith Van Ness 5th, p.77)

= Z. R. T

 B.Pc   Pr  Z  1  .   R.Tc   Tr  Tr 

T Tc

Pr 

P Pc

 0,422  Bo  0,083   1,6   Tr   0,172  B1  0,139   14, 2   Tr  B.Pc  Bo  .B1 R.Tc

(Smith Van Ness 5th, p.77)

Tabel C.6 Data Konstanta Kritik Gas Keluar Reaktor Komponen H2O H2SO4

Massa

BM.Yi

Tc (K)

Pc (bar)

w

0,3412 18,02

6,1483

647,1300

220,5500

0,3450

0,0870 0,00001 98,08

0,0008

373,5300

89,6300

0,0830

304,2000

73,8300

0,2240

3836,4838

Yi

BM

CO2

7407,7052

0,6588 44,01 28,9937

Total

11244,2760

1,0000 commit to35,1428 user




Tabel C.7 Perhitungan Faktor Kompresi Gas Keluar Reaktor 1 Komponen

Tr

Pr

BO

B1

B.Pc/R.Tc

Zi

Zi.Yi

H2O

0,5661

0,0046

-0,9658

-1,7378

-1,5654

0,9873

0,3369

H2SO4

0,9807

0,0113

-0,3523

-0,0477

-0,3563

0,9959

0,00001

CO2

1,2042

0,0137

-0,2305

0,0602

-0,2170

0,9975

0,6572

-1,5486

-1,7253

-2,1387

Total

gas 

P.BM Z.R.T

Tabel C.8 Perhitungan Volume Gas Keluar Reaktor Komponen

ρgas

ρgas.Yi

V (L/jam)

H2O

0,5885

0,2008

6519,2249

H2SO4

3,1754

0,0000

0,0274

CO2

1,4225

0,9371

5207,4782

1,1380

11726,7305

Total

 campuran gas = 1,1380 kg/L = 71,0414 lb/ ft3 Q

= 11726,7305 L/jam = 0,1150 ft3/s

Di optimum

= 3,9 × (0,1150

𝑓𝑡 3 0,45 ) 𝑠

= 2,5654 incommit to user Lampiran C – Perancangan Reaktor

𝑙𝑏

× (71,0414 𝑓𝑡 3 )0,13

0,9940



Dipilih pipa standar dengan ukuran 2,5 in SN 10S OD

= 2,875 in

ID

= 2,635 in

A



TAHUN

Recommend Documents