tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN NATRIUM ALGINAT (Na-ALGINAT) DARI RUMPUT LAUT COKELAT (PHAEOPHYCEAE) DENGAN PROSES EKSTRAKSI Kapasitas 5000 Ton/tahun

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh :

TEGUH PRASETYA 040405021

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang selalu setia memberikan Rahmat dan Anugerah-Nya dan kekuatan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat dari Rumput Laut Coklat (Phaeophyceae) dengan Kapasitas Produksi 5.000 Ton/Tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli, MT, sebagai

Dosen

Pembimbing I yang

telah

membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Indra Surya MSc, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si., sebagai Koordinator Tugas Akhir. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi. 6. Para Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik Kimia. 7. Dan yang paling teristimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Sri Wahyuni dan Ayahanda Sugianto, S.Pd , yang tidak pernah lupa memberikan dukungan dan motivasi serta semangat kepada penulis. 8. Teman seperjuangan Shofia Rija Napitupulu sebagai Partner penulis yang begitu banyak membantu hingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

9. Teman-teman Teknik Kimia Stambuk 2004 untuk doa, dukungan, saran dan kritik kepada penulis. 10. Adik-adik junior stambuk 2005, 2006, 2007 dan 2008. 11. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesakan tugas akhir ini.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima Kasih.

Medan, Juni 2009 Penulis,

Teguh Prasetya 040405021

Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009


INTISARI Natrium Alginat merupakan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan sebagai bahan baku makanan, minuman, obat-obatan, kosmetik, kertas, detergen, cat, tekstil, vernis, fotografi, kulit buatan dan lain-lain.. Dalam skala perdagangan Natrium Alginat merupakan salah satu komoditas ekonomi yang sedang meningkat permintaannya dari tahun ke tahun. Pembuatan Natrium Alginat menggunakan bahan baku rumput laut cokelat (Phaeophyceae) melalui proses ekstraksi Natrium Alginat diproduksi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan beroperasi di daerah Pulau Bunyu, Kalimantan Timur dengan luas area 17.220 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 117 orang, dengan bentuk badan usaha Perseoran Terbatas (PT), dengan sistem organisasi garis. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Natrium Alginat adalah sebagai berikut : 

Modal Investasi

: Rp 931.131.541.601,08



Biaya Produksi

: Rp 836.808.647.800,75



Hasil Penjualan

: Rp 957.825.051.200,00



Laba Bersih

: Rp 121.016.403.400,75



Profit Margin

: 12,63 %



Break Event Point

: 75,02 %



Return of Investment

: 13,54 %



Pay Out Time

: 6,53 tahun



Return on Network

: 25,07 %



Internal Rate of Return

: 24,69 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Natrium Alginat ini layak untuk didirikan


DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR .................................................................................. i INTISARI ................................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vii DAFTAR TABEL ........................................................................................ viii BAB I

PENDAHULUAN ...................................................................... I-1 1.1 Latar Belakang ..................................................................... I-1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................. I-3 1.3 Tujuan Perancangan ............................................................. I-3 1.4 Manfaat................................................................................ I-3

BAB II

PERANCANGAN PROSES ....................................................... II-1 2.1 Rumput Laut ......................................................................... II-1 2.2 Natrium Alginat .................................................................... II-3 2.3 Sifat Bahan Baku .................................................................. II-6 2.4 Sifat Produk .......................................................................... II-9 2.5 Proses Pembuatan Natrium Alginat ....................................... II-9 2.6 Seleksi Proses ....................................................................... II-11 2.7 Deskripsi Proses.................................................................... II-11 2.8 Pengolahan Limbah .............................................................. II-12

BAB III

NERACA MASSA ..................................................................... III-1

BAB IV

NERACA PANAS ...................................................................... IV-1

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN ..................................................... V-1 5.1 Tangki-tangki Penyimpanan Bahan Baku dan Produk ........... V-1 5.2 Mixer .................................................................................... V-4 5.3 Tangki Perendaman ............................................................. V-7 5.4 Alat-alat Transportasi Fluida ................................................. V-9 5.5 Rotary Steam Drier .............................................................. V-15 5.6 Crusher ................................................................................. V-15 5.7 Ball Mill................................................................................ V-15 5.8 Alat-alat Pemisah dan Pencuci .............................................. V-16


5.9

Reaktor .............................................................................. V-19

5.10 Alat – alat Penukar Panas .................................................... V-21 5.11 Kolom Distilasi ................................................................... V-22 BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ................ VI-1 6.1 Instrumentasi ........................................................................ VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ................................................................ VI-7 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Natrium Alginat VI-8

BAB VII

UTILITAS .................................................................................. VII-1 7.1 Kebutuhan Steam (Uap) ........................................................ VII-1 7.2 Kebutuhan Air ...................................................................... VII-2 7.3 Unit Pengolahan Air ............................................................. VII-5 7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................. VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar........................................................ VII-12 7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ................................................. VII-14

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ........................................................................ VIII-4 8.2 Tata Letak Pabrik .................................................................. VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah ............................................................ VIII-8 BAB IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ............... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan .......................................................... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan ......................................................... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................ IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab.................... IX-6 9.5 Sistem Kerja ......................................................................... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................ IX-10 9.7 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................... IX-12

BAB X

ANALISA EKONOMI ............................................................... X-1 10.1 Modal Investasi ................................................................... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ...................... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) .............................................. X-5 10.4 Bonus Perusahaan ............................................................... X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ................................................. X-5


10.6 Analisa Aspek Ekonomi ...................................................... X-5 BAB XI

KESIMPULAN .......................................................................... XI-1

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... DP-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ................................. LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS .................................. LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ................. LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS .......................................................................... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................ LE-1


DAFTAR GAMBAR Halaman

Gambar 2.1 Jenis – Jenis Sargassum yang ada di Indonesia .......................... II-2 Gambar 2.2 Struktur Asam mannuronik dan asam guluronik ........................ II-3 Gambar 2.3 Skema Sistem Pengolahan Air Limbah ...................................... II-16 Gambar 6.1 Instrumentasi Alat-alat Proses pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat......................................................... VI-5 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Natrium Alginat .......................... VIII-9 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat ........................................................................................ IX-13 Gambar LD.1 Sketsa Bar Screen, satuan mm ............................................... LD-2 Gambar LD.2 Kurva Entalpi vs Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) .................................................................... LD-72 Gambar LD.3 Kurva Hy vs 1/(Hy*– Hy)....................................................... LD-73 Gambar LE.1 Kurva Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan .................................................................. LE-5 Gambar LE.2 Kurva Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi ......................... LE-6 Gambar LE.3 Kurva Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi ....................... LE-7 Gambar LE.4 Kurva Break Event Point (BEP) Pabrik Pembuatan MMA melalui Direct Methacrylate Process ........................................... LE-33


DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Produksi dan nilai rumput laut di Indonesia ................................... I-1 Tabel 1.2 Ekspor Produksi dan Nilai Rumput Laut di Indonesia .................... I-1 Tabel 1.3 Import Agar-agar dan Alginat ....................................................... I-2 Tabel 1.4 Pasar Alginat menurut Pemanfaatanya .......................................... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Vibrating Washer (VW-101) ................................... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer I (M-101) ..................................................... III-2 Tabel 3.3 Neraca Massa Tangki Perendaman I (T-103) ................................. III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Vibrate Screen (VS-101)........................................ III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Mixer II (M-102) .................................................... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Tangki Perendaman II (T-104) ................................ III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Vibrate Washer II (VW-102) ................................. III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Crusher (C-101) ..................................................... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Gudang Sargassum (G-102) .................................... III-4 Tabel 3.10 Neraca Massa Mixer III (M-201) ................................................. III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa Ekstraktor (EK-201) ............................................. III-5 Tabel 3.12 Neraca Massa Filter Press I (FP-201) .......................................... III-5 Tabel 3.13 Neraca Massa Mixer IV (M-202) ................................................. III-5 Tabel 3.14 Neraca Massa Reaktor I (R-201) ................................................. III-6 Tabel 3.15 Neraca Massa Sentrifuse I .......................................................... III-6 Tabel 3.16 Neraca Massa Reaktor II (R-202) ................................................ III-7 Tabel 3.17 Neraca Massa Sentrifuse II ......................................................... III-7 Tabel 3.18 Neraca Massa Rotary Dryer (RD-201) ........................................ III-7 Tabel 3.19 Neraca Massa Ball Mill (BM-201) .............................................. III-8 Tabel 3.20 Neraca Massa Kolom Distilasi (D-201) ...................................... III-8 Tabel 3.21 Neraca Massa Kondensor Kolom Distilasi (E-202) ..................... III-8 Tabel 3.22 Neraca Massa Reboiler Kolom Distilasi (E-203) ......................... III-9 Tabel 4.1 Neraca Panas Tangki Perendaman I (T-103) .................................. IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Kolom Ekstraksi (EK-201) ..................................... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor I (R-201) .................................................... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor II (R-202) ................................................... IV-2 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 4.5 Neraca Panas Rotary Dryer (RD-201) ........................................... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Heater (E-201) ........................................................ IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas Kondensor (E-202) ................................................. IV-2 Tabel 4.8 Neraca Panas Reboiler (E-203) ...................................................... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Kondensor Recovery (E-204) .................................... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat ............................................................................. VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap.............................................................................. VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Domestik ............................................................... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai ....................................................................... VII-4 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik pada Unit Proses ............................... VII-11 Tabel 7.6 Perincian Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas ............................. VII-12 Tabel 8.1 Perincian luas Tanah ..................................................................... VIII-8 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ......................................................... IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................ IX-10 Tabel LA.1 Neraca Massa Vibrating Washer ............................................... LA-3 Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer I (M-101).................................................. LA-4 Tabel LA.3 Neraca Massa Tangki Perendaman I (T-103) ............................. LA-5 Tabel LA.4 Neraca Massa Vibrate Screen (VS-101).................................... LA-6 Tabel LA.5 Neraca Massa Mixer II (M-102) ................................................ LA-7 Tabel LA.6 Neraca Massa Tangki Perendaman II (T-104) ........................... LA-8 Tabel LA.7 Neraca Massa Vibrating Washer II (VW-102) ........................... LA-9 Tabel LA.8 Neraca Massa Crusher (C-101) ................................................. LA-10 Tabel LA.9 Neraca Massa Gudang Penyimpanan (G-102)............................ LA-10 Tabel LA.10 Neraca Massa Mixer III (M-103) ............................................ LA-11 Tabel LA.11 Neraca Massa Ekstraktor (EK-201) ......................................... LA-12 Tabel LA.12 Neraca Massa Filter Press I (FP-101)....................................... LA-14 Tabel LA.13 Neraca Massa Mixer IV (M-104) ............................................. LA-15 Tabel LA.14 Neraca Massa Reaktor I (R-201) ............................................. LA-18 Tabel LA.15 Neraca Massa Sentrifus I (SF-201) ........................................ LA-19 Tabel LA.16 Neraca Massa Reaktor II (R-202) ........................................... LA-21 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel LA.17 Neraca Massa Sentrifus II (SF-202) ........................................ LA-23 Tabel LA.18 Neraca Massa Rotary Dryer (RD-201) .................................... LA-25 Tabel LA.19 Neraca Massa Ball Mill (BM-101) .......................................... LA-25 Tabel LA.20 Neraca Massa Kolom Distilasi (D-201) .................................. LA-27 Tabel LA.21 Data Bilangan Antoine ........................................................... LA-27 Tabel LA.22 Komposisi Distilasi Multikomponen 1..................................... LA-31 Tabel LA.23 Neraca Massa Kondensor Kolom Distilasi (E-202) ................. LA-33 Tabel LA.24 Neraca Massa Reboiler Kolom Distilasi (E-203) ..................... LA-35 Tabel LB.1 Data kapasitas panas cairan Cp(g ) = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ J/mol K ] ............................................... LB-1 Tabel LB.2 Nilai Cp NaOH berdasarkan %mol ............................................ LB-2 Tabel LB.3 Nilai Cp Na2CO3 berdasarkan % berat ........................................ LB-2 Tabel LB.4 Kontribusi Gugus untuk Metode Missenard (J/mol.K) ................ LB-3 Tabel LB.5 Panas laten [ J/mol ] .................................................................. LB-5 Tabel LB.6 Data Steam dan Air Panas yang Digunakan ............................... LB-5 Tabel LB.7 Panas Reaksi Pembentukan........................................................ LB-5 Tabel LB.8 Kontribusi Gugus untuk Metode Joback (kJ/mol) ..................... LB-5 Tabel LB.9 Panas Masuk Tangki Perendaman I ........................................... LB-8 Tabel LB.10 Panas Keluar Tangki Perendaman I ......................................... LB-8 Tabel LB.11 Neraca Panas Tangki Perendaman I ........................................ LB-9 Tabel LB.12 Neraca Panas Masuk Mixer II (M-102) .................................... LB-9 Tabel LB.13 Panas Masuk Tangki Perendaman II ....................................... LB-11 Tabel LB.14 Neraca Panas Masuk Mixer III (M-103) .................................. LB-12 Tabel LB.15 Neraca Panas Ekstraktor (EK-101) ......................................... LB-15 Tabel LB.16 Neraca Panas Masuk Mixer IV (M-104) ................................. LB-16 Tabel LB.17 Panas Keluar Reaktor I (R-101) ............................................... LB-18 Tabel LB.18 Neraca Panas Reaktor I (R-101) .............................................. LB-19 Tabel LB.19 Panas Masuk Reaktor II (R – 102) .......................................... LB-20 Tabel LB.20 Panas Keluar Reaktor II (R – 102) ........................................... LB-21 Tabel LB.21 Neraca Panas Reaktor II (R-102) ............................................. LB-22 Tabel LB.22 Panas Masuk Rotary Dryer (RD-201) ....................................... LB-23 Tabel LB.23 Panas Keluar Rotary Dryer (RD-201) ...................................... LB-23 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel LB.24 Neraca Panas Rotary Dryer (RD-201)..................................... LB-24 Tabel LC.1 Komposisi Campuran Tangki Perendaman I ............................... LC-28 Tabel LC.2 Komposisi Campuran Tangki Perendaman II ............................. LC-32 Tabel LC.3 Komposisi campuran dalam Rotary Steam Drier (RD-201) ....... LC-75 Tabel LC.4 komposisi Filtrat pada Filter Press (FP-101) ............................. LC-78 Tabel LC.5 komposisi Cake pada Filter Press (FP-101) ................................ LC-78 Tabel LC.6 Komposisi campuran pada Sentrifus I (SF-201) .......................... LC-79 Tabel LC.7 Komposisi campuran pada Sentrifus II (SF-202)......................... LC-80 Tabel LC.8 Komposisi campuran pada Kolom Ekstraksi (EK-201) ............... LC-81 Tabel LC.9 Komposisi cairan dalam Reaktor I (R-201) ................................. LC-88 Tabel LC.10 Komposisi cairan dalam Reaktor II (R-202).............................. LC-94 Tabel LC.11 Komposisi Gas pada Reaktor II (R-202) ................................. LC-94 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin ................................................................................ LD-73

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ................. LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................ LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-8 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ......... LE-10 Tabel LE.5 Dana Sarana Transportasi ........................................................... LE-13 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-17 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-20 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ............................................................... LE-21 Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 36 Tahun 2008 .......................................................................................... LE-23 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 36 Tahun 2008 .......................................................................................... LE-23 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-32


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumput laut merupakan bagian terbesar dari tanaman laut yang memegang peran cukup penting dalam fungsinya sebagai bahan makanan dan obat-obatan. Secara garis besar, rumput laut dibedakan sebagai penghasil agar, karaginan, furcelaran, dan alginat Indonesia merupakan salah satu negara penghasil dan pengekspor rumput laut yang cukup penting di Asia. Pada table di bawah ini dapat dilihat produksi dan nilai rumput laut di Indonesia pada lima tahun terakhir. Tabel 1.1 Produksi dan nilai rumput laut di Indonesia 1999 – 2004. TAHUN

VOLUME (TON).

NILAI (RP.1.000)

1999

5.945

334.000

2001

7.848

421.000

2002

7.251

362.000

2003

7.479

398.000

2004

9.607

515.000

(Sumber : Dit Jen.Perikanan, Departemen Pertanian ,2004) Dalam hal ini produksi dan nilai rumput laut di Indonesia dalam lima tahun terakhir terjadi peningkatan. Dan dapat disimpulkan bahwasannya permintaan konsumen akan rumput laut meningkat pula. Sedangkan ekspor

produksi dan nilai rumput laut pada tahun 1999 s/d

2003dapat dilihat dari tabel di bawah ini. Tabel 1.2 Ekspor Produksi dan Nilai Rumput laut di Indonesia 1999 – 2003. TAHUN

VOLUME (TON).

NILAI (US $)

1999

1.836

170.000

2000

597

143.000

2001

690

61.000

2002

2.111

166.000

2003

3.402

347.000


(Sumber: Biro Pusat Statistik, 1999) Produksi rumput laut tersebut seluruhnya berasal dari panenan alamiah hanya pada tahun 1999 dapat diketahui sekitar 2,5 % produksi rumput laut Indonesia berasal dari panenan hasil budidaya Eucheuma spinosum di Bali. Setelah Indonesia banyak mengekspor rumput laut, kemudian Indonesia menerima hasil olahan rumput laut berupa agar-agar maupun alginat. Hal ini dikarenakan industri pengolahan agar-agar dan alginat yang tidak tersedia di Indonesia. Dapat dilihat pada tabel di bawah ini nilai beserta volume agar-agar dan alginat yang di impor pada lima tahun terakhir. Tabel 1.3 Impor Agar-agar dan Alginat 1999 – 2003 Agar-agar Tahun

Alginat

Total

Volume

Nilai

Volume

Nilai

Nilai

(kg)

(US$)

(kg)

(US$)

(US$)

-

-

-

1999

159.349

2000

43.372

300.710

4.639.508

5.114.598

5.415.308

2001

261.947

542.193

2.938.303

4.764.968

5.307.161

2002

350.111

526.957

3.717.901

4.848.997

5.375.954

2003

162.885

273.973

3.653.365

5.473.142

5.747.115

( Sumber : Biro Pusat Statistik, 1999 ) Jika dilihat dari tabel di atas maka pada tahun 1999-2003 terjadi penurunan pada alginat. Namun penurunan permintaan alginat tidak terlalu signifikan. Jika ditinjau dari pemanfaatannya maka pasar alginat sangat dibutuhkan untuk pembuatan makanan serta farmasi. Dan dapat dilihat persentase pemanfaatanya pada tabel berikut ini : Tabel 1.4. Pasar Alginat Menurut Pemanfaatannya di Indonesia Tahun 2001 Aplikasi

Volume (Ton)

Persentase

Makanan dan farmasi

10.000

33

Technical grades

20.000

67

Total

30.000

100

( Sumber : McHugh D.J.,2003 )


1.2 Rumusan Masalah Di Indonesia pemanfaatan rumput laut yang terbesar masih saja terbatas sebagai bahan ekspor dalam bentuk rumput laut kering. Pengolahan lebih lanjut menjadi bahan baku bagi industri dan ekspornya seperti natrium alginat masih sangat sedikit. Padahal penggunaan natrium alginat sangat luas dalam industri-industri terutama makanan dan farmasi. Untuk itu perlu dibuat suatu perancangan pendirian pabrik natrium alginat di Indonesia. Dengan didirikannya pabrik ini maka diharapkan akan mengurangi ketergantungan impor bahan natrium alginat bahan dapat menjadi komoditas ekspor sehingga menguntungkan.

1.3 Tujuan Rancangan Tujuan perancangan ini adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan, proses, dan operasi teknik kimia, sehingga akan memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat dari rumput laut cokelat jenis Sargassum ini. Tujuan yang lain adalah mengurangi ketergantungan terhadap bahan impor yang mendorong kearah usaha memenuhi kebutuhan natrium alginat di Indonesia dan dapat membuka lapangan kerja bagi masyarakat sekitarnya.

1.4 Manfaat 1. Pendirian pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan natrium alginat impor yang harganya jauh lebih mahal dibanding dengan produksi dalam negeri, karena kebutuhan natrium alginat di Indonesia saat ini masih diimpor dari China, Jepang, dan beberapa negara Eropa 2. Meningkatkan pendapatan masyarakat terutama bagi petani rumput laut dan membuka

lapangan

pekerjaan

baru

sehingga

akan

meningkatkan

perekonomian masyarakat 3. Merupakan sumbangan akademik dalam memperkaya khasanah ilmu pengetahuan, khususnya mengenai pengolahan rumput laut dari jenis Sargassum menjadi natrium alginat


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Rumput laut Rumput laut diketahui kaya akan nutrisi esensial, seperti enzim, asam nukleat, asam amino, mineral, trace elements, dan vitamin A, B, C, D, E, dan K. Karena kandungan gizinya yang tinggi, rumput laut mampu meningkatkan sistem kerja hormonal, limfatik, dan juga saraf. Selain itu, rumput laut juga bisa meningkatkan fungsi pertahanan tubuh, memperbaiki sistem kerja

jantung

dan

peredaran darah, serta sistem pencernaan.(info sehat.com) Beberapa jenis rumput laut yang terdapat di Indonesia dan memiliki arti ekonomis penting adalah: 1. Rumput laut penghasil agar-agar (agarophyte), yaitu Gracilaria, Gelidium, Gelidiopsis, dan Hypnea 2. Rumput laut penghasil karaginan (Carragenophyte), yaitu Eucheuma spinosum, Eucheuma cottonii, Eucheuma striatum 3. Rumput laut penghasil algin, yaitu Sargasum, Macrocystis, dan Lessonia

Alga coklat yang sering disebut kelp atau rockweed, merupakan sumber alginat atau algin, yaitu salah satu jenis polisakarida yang terdiri dari unit-unit asam manurat dan asam glukuronat. Sementara itu, alga merah merupakan sumber bagi karaginan, agar-agar, dan furcelaran.


Gambar 2.1 Jenis – jenis Sargassum yang ada di Indonesia

Rumput laut coklat penghasil alginat (alginofit) biasanya tumbuh di perairan sub tropis terutama untuk jenis Macrocytis, Laminaria, Aschophyllum, Nerocytis, Ecklonia, Fucus dan Sargassum. Sedangkan rumput laut coklat yang tumbuh di perairan tropis seperti di Indonesia terutama jenis-jenis Sargassum, Turbinaria, Padina, Dyctyota dan yang paling banyak ditemukan adalah jenis Sargassum dan Turbinaria. Alginat merupakan konstituen dari dinding sel pada alga yang banyak dijumpai

pada

alga

coklat

(Phaeophycota).

Senyawa

ini

merupakan

heteropolisakarida dari hasil pembentukan rantai monomer mannuronic acid dan gulunoric acid. Kandungan alginat dalam alga tergantung pada jenis alganya. Kandungan terbesar alginat (30-40 % berat kering) dapat diperoleh dari jenis Laminariales dan Sargassum sedangkan Turbinaria hanya mengandung 16-18 % berat kering. (Putra, 2006) Algae Sargassum mudah diperoleh di perairan Indonesia, kandungan bahan kimia utama sebagai sumber alginat dan mengandung protein, vitamin C, tannin, Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

iodine, phenol sebagai obat gondok, anti bakteri dan tumor (Trono & Ganzon,1988) sebagai berikut : 1. Algin Algin merupakan asam alginik, alginik dalam bentuk derivat garam dinamakan garam alginat terdiri dari sodium alginat, potasium alginat dan amonium alginat. Garam alginat tidak larut dalam air, tetapi larut dalam larutan alkali. Asam alginik tersusun dari asam D-Manuronik dan asam L – Guluronik.

Gambar 2.2 Struktur asam mannuronik dan asam Guluronik 2. Manfaat alginat. Kandungan koloid alginat dari algae Sargassum dalam industri kosmetik digunakan sebagai bahan pembuat sabun, pomade, cream bodylotion, sampo dan cat rambut. Di industri farmasi sebagai bahan pembuat kapsul obat, tablet, salep, emulsifier, suspensi dan stabilizer. Di bidang pertanian sebagai bahan campuran insektisida dan pelindung kayu. Di industri makanan sebagai bahan pembuat saus dan campuran mentega. Manfaat lainnya dalam industri fotografi, kertas, tekstil dan keramik. Di bidang kesehatan iodine digunakan sebagai obat pencegah penyakit gondok.

2.2 Natrium Alginat (NaC6H7O6)n Natrium Alginat merupakan zat yang terdapat pada rumput laut coklat (Phaeophyceae). Asam alginat adalah suatu getah selaput (membran mucilage) yang disebut juga gummi alami, sedangkan alginat merupakan bentuk garam dari asam alginat. Gummi alami merupakan suatu polisakarida, dan secara umum polisakarida yang terdapat pada rumput laut disebut phycocolloid. Polisakarida terpenting pada rumput laut coklat adalah asam alginat dan turunannya seperti fukoidan, funoran dan laminaran yang merupakan komponen penyusun dinding sel seperti halnya selulosa dan pektin. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Na-alginat merupakan senyawa serat yang mudah larut dalam air, membentuk suatu larutan kental dan tidak bisa dicerna oleh cairan yang disekresi dalam saluran cerna. Saat larut dalam air, serat natrium alginat membentuk kisi-kisi seperti jala yang mampu mengikat kuat banyak molekul air dan menahan zat terlarut air dengan baik. Asam alginat adalah suatu polisakarida bahan alam yang diperoleh dari alga coklat. Biopolimer ini adalah suatu kopolimer yang terdiri atas residu (1-4)-D-asam manuronat (M) dan (1-4)-L-asam guluronat (G), yang tersusun dalam blok-blok homopolimer dari masing-masing tipe (MM, GG) dan dalam blok-blok heteropolimer (MG). (1,2) Natrium alginat, yang merupakan garam natrium dari asam alginat bersifat sangat hidrofilik dan juga bersifat membentuk gel dengan ion kalsium. (Rhama, 2007)

2.2.1 Manfaat Natrium Alginat Na-Alginat banyak digunakan industri seperti industri makanan, minuman, obat-obatan, kosmetik, kertas, detergen, cat, tekstil, vernis, fotografi, kulit buatan dan lain-lain. Dalam industri zat ini digunakan sebagai pembentuk gel (gelling agent), pengemulsi dan penstabil emulsi (emulsifying dan stabilizing agent), pensuspensi (suspending agent), pengikat (binding agent), penghalus (finishing agent), pengeras kain (stiffening agent), pembentuk struktur (sizing agent), penjernih (clarifing agent) dan sebagainya. Untuk kebutuhan industri di Indonesia yang saat ini terus berkembang, kebutuhan Na-Alginat masih disuplai melalui impor dari beberapa negara seperti Perancis, Inggris, RRC, dan Jepang dalam jumlah 599.000 kg dengan nilai US $ 2.773.517. Dari informasi yang diperoleh, kebutuhan pasar dunia akan produk inipun terus meningkat yang berarti peluang yang menjanjikan baik untuk pasar domestik ataupun pasar ekspor. Saat ini nilai jual Na-Alginat dipasaran sekitar 170-200 ribu per kilogram.(Riyanto, 2007). Pemanfaatan senyawa alginat didunia industri telah banyak dilakukan seperti natrium alginat dimanfaatkan oleh industri tektil untuk memperbaiki dan meningkatkan kualitas bahan industri, kalsium alginat digunakan dalam pembuatan obat-obatan. Senyawa alginat juga banyak digunakan dalam produk susu dan makanan yang dibekukan untuk mencegah pembentukan kristal es. Dalam industri Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

farmasi, alginat digunakan sebagai bahan pembuatan pelapis kapsul dan tablet. Alginat juga digunakan dalam pembuatan bahan biomaterial untuk teknik pengobatan seperti micro-encapsulation dan cell transplantation. Khasiat biologi dan kimiawi senyawa alginat juga dimanfaatkan pada pembuatan obat antibakteri, antitumor, penurun tekanan darah tinggi, dan mengatasi gangguan kelenjar. Rumput laut memang ibarat tanaman dewa. Itu karena unsurunsur mineral yang terkandung di dalamnya seperti iodium, seng, dan selenium.(suara merdeka, 2007) Bahan pewarna alami ini kini mulai banyak digunakan menggeser pewarna sintetis. Hal ini tentunya akan memberi banyak keuntungan bagi Indonesia yang memiliki rumput laut jenis alga coklat yang melimpah. Selain ramah lingkungan karena bukan bahan kimia berbahaya dan beracun, harga pewarna alami dari rumput laut juga relatif murah dibandingkan pewarna kimia sintetis. Pembuatan batik cap dengan pewarna rumput laut dapat menekan biaya hingga 25 persen. (Putra, 2006) Alginat juga banyak digunakan dalam pembekuan produk perikanan. Alginat dan polifosfat ditambahkan pada air untuk glazing, efektif untuk mencegah terjadinya drip loss (kehilangan cairan dari badan ikan sewaktu proses thawing) mencegah oksidasi lemak, dan kemunduran mutu lainnya selama penyimpanan beku.

2.2.2 Kebutuhan Natrium Alginat Produksi alginat secara komersial telah dilakukan oleh beberapa negara maju menggunakan alga dari kelas Phaeophyceae (alga coklat) sebagai bahan bakunya. Produksi alginat sebagian besar berasal dari Amerika Serikat yang melakukan panen rumput laut dari jenis Macrocystis pyrifera di sepanjang pantai California Selatan. Produksi kedua terbesar berasal dari Inggris, yaitu dari jenis Laminaria hyperborea dan Ascophyllum nodosum. Kebutuhan alginat di Indonesia seluruhnya berasal dari impor luar negri pada tahun 2006 sebanyak 599.000 kg dengan nilai US $ 2.773.517 ( Riyanto, 2007). Di Indonesia, natrium alginat ini banyak digunakan banyak industri seperti industri makanan, minuman, obat-obatan, kosmetik, kertas, detergen, cat, tekstil, vernis, fotografi, kulit buatan dan lain-lain. Dalam industri zat ini digunakan sebagai Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

pembentuk gel (gelling agent), pengemulsi dan penstabil emulsi (emulsifying dan stabilizing agent), pensuspensi (suspending agent), pengikat (binding agent), penghalus (finishing agent), pengeras kain (stiffening agent), pembentuk struktur (sizing agent), penjernih (clarifing agent) dan sebagainya. Untuk kebutuhan industri di Indonesia yang saat ini terus berkembang, kebutuhan Na-Alginat masih disuplai melalui impor dari beberapa negara seperti Perancis, Inggris, RRC, dan Jepang. Dari informasi yang diperoleh, kebutuhan pasar dunia akan produk inipun terus meningkat yang berarti peluang yang menjanjikan baik untuk pasar domestik ataupun pasar ekspor. 2.3 Sifat-Sifat Bahan 2.3.1 Rumput Laut Coklat (Sargassum) Sifat – sifat : 1.

Merupakan kelas alga coklat

2.

Hidup di daerah tropis

3.

Mengandung alginat

4.

Bersifat hidrofilik

5.

Berkembang biak secara vegetatif yakni fragmentasi

6.

Mengandung protein, vitamin C, tannin, dan iodine

(Kadi,2007)

2.3.2 Natrium Hidroksida Sifat-Sifat : 1.

Rumus molekul : NaOH

1.

Berat molekul

: 40,00 gr/mol

2.

Densitas

: 2,120 gr/ml pada 200C

3.

Spesifik gravity : 1,072

4.

Titik lebur

: 318,4oC

5.

Titik Didih

: 1390oC

6.

Tekanan uap

: 1 mmHg pada 7390C

7.

Merupakan larutan yang tidak berwarna

8.

Dapat bersifat cair ataupun padat


9.

Mudah menetralisir larutan asam. 2008) 2.3.2 Asam(Wikipedia, Klorida Sifat –Sifat : 1. Rumus Molekul

: HCl

2. Berat molekul

: 36,46 gr/mol

3. Titik lebur

: 114ºC

4. Spesifik gravity

: 1,2

5. Viskositas

: 0,01002 poise pada 20ºC

6. Tekanan uap

: 760 mmHg pada 100ºC

7. Titik didih

: 85ºC

8. Merupakan gas yang sangat larut dalam air 9. Bersifat korosif 10. Memiliki reaktifitas yang tinggi terhadap zat lain 11. Dapat terbentuk dari garam dan air NaCl + H2O

HCl + NaOH

(Perry’s, 1999 dan Wikipedia, 2008)

2.3.3 Air Sifat-sifat : 1. Rumus Molekul : H2O 2. Berat molekul 18,015 gr/mol 3. Titik didih 100ºC 4. Densitas pada 1 atm yaitu 1 gr/ml 5. Viskositas pada 20ºC yaitu 0,01002 poise 6. Titik beku 0ºC 7. Konstanta dielektrik : 77,94 8. Merupakan elektrolit lemah, mengionisasi sebagai H3O+ dan OH9. Dapat menghidrolisis garam alkali NaCl + H2O

HCl + NaOH

10. Dapat menghidrolisis alkana menjadi alkohol CH4 + H2O

CH3OH + H2

(Perry;s, 1999 dan Wikipedia, 2008) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

2.3.4 Metanol (CH3OH) Sifat-sifat : 1. Rumus molekul

: CH3OH

2. Berat molekul

: 32,042 gr/mol

3. Titik leleh

: -97 oC

3. Titik didih

: 64,7 oC

4. Specific gravity

: 0,792

5. Densitas

: 0,7918 x 103 kg/m3

6. Cp

: 44,06 J/mol-K

7. ΔfHo gas

: -201 kJ/mol

8. Viskositas

: 0,59 mPa.s pada 20 oC

9. Merupakan cairan yang tidak berwarna 10. Larut dalam air, alkohol dan eter (Sumber : Perry, 1999; Wikipedia, 2008)

2.3.5 Natrium Karbonat Sifat – sifat : 1. Rumus molekul

: Na2CO3

2. Berat molekul

: 105,99 gr/mol

2. Tidak berbau 3. Berwarna putih 4. Titik leleh

: 8510C

5. pH

: 11,5

6. Densitas

: 2,532 gr/ml

7. pKb

: 3,67

8. Larut dalam air panas dan gliserol (Wikipedia, 2008)

2.3.6 Asam Sulfat Sifat – sifat : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Rumus molekul

: H2SO4

2. Berat molekul

: 98 gr/mol

2. Densitas

: 1,84 gr/cm3

3. Titik leleh

: 10 0C

4. Titik didih

: 290 0C

5. Viskositas

: 26,7 cP (20 0C)

6. pKa

: -3

7. Tidak berwarna 8. Larut dalam air 9. Bersifat korosif (Wikipedia, 2008)

2.4

Sifat – sifat Produk Natrium Alginat Sifat – sifat : 1. Rumus molekul

: (C5H7O4COONa)n

2. Berat molekul

: 32.000 – 200.000 gr/mol

3. Derajat polimer

: 180 – 930

4. pH

: 6–8

5. Kadar air maksimal : 15% 6. Viskositas

: 200 – 800 cps

7. Larut dalam air panas dan air dingin (Istini dkk, 1985)

2.5

Proses Pembuatan Natrium Alginat Dalam indus tri, natrium alginat dapat diolah dengan 2 metode yaitu :

2.5.1 Metode Asam Alginat Proses pembuatan natrium alginat menggunakan metode ekstraksi, dimana rumput laut coklat dari genus Sargassum sebelumnya direndam dengan dua tahap yakni dengan HCl dan NaOH. Selanjutnya diekstraksi dengan Na2CO3 pada suhu 600C dan dilakukan pemisahan antara rumput laut dengan alginat menggunakan filter press. Larutan alginat kemudian ditambahkan H2SO4 untuk pembentukan gel asam Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

alginat. Setelah itu dipisahkan dengan setrifuse lalu ditambahkan bubuk Na2CO3 dan metil alkohol. Natrium alginat dipisahkan dari larutan dengan filtrasi dan metil alkohol dialirkan ke flash drum, lalu natrium alginat dikeringkan dan dihaluskan menjadi bubuk 80-100 mesh. Proses ini lebih sederhana karena pada tahapan pembentukan asam alginate, larutan alginate yang dihasilkan dari ekstraktor setelah melalui tahap pemisahan langsung ditambahkan dengan asam untuk menghasilkan asam alginate, sehingga lebih menguntungkan karena akan menghemat beberapa peralatan.

2.5.2 Metode Kalsium Alginat Proses ini dimulai dengan pra perlakuan yang sama dengan metode asam alginat, dimana Sargassum terlebih dahulu dicuci untuk menghilangkan pasir atau karang yang menempel. Setelah itu Sargassum dikeringkan lalu direndam dengan NaOH untuk menghilangkan protein dan dilanjutkan dengan perendaman menggunakan HCl lalu dicuci menggunakan air untuk menghilangkan sisa – sisa NaOH ataupun HCl yang masih menempel. Proses selanjutnya adalah ekstraksi Sargassum menggunakan larutan Na2CO3 untuk mendapatkan larutan alginate. Alginate yang telah diperoleh kemudian ditambahkan dengan larutan kalsium klorida untuk menghasilkan kalsium alginate dalam bentuk campuran serat dengan gel. Serat kemudian dipisahkan menggunakan screen metal dan dilanjutkan pencucian serat menggunakan air untuk menghilangkan kalsium berlebih. Lalu serat kalsium alginate ditambahkan dengan asam sulfat encer untuk membentuk asam alginat. Asam alginate lalu dipisahkan dengan screw press dan ditambahkan dengan Na2CO3 lalu diaduk hingga membentuk pasta natrium alginate. Setelah pasta terbentuk kemudian dikeringkan dan dihaluskan menjadi bubuk natrium slginst. Proses lebih kompleks dan kurang diminati dibandingkan dengan metode asam alginate, karena pada metode ini adanya penambahan tahapan proses yakni untuk membentuk asam alginat harus melalui tahapan pembentukan kalsium alginat dan untuk merubah kalsium alginate menjadi asam alginat, kalsium alginat harus dipisahkan dengan senyawa lainnya menggunakan screen metal dan harus dicuci untuk menghilangkan kalsium berlebih. Tetapi pada proses pembentukan natrium Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

alginate, Na2CO3 yang ditambahkan pada asam alginate tidak memerlukan methanol untuk mendapatkan natrium alginate hanya saja dari segi keefisienan proses ini kurang efisien dan kurang menguntungkan sehingga tidak diaplikasikan.

2.6

Seleksi Proses Pada pembuatan natrium alginate proses yang dipilih adalah metode asam

alginate dengan alasan sebagai berikut : 1. Metode ini lebih sederhana apabila dibandingkan dengan metode kalsium alginat sehingga penanganannya jauh lebih mudah. 2. Dari segi limbah yang dihasilkan, metode ini menghasilkan lebih sedikit limbah dibanding dengan metode kalsium alginate 3. Dari segi biaya, proses ini lebih ekonomis.

2.7

Deskripsi Proses Na-alginat dapat diperoleh dengan mengekstrak rumput laut coklat dari genus

Sargassum sp. Adapun proses ekstraksinya adalah sebagai berikut: Sebelum diolah rumput laut dibersihkan dari kotoran-kotoran seperti pasir dan pecahan-pecahan batu karang. Pencucian dilakukan dengan menyemprotkan air. Supaya bisa disimpan agak lama, rumput laut perlu dikeringkan. Pengeringan dapat menggunakan sinar matahari atau alat-alat pengering misalnya tray dryer, kemudian disimpan dalam gudang. Bila kontinuitasnya terjamin, rumput laut dapat langsung diolah tanpa dikeringkan dahulu. Rumput laut kering dari gudang penyimpanan sebelum diolah lebih lanjut dicuci kembali dangan air untuk menghilangkan kotorankotoran yang mungkin terikut selama penyimpanan dan transportasi. Untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang larut dalam alkali, rumput laut direndam dalam larutan 0,5% NaOH pada 50–60°C selama 30 menit. Kemudian direndam dalam 0,5% HCl pada temperatur ruang selama 30 menit untuk menghilangkan kotorankotoran yang larut dalam asam. Setelah dicuci dengan air panas 50°C selama 30–60 menit, rumput laut dipotong-potong untuk kemudian diekstraksi. Ekstraksi dilakukan pada 60°C selama 60 menit dengan larutan Na2CO3 12–13% sebanyak empat kali massa umpan. Larutan alginat dipisahkan dari residu dengan filter press. Pembentukan gel asam alginat dilakukan dengan menambahkan larutan 10% H2SO4 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

sebanyak 1/10 massa larutan alginat. Gel asam alginat dipisahkan dari larutan dengan sentrifuse. Asam alginat dirubah menjadi sodium alginat dengan menambahkan bubuk Na2CO3 dan metanol berdasarkan reaksi berikut : COOH

COONa O

O

2R

O O

OH

OH

Asam Alginat

+ Na2 CO3

2R

O

O OH

Natrium Karbonat

Natrium Alginat

OH

+ H2 CO 3

Asam Karbonat

Sodium alginat kemudian dipisahkan dari larutan dengan filtrasi. Metanol dalam filtrat dapat diambil kembali dengan flash drum. Sodium alginat dikeringkan dengan drum dryer dan dihaluskan di dalam ball mill menjadi bubuk 80 - 100 mesh.

2.8

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

atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan natrium alginat meliput i: 1. Limbah proses Proses pembuatan natrium alginat menghasilkan reaksi samping yaitu air . 2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. 4. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Pengolahan limbah cair pada pabrik pembuatan natrium alginat direncanakan melalui bak penampungan dilanjutkan dengan pengolahan dengan menggunakan activated sludge, dan bak pengendapan. Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Data: Laju volumetrik (Q)

= 52,1281 m3/jam = 1.251,0744 m3/hari = 330.496,3242 gal/hari

Menurut Beckart Environmental Inc. (2004) untuk limbah organik diperoleh data sebagai berikut: o BOD5 (So)

= 783 mg/l

o Mixed Liquor Suspended Solid (MLSS)

= 441 mg/l

o Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X)

= 353 mg/l

Menurut Metcalf dan Eddy (1991) diperoleh data sebagai berikut: o Efisiensi (E)

= 95 %

o Koefisien cell yield (Y)

= 0,8 mg VSS/mg BOD5

o Koefisien endogenous decay (Kd)

= 0,025 hari-1

Direncanakan : Waktu tinggal sel (θc)

= 10 hari

1. Penentuan BOD Effluent (S)

E=

So − S x100 So

(Metcalf dan Eddy, hal:592, 1991)

E.S o 100 95 . 783 = 783 − 100

S = So −

S = 39,15 mg/l 2. Penentuan Volume Aerator (Vr) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

θ c .Q.Y(So − S) X(1 + k d .θ c )

Vr =

=


(10 hari)(330.496,3242 gal/hari)(0,8)(783 − 39,15) mg/l (353 mg/l)(1 + 0,025 x10)

= 4.457.150,201 gal = 16.872,2799 m3 3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Menurut Metcalf & Eddy (1991) diperoleh data sebagai berikut: Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 10 m

(Metcalf dan Eddy, 1991)

Perbandingan tinggi dan panjang cairan = 1 : 1,5


Faktor kelonggaran tangki

= 0,5 m dari tinggi tangki

Jadi, panjang = 1,5 x 10 m = 15 m V

=pxlxt 3

16.872,2799 m l

= 15 m x 10 m x l = 112,4819 m

Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut : Panjang

= 15 m

Lebar

= 10 m

Tinggi

= (112,4819+ 0,5 )m = 112,9819 m

4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Q Bak Netralisasi

Tangki Aerasi

Q + Qr

Tangki

X

Sedimentasi

Qr Xr

Qe Xe

Qw Qw' Xr

Asumsi: Qe = Q = 330.496,3242 gal/hari Xe = 0,001 X = 0,001 x 353 mg/l = 0,353 mg/l Xr = 0,999 X = 0,999 x 353 mg/l = 352,647 mg/l Px = Qw . Xr


Px = Yobs .Q.(So – S)



Yobs =

Y 1 + k dθc

Yobs =

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

Px


= (0,64) (330.496,3242 gal/hari)(783 – 39,15) mg/l = 157.337.402,1 gal.mg/liter.hari

Neraca massa pada tangki sedimentasi Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X – Qe Xe – Qw Xr 0 = QX + QrX – Q(0,001 . X) - Px Q X (0,001 − 1) + Px X (330.496,3242) (353) (0,001 − 1) + 157.337.402,1 = 353

Qr =

= 115.549,1922 gal/hari 5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)

θ=

Vr 4.457.150,201 = = 38,574 hari Qr 115.549,1922

6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan Jenis aerator yang digunakan adalah surface aerator Kedalaman air = 112,9819 m, dari Tabel 10-11, Metcalf dan Eddy (1991) diperoleh daya aerator-nya 120 hp

Influent Q,X

Bak Penampungan

Bak Pengendapan awal

Bak Netralisasi

Tangki Aerasi

Tangki Sedimentasi

Effluent Qe,Xe

Lumpur yang dikembalikan Qr,Xr Lumpur yang dibuang Qw,Xw

Gambar 2.3 Skema Sistem Pengolahan Air Limbah


BAB III NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pada pra-rancangan pabrik natrium alginate dari rumput laut coklat, Sargassum dengan proses ekstraksi adalah : Kapasitas produksi

: 5.000 ton/tahun atau 631,31 kg/jam

Waktu bekerja / tahun

: 330 hari

Satuan operasi

: kg/jam

Bahan baku

: Sargassum NaOH HCl Na2CO3 Metanol

Produk akhir

3.1

: Natrium Alginat

Vibrating Washer (VW-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Vibrating Washer (VW-101) No . 1. 2. 3.

Komponen H2O Sargassum Kotoran Total

Neraca Masuk (kg/jam) Alur 1 Alur 2 14.168,55 2.692,02 141,68 17.002,25

Neraca Keluar (kg/jam) Alur 3 Alur 4 14.168,55 2.692,02 141,68 17.002,25

3.2 Mixer I (M-101) Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixer I (M-101) No.

Komponen

1. 2. 3.

H2O NaOH NaOH 0,5% Jumlah

Masuk (kg/jam) Alur 5 Alur 6

Keluar (kg/jam) Alur 7

178,58 0,89 179,47 179,47

179,47


3.3 Tangki Perendaman I (T-103) Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Perendaman I (T-103) No. 1. 2.

Komponen NaOH 0,5% Sargassum

Masuk (kg/jam) Alur 3 Alur 7 179,47 2.692,02

Jumlah

Keluar (kg/jam) Alur 8 339,42 2.532,07

2.871,49

2.871,49

3.4 Vibrating Screen (VS-101) Tabel 3.4 Neraca Massa pada Vibrate Screen (VS-101) No.

Komponen

Masuk (kg/jam) Alur 8

1. 2.

NaOH 0,5% Sargassum

339,42 2.532,07

Jumlah

2.871,49

Keluar (kg/jam) Alur 9 Alur 10 339,42 50,64

2.481,43 2.871,49

3.5 Mixer II (M-102) Tabel 3.5 Neraca Massa pada Mixer II (M-102) No. 1. 2. 3.

Komponen


H2O HCl HCl 0,5%

162,66

Total


2,77 165,43 165,43

165,43


3.6 Tangki Perendaman II (T-104) Tabel 3.6 Neraca Massa pada Tangki Perendaman II (T-104) No.

Komponen


1. 2.

HCl 0,5% Sargassum

Alur 13


165,43 2.481,43

Total

2.646,86

190,24 2.456,62 2.646,86

3.7 Vibrating Washer II (VW-102) Tabel 3.7 Neraca Massa pada Vibrate Washer II (VW-102) No . 1. 2.

3.8

Komponen H2O Sargassum Total

Neraca Masuk (kg/jam) Neraca Keluar (kg/jam) Alur 14 Alur 15 Alur 16 Alur 17 12.283,10 12.283,10 2.456,62 2.456,62 14.739,72 14.739,72

Crusher Tabel 3.8 Neraca Massa pada Crusher (C-101)

No.

Komponen

1.

Sargassum Total

3.9

Masuk (kg/jam) Alur 17 2.456,62 2.456,62

Keluar (kg/jam) Alur 18 2.456,62 2.456,62

Gudang Sargassum (G-102) Tabel 3.9 Neraca Massa pada Gudang Sargassum (G-102)

No.

Komponen

1.

Sargassum Total

Masuk (kg/jam) Alur 18 2.456,62 2.456,62

Keluar (kg/jam) Alur 19 2.456,62 2.456,62


3.10 Mixer III (M-201) Tabel 3.10 Neraca Massa pada Mixer III (M-201) No.

Komponen

1. 2. 3.

H2O Na2CO3 (s) Na2CO3 12%



8.647,30 1.179,18 9.826,48

Total

9.826,48

9.826,48

3.11 Ekstraktor (EK-201) Tabel 3.11 Neraca Massa pada Ekstraktor (EK-201) No.

Komponen

1. 2. 3.

Na2CO3 12% Sargassum Alginat

Masuk (kg/jam) Alur 19 Alur 22 9.826,48 2.456,62

Total

Keluar (kg/jam) Alur 23 9.826,48 1.648,40 808,22

12.283,10

12.283,10

3.12 Filter Press I (FP-201) Tabel 3.12 Neraca Massa pada Filter Press I (FP-201) No.

Komponen


1. 2. 3.

Na2CO3 12% Sargassum Alginat

9.826,48 1.648,40 808,22

Total

12.283,10

Keluar (kg/jam) Alur 25 Alur 24

792,05

9.826,48 1.648,40 16,17

12.283,10


3.13 Mixer IV (M-202) Tabel 3.13 Neraca Massa pada Mixer IV (M-202) No.

Komponen

1. 2. 3.

H2O H2SO4 H2SO4 10% Total



71,135 8,07 79,205 79,205

79,205

3.14 Reaktor I (R-201) Tabel 3.14 Neraca Massa pada Reaktor I (R-201) No. 1. 2. 3. 4.

Komponen Alginat H2SO4 10% Asam Alginat SO42-

Total

3.15



792,05 79,205

873,79

81,81 78,69 712,84 0,45

873,79

Sentrifuse I

Tabel 3.15 Neraca Massa Sentrifuse I No. 1. 2. 3. 4.

Komponen


Alginat H2SO4 10% Asam Alginat SO42-

81,81 78,69 712,84 0,45

Total

873,79


14,26

81,81 78,69 698,58 0,45

873,79


3.16 Reaktor II (R-202) Tabel 3.16 Neraca Massa Reaktor II (R-202) No.

Komponen

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Asam Alginat Methanol Na2CO3 Natrium alginat H2O CO2

Masuk (kg/jam) Alur 31 Alur 32 Alur 33


698,58

74,8 698,58 0,053 628,72 0,126

698,58 0,80

0,31

Total

1.402,58

1.402,58

3.17 Sentrifus II Tabel 3.17 Neraca Massa Sentrifuse II No. 1. 2. 3. 4. 5.

Komponen Asam Alginat Methanol Na2CO3 Natrium alginat H2O

Masuk (kg/jam) Alur 34 74,8 698,58 0,053 628,72 0,126

Total

Keluar (kg/jam) Alur 37 Alur 36 74,8 698,58 0,053 12,58 616,14 0,126

1.402,28

1.402,28

3.18 Rotary Dryer (RD-201) Tabel 3.18 Neraca Massa Rotary Dryer (RD-201) No. 1. 2.

Komponen Natrium alginat Uap Air Total

Masuk (kg/jam) Alur 36 616,14 616,14

Keluar (kg/jam) Alur 39 Alur 38 545,89 70,25 616,14


3.19 Ball Mill (BM-201) Tabel 3.19 Neraca Massa Ball Mill (BM-201) No. 1.

Komponen


Natrium alginat Jumlah


545,89

545,89

545,89

545,89

3.20 Kolom Distilasi (D-201) Tabel 3.20 Neraca Massa Kolom Distilasi (D-201) No. 1. 2. 3. 4. 5.

Komponen Na2CO3 Metanol H2O Asam alginat Natrium alginat

Total

Masuk (kg/jam) Alur 37 0,053 698,58 0,126 74,8 12,58

Keluar (kg/jam) Alur 43 Alur 47 0,053 2,09 0,125 74,8 12,58

696,49 0,000315

786,14

786,14

3.21 Kondensor Kolom Distilasi (E-202) Tabel 3.21 Neraca Massa Kondensor Kolom Distilasi (E-202) Masuk (kg/jam) No.

Keluar (kg/jam)

Komponen Alur 41

1.

Metanol

2.

H2O Jumlah

2.899,7662 0,00018 2.899,7664

Alur 43

Alur 44

986,32 0,000275 2.899,7664

1.933,1744 0,0018


3.22

Reboiler Kolom Distilasi (E-203)

Tabel 3.22 Neraca Massa Reboiler Kolom Distilasi (E-203) N0.

Komponen

1.

Metanol

2.

H2O

3.

Na2CO3

4.

Asam alginat

5.




Alur 47

2.660,2528

2.657,3472

2,97

136,512

136,3608

0,109725

68,2746

68,2004

0,07

88.892,32

88.795,08

98,93

15.247,98 107.026,3881

19,40

15.264,81 107.026,3881


BAB IV NERACA PANAS

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25oC

4.1

Tangki Perendaman I (T-103)

Tabel 4.1 Neraca Panas Tangki Perendaman I (T-103) Alur masuk (kJ/jam)

Alur keluar (kJ/jam)

Umpan

31.814,9897

-

Produk

-

528.118,4527

496.303,463

-

528.118,4527

528.118,4527

Air panas Total

4.2

Kolom Ekstraksi (EK-201)

Tabel 4.2 Neraca Panas Kolom Ekstraksi (EK-201) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

27.142,958

-

Produk

-

314.125,8526

Air panas

286.982,8946

-

Total

314.125,8526

314.125,8526

4.3

Reaktor I (R-201)

Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor I (R-201) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

4.153,9905

Produk

-

128.887,6005

∆Hr

-

143.824,7649

Steam

268.558,3748

-

Total

272.712,3653

272.712,3653


4.4

Reaktor II (R-202)

Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor II (R-202) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

15.797,8781

-

Produk

-

78.063,5097

r.∆Hr

533.412,8751

Air pendingin Total

4.5

-

441.996,9665

549.180,7532

549.180,7532

Rotary Dryer (RD-201)

Tabel 4.5 Neraca Panas Rotary Dryer (RD-201) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

567.709,6391

-

Produk

-

5.551.198,18

Steam

4.983.488,541

-

Total

5.551.198,18

5.551.198,18

4.6

Heater Kolom Distilasi (E-201)

Tabel 4.6 Neraca Panas Heater (E-201) Umpan Produk Steam Total 4.7

Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) 48.805,8177 173.129,6424 124.323,8247 173.129,6424 173.129,6424

Kondensor Kolom Distilasi (E-201)

Tabel 4.7 Neraca Panas Kondensor (E-202) Umpan Produk Air pendingin Total



4.8

Reboiler Kolom Distilasi (E-203)

Tabel 4.8 Neraca Panas Reboiler (E-203) Umpan Produk Air pendingin Total 4.9

Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) 8.508.821,884 8.268.572,719 230.991,3191 8.508.821,884 8.502.734,052

Kondensor Recovery Kolom Distilasi (E-204)

Tabel 4.9 Neraca Panas Kondensor (E-204) Umpan Produk Air pendingin Total

Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) 5.766.514,7948 239.419,1719 5.527.095,622 5.766.514,7948 5.766.514,7948


BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 5.1

Gudang dan Tangki Penyimpanan Bahan Baku dan Produk

5.1.1 Gudang Penyimpanan Rumput Laut (G-101) Fungsi

: Tempat penyimpanan bahan baku Sargassum sebelum diproses untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk

: Persegi panjang beraturan

Bahan konstruksi : Beton Kondisi operasi

: Temperatur : 30 0C Tekanan

Kapasitas

: 2.550,35 m3

Tinggi gudang

: 7,162 m

Panjang gudang

: 14,323 m

Lebar gudang

: 14,323 m

: 1 atm

5.1.2 Gudang Sargassum (G-102) Fungsi

:Tempat penyimpanan Sargassum yang akan diproses menuju ekstraktor untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk




Kapasitas

: 1.240,91 m3

Tinggi gudang

: 6,95 m

Panjang gudang

: 13,89 m

Lebar gudang

: 13,89 m

: 1 atm

5.1.3 Gudang Na2CO3 (G-103) Fungsi

:Tempat penyimpanan bahan baku Na2CO3 sebelum diproses untuk kebutuhan 15 hari

Bentuk

: Prisma segi empat beraturan


: Temperatur : 30 0C


Tekanan Kapasitas

: 239,32 m3

Tinggi gudang

: 3,911 m

Panjang gudang

: 7,822 m

Lebar gudang

: 7,822 m

: 1 atm

5.1.4 Gudang NaOH (G-104) Fungsi

: Tempat penyimpanan bahan baku NaOH sebelum diproses untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk




Kapasitas

: 0,36 m3

Tinggi gudang

: 0,45 m

Panjang gudang

: 0,9 m

Lebar gudang

: 0,9 m

: 1 atm

5.1.5 Gudang produk Natrium alginat (G-201) Fungsi

: Tempat penyimpanan produk natrium alginat selama 30 hari

Bentuk




Kapasitas

: 159,29 m3

Tinggi gudang

: 3,63 m

Panjang gudang

: 7,25 m

Lebar gudang

: 7,25 m

: 1 atm

5.1.6 Tangki Penyimpanan Metanol (F-110) Fungsi

: menyimpan larutan metanol untuk kebutuhan 10 hari

Bentuk

: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA–285 Grade C Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 254,912 m3

Kondisi operasi - Temperatur

: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik Silinder - Diameter

: 6,12 m

- Tinggi

: 9,18 m

- Tebal

: ½ in

Tutup - Diameter

: 6,12 m

- Tinggi

: 0,203 m

- Tebal

: ½ in

5.1.7 Tangki Penyimpanan HCl (T-102) Fungsi

: menyimpan larutan HCl untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk


Bahan konstruksi : stainless steel, SA-240, Grade A, type 410 Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1.994,4 liter


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Silinder - Diameter

: 1,223 m

- Tinggi

: 1,8345 m

- Tebal

: ¾ in

Tutup - Diameter

: 1,223 m

- Tinggi

: 0,17 m

- Tebal

: ¾ in


5.1.8 Tangki Penyimpanan H2SO4 98% (T-101) Fungsi

: menyimpan larutan H2SO4 98% untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk



: 1 unit

Kapasitas

: 3.157,82 liter


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Silinder - Diameter

: 1,3414 m

- Tinggi

: 2,0121 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup

5.2

- Diameter

: 1,3414 m

- Tinggi

: 0,223 m

- Tebal

: ¼ in

Mixer

5.2.1 Mixer I (M-101) Fungsi

: mencampur NaOH padat dan air untuk membuat larutan NaOH 0,5%

Jenis

: Tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-240, Grade A, type 410 Kapasitas

: 0,215 m3


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Tinggi Tangki

: 0,785 m


Silinder - Diameter

: 0,589 m

- Tinggi

: 0,589 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 0,589 m

- Tinggi

: 0,098 m

- Tebal

: ¼ in

Jenis pengaduk

: turbin datar enam daun

Jumlah baffle

: 4 buah

Diameter impeler : 0,196 m Daya motor

: 1 hp

5.2.2 Mixer II (M-102) Fungsi

: Tempat membuat larutan HCl 0,5% dari bahan baku HCl 37%

Jenis


Bentuk


Jumlah

: 1 unit


: 0,198m3


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Tinggi Tangki

: 0,764 m

Silinder - Diameter

: 0,574 m

- Tinggi

: 0,574 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 0,574 m

- Tinggi

: 0,095 m

- Tebal

: ¼ in


Jenis pengaduk

: turbin datar enam daun

Jumlah baffle

: 4 buah


: 1 hp

5.2.3 Mixer III (M-201) Fungsi

: Tempat membuat larutan Na2CO3 12% dari bahan baku Na2CO3 (s) dengan air

Jenis


Bentuk


Jumlah

: 1 unit


: 10,529 m3


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Tinggi Tangki

: 2,878 m

Silinder - Diameter

: 2,158 m

- Tinggi

: 2,158 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 2,158 m

- Tinggi

: 0,36 m

- Tebal

: ¼ in

Jenis pengaduk : turbin datar enam daun Jumlah baffle

: 4 buah


: 1,5 hp

5.2.4 Mixer IV (M-202) Fungsi

: Tempat membuat larutan H2SO4 10% dari bahan baku H2SO4 98%

Jenis



Bentuk


Jumlah

: 1 unit


: 0,089 m3


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Tinggi Tangki : 0,45 m Silinder - Diameter

: 0,4402 m

- Tinggi

: 0,4402 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 0,4402 m

- Tinggi

: 0,007 m

- Tebal

: ¼ in


: 4 buah


: 0,25 hp

5.3.1 Tangki Perendaman I (T-103) Fungsi

: merendam Sargassum dengan NaOH 0,5% untuk menghilangkan kadar protein yang terkandung dalam Sargassum

Bentuk



: 1 unit

Kapasitas

: 2,3052 m3


: 50 °C

- Tekanan

: 1 atm


Tinggi tangki

: 1,91m

Silinder - Diameter

: 1,275 m

- Tinggi

: 1,91 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 1,275 m

- Tinggi

: 0,0012 m

- Tebal

: ¼ in

Kecepatan air panas : 215,61 m/jam Jaket Pemanas - Diameter Dalam : 50,31 in - Diameter luar

: 51,31 in

- Tebal jaket

: 1/8 in

5.3.2 Tangki Perendaman II (T-104) Fungsi

: merendam

Sargassum

dengan

HCl

0,5%

untuk

menghilangkan kotoran yang larut dalam asam Bentuk



: 2,8921 m3


: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Tinggi tangki

: 2,055 m

Silinder - Diameter

: 1,227 m

- Tinggi

: 1,839 m

- Tebal

: ¼ in

Tutup - Diameter

: 1,227 m

- Tinggi

: 0,00116 m


- Tebal

5.4

: ¼ in

Alat-alat Transportasi

5.4.1 Pompa H2SO4 (P-101) Fungsi : Memompa H2SO4 dari tangki penyimpanan ke mixer IV Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00004 ft3/s

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.2 Pompa HCl (P-102) Fungsi : Memompa HCl dari tangki penyimpanan ke mixer II Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0000183 ft3/mnt

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.3 Pompa NaOH (P-103) Fungsi : Memompa NaOH dari mixer I ke tangki perendaman I Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00175 ft3/mnt

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.4 Pompa Tangki Perendaman II (P-104) Fungsi : Memompa HCl dari mixer II ke tangki perendaman II Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0016223 ft3/mnt

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.5 Pompa Filter Press (P-201) Fungsi : Memompa campuran alginat dari ekstraktor menuju filter press Jenis

: Pompa rotary

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,084 ft3/mnt

Daya motor

: 1 hp


5.4.6 Pompa Ekstraktor (P-202) Fungsi : Memompa Na2CO3 dari mixer III ke ekstraktor Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,097 ft3/mnt

Daya motor

: 1 hp

5.4.7 Pompa Reaktor I (P-203) Fungsi : Memompa campuran alginat dari filter press menuju reaktor I Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0039 ft3/mnt

Daya motor

: 15 hp

5.4.8 Pompa Mixer IV (P-204) Fungsi : Memompa larutan H2SO4 dari mixer IV menuju reaktor I Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0010256 ft3/mnt

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.9 Pompa Sentrifus I (P-205) Fungsi : Memompa campuran asam alginat dari reaktor I menuju sentrifus I Jenis

: Positive Displacement Pumps

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0038972 ft3/mnt

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.10 Pompa Sentrifus I (P-206) Fungsi : Memompa campuran asam alginat dari sentrifus I ke reaktor II Jenis

: Centrifual Pump

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00457 ft3/mnt

Daya motor

: 30 hp


5.4.11 Pompa Sentrifus II (P-207) Fungsi : Memompa campuran natrium alginat dari reaktor II menuju sentrifus II Jenis


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00883 m3/mnt

Daya motor

: 40,5 hp

5.4.12 Pompa Metanol (P-208) Fungsi : Memompa metanol dari tangki penyimpanan menuju reaktor II Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00863 ft3/mnt

Daya motor

: 1 hp

5.4.13 Pompa Destilasi (P-209) Fungsi : Memompa campuran bahan dari heater ke destilasi Jenis


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,002 ft3/mnt

Daya motor

: 20,5 hp

5.4.14 Pompa Refluks Destilasi (P-210) Fungsi : Memompa campuran bahan dari vessel kembali ke destilasi Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0086 ft3/mnt

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.15 Pompa Reboiler Destilasi (P-211) Fungsi : Memompa campuran bahan ke reboiler Jenis


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,6096 ft3/mnt

Daya motor

: 9.500 hp


5.4.16 Pompa Penampung (P-212) Fungsi : Memompa campuran dari reboiler (E-201) ke tangki penampung produk samping Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00069176 ft3/mnt

Daya motor

: 3.000 hp

5.4.18 Bucket Elevator I (BE-101) Fungsi

: Mengangkut rumput laut ke tangki perendaman II

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Spaced-bucket centrifugal discharge elevator

Kapasitas

: 3.038,5 kg/jam

Tinggi elevasi

: 7,62 m

Ukuran bucket

: 6 × 4 × 41/2 in

Jarak antar bucket

: 12 in

Putaran poros

: 43 rpm

Lebar belt

: 0,1778 m

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.19 Bucket Elevator II (BE-102) Fungsi

: Mengangkut rumput laut ke ekstraktor

Jumlah

: 1 unit

Jenis


Kapasitas

: 2.947,944 kg/jam

Tinggi elevasi

: 7,62 m

Ukuran bucket

: 6 × 4 × 41/2 in

Jarak antar bucket

: 12 in

Putaran poros

: 43 rpm

Lebar belt

: 0,1778 m

Daya motor

: 0,5hp

5.4.20 Screw Conveyor 1 (SC-201) Fungsi

: Mengangkut gel natrium alginat menuju ball mill


Jenis

: Horizontal screw conveyor

Kapasitas

: 0,655068 ton/jam

Diameter flight

: 9 in

Diameter pipa

: 2,5 in

Diameter shaft

: 2 in

Kecepatan putaran : 40 rpm Panjang

: 15 ft

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.21 Screw Conveyor II (SC-202) Fungsi

: Mengangkut bubuk natrium alginat menuju gudang penyimpanan

Jenis


Kapasitas

: 0,655068 ton/jam

Diameter flight

: 9 in

Diameter pipa

: 2,5 in

Diameter shaft

: 2 in

Kecepatan putaran : 40 rpm Panjang

: 15 ft

Daya motor

: 0,5 hp

5.4.22 Belt Conveyor I (BC-101) Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari gudang penyimpanan ke vibrating washer

Jenis

: Closed Compartment Belt Conveyor

Kapasitas

: 3.230,424 kg/jam

Panjang belt

: 16,00219 m

Tinggi

: 0,91441 m

Lebar

: 0,508 m

Kecepatan

: 250 ft/min

Konstanta

: 1,2

Daya aktual Pa

: 5 hp

5.4.23 Belt Conveyor II (BC-102)


Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari vibrating washer I ke tangki perendaman I

Jenis


Kapasitas

: 3.230,424 kg/jam

Panjang belt

: 16,00219 m

Tinggi

: 0,91441 m

Lebar

: 0,508 m

Kecepatan

: 250 ft/min

Konstanta

: 1,2

Daya aktual Pa

: 5 hp

5.4.24 Belt Conveyor III (BC-103) Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari vibrating washer II menuju crusher

Jenis


Kapasitas

: 2.947,944 kg/jam

Panjang belt

: 16,00219 m

Tinggi

: 0,91441 m

Lebar

: 0,508 m

Kecepatan

: 250 ft/min

Konstanta

: 1,2

Daya aktual Pa

: 20 hp

5.4.25 Belt Conveyor IV(BC-104) Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari crusher menuju gudang penyimpanan

Jenis


Kapasitas

: 2.947,944 kg/jam

Panjang belt

: 16,00219 m

Tinggi

: 0,91441 m

Lebar

: 0,508 m

Kecepatan

: 250 ft/min

Konstanta

: 1,2


Daya aktual Pa

5.5

: 20 hp

Rotary Steam Drier (RD-201) Fungsi

: menguapkan H2O dari natrium alginat

Jenis

: Steam Tube Rotary Drier

Volume

: 10,259 ft3

Ud

: 110 btu/jam.0 F.ft2

Luas permukaan : 29,2954ft2 Waktu tinggal

: 7,65 menit

Diameter

: 0,965 m

Panjang

: 4,572 m

Putaran

: 6 r/min

Daya motor

: 2,2 hp

Tube steam OD

: 114 mm

Jumlah tube steam: 14 5.6

Crusher (C-101) Fungsi

: Sebagai pemotong rumput laut

Jenis

: Rotary cutter

Bahan konstruksi : Carbon steel

5.7

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2.456,62 kg/jam : 0,6825 kg/det

Daya

: 1/16 hp

Ball Mill (BM-201) Fungsi

: Sebagai pemecah gumpalan natrium alginat

Bahan konstruksi : Carbon steel

5.8

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1.060,608 kg/jam

Daya

: 0,5 hp

Alat – Alat Pemisah dan Pencuci


5.8.1 Filter Press (FP-201) Fungsi

: memisahkan alginat dari rumput laut

Jenis

: Plate and frame filter press

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-36 Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 17.722.69 kg/jam

Kondisi operasi

: Temperatur : 50 °C Tekanan

Ukuran luas

: 17,89 m2

Tebal chamber

: 10 cm

Media filter

: kanvas

: 1200 psi

Jumlah plate and frame : 19 5.8.2 Sentrifus I (SF-201) Fungsi

: memisahkan larutan asam alginat dari campuran

Jenis

: tubular bowl centrifuge

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi

: temperatur 80°C dan tekanan 1 atm

Kapasitas

: 859,08 kg/jam

Diameter bucket : 20 in Radius bucket

: 10 in

Laju putar rotor

: 1200 rpm

Daya motor

: 0,5 hp

5.8.3 Sentrifus II (SF-202) Fungsi

: memisahkan natrium alginat dari campuran

Jenis


Jumlah

: 1


: temperatur 50°C dan tekanan 1 atm

Kapasitas

: 786,139 kg/jam

Diameter bucket : 20 in Radius bucket

: 10 in


Laju putar rotor

: 1200 rpm

Daya motor

: 0,5 hp

5.8.4 Kolom Ekstraksi (EK-201) Fungsi

: Memisahkan

alginat

dari

rumput

laut

dengan

mengunakan pelarut Na2CO3 12% Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Volume

: 11,8404 m3

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 60 °C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik - Tinggi Tangki : 3,283 m Silinder - Diameter

: 2,19 m

- Tinggi

: 2,7375 m

- Tebal

: ¾ in

Tutup - Diameter

: 2,19 m

- Tinggi

: 0,5475 m

- Tebal

: ¾ in


: 4 buah


: 0,013 hp

Kecepatan air panas : 2.915,069 m/jam Jaket Pemanas - Diameter Dalam : 88,03 in - Diameter Luar

: 89,03 in

- Tebal jaket

: ½ in

5.8.5 Vibrating Washer I (VW-101) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: memisahkan rumput laut dari air pencuci

Jenis

: Vibrasi listrik

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi :

Kapasitas

Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30 0C

: 2.692,02 kg/jam

Kapasitas air pencuci : 14.168,55 kg/jam Jumlah ayak

:3

Getaran

: 2.700 vibrasi per menit

Panjang ayak

: 48 in

Lebar ayak

: 120 in

Daya yang digunakan : 4 hp 5.8.6 Vibrating Washer II (VW-102) Fungsi


Jenis

: Vibrasi listrik

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi Tekanan

: 1 atm

Suhu

: 30 0C

Kapasitas

: 2.456,62 kg/jam

Kapasitas air pencuci : 12.283,10 kg/jam Jumlah ayak

:3

Getaran


Panjang ayak

: 48 in

Lebar ayak

: 120 in

Daya yang digunakan : 4 hp 5.8.7 Vibrating Screen (VS-101) Fungsi

: memisahkan rumput laut dari NaOH 0,5%

Jenis

: Vibrasi listrik

Jumlah

: 1 unit


: 1 atm


Suhu

: 30 0C

Kapasitas

: 2.481,43 kg/jam

Kapasitas NaOH : 339,42 kg/jam Jumlah ayak

:3

Getaran


Panjang ayak

: 12 in

Lebar ayak

: 24 in

Daya yang digunakan : ¾ hp

5.9

Reaktor

5.9.1 Reaktor I (R-201) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara alginat dengan asam sulfat menghasilkan asam alginat

Jenis

: Tangki berpengaduk turbin datar enam daun

Bentuk


Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-340 Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,397 m3/jam

Volume

: 0,2382 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 100 °C

- Tekanan operasi : 1 atm Kondisi fisik - Tinggi Tangki : 0,8389 m Silinder - Diameter

: 0,6105 m

- Tinggi

: 0,6105 m

- Tebal

: ½ in

Tutup - Diameter

: 0,6105 m

- Tinggi

: 0,1142 m

- Tebal

: ½ in


Jumlah baffle

: 4 buah

Diameter impeler : 0,2283 m Kecepatan steam : 11,0492 m/jam Jaket Pemanas - Diameter Dalam

: 27,4652 in

- Tinggi

: 27,9652 in

- Tebal jaket

: 1/8 in

5.9.2 Reaktor II (R-202) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara asam alginat dengan sodium karbonat menghasilkan natrium alginat, air dan CO2

Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine

Bentuk


Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-340 Jumlah

: 1 unit

Volume

: 1,402,58 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 50 °C

- Tekanan operasi : 1 atm Kondisi fisik - Tinggi Tangki : 1,394 m Silinder - Diameter

: 1,046 m

- Tinggi

: 1,046 m

- Tebal

: ½ in

Tutup - Diameter

: 1,046 m

- Tinggi

: 0,714 m

- Tebal

: ½ in


: 4 buah


Diameter impeler : 0,348 m Jaket Pendingin

5.10

- Diameter dalam

: 41,803 in

- Diameter luar

: 42,803 in

- Tebal jaket

: ½ in

Alat – Alat Penukar Panas

5.10.1 Heater Kolom Destilasi (E-201) Fungsi

: Menaikkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke kolom distilasi

Jenis

: Double Pipe Heat Exchanger

Bahan konstruksi : Baja karbon Jumlah

: 1 unit

Dipakai

: Pipa 4 × 3 in IPS, 20 ft hairpin, 160 ft

Kapasitas fluida

: 786,14 kg/jam

Laju alir steam

: 48.805,8177 kg/jam

5.10.2 Kondensor Kolom Distilasi-1 (E-202) Fungsi

: Menurunkan temperatur campuran metanol dan air sampai temperatur dew point-nya tercapai

Jenis



: 1 unit

Dipakai


Laju alir umpan

: 2.899,7664 kg/jam

Laju alir air pendingin : 94,857 kg/jam

5.10.3 Reboiler Kolom Distilasi-1 (E-203) Fungsi

: Menaikkan temperatur campuran MMA, MAA dan air sampai temperatur buble point-nya tercapai

Jenis

: 1-2 shell and tube exchanger



: 1 unit

Kapasitas

: 38.745,7809 kg/jam

Dipakai

: 1 in OD Tube 14 BWG, panjang = 5 ft, 2 pass

Pitch (PT)

: 1 ¼ in triangular pitch

Jumlah tube

: 48

Diameter shell

: 12 in

5.10.4 Kondensor Recovery Kolom Distilasi-1 (E-204) Fungsi

: Menurunkan temperatur metanol sebelum disimpan ke tangki penyimpanan metanol

Jenis


Bahan konstruksi : Baja karbon

5.11

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 966,59 kg/jam

Dipakai


Pitch (PT)

: 1 ¼ in triangular pitch

Jumlah tube

: 397

Diameter shell

: 29 in

Kolom Distilasi-1 (D-201) Fungsi

: Memisahkan metanol dengan asam alginat dan natrium alginat

Jenis

: Sieve – tray

Bentuk



: 1 unit

Kondisi operasi: - Temperatur

: 66,1819 °C

- Tekanan

: 1 atm

Tray spacing (t)

: 0,4 m

Hole diameter (do): 4,5 mm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Space between hole center (p’) : 12 mm Weir height (hw)

: 5 cm

Pitch

: triangular ¾ in

Column Diameter (T)

: 0,6053 m

Weir length (W)

: 0,4237 m

Downsput area (Ad)

: 0,0253 m2

Active area (Aa)

: 0,2369 m2

Weir crest (h1)

: 0,0545 m

Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom

: 9,2 m

Tinggi tutup

: 0,1513 m

Tinggi total

: 9,5026 m

Tekanan operasi

: 1 atm

Tebal silinder

: ½ in


BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1

Instrumentasi Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kendali

untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar para engineer dapat memantau dan mengendalikan kondisi di lapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para engineer dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985). Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengendali, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses dan dikendalikan secara manual atau disatukan dalam suatu ruang pengendali yang dikendalikan secara otomatis (Perry dan Green,1999). Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) : 1.

Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, kelembapan, titik embun, komposisi kimia, dan variabel lainnya.

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985): 1. Sensing Element / Elemen Perasa (Primary Element) Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

2. Elemen pengukur (measuring element) Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengendali. 3. Elemen pengendali (controlling element) Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi. 4. Elemen pengendali akhir (final control element) Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengendali ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikendalikan maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikendalikan. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (indicatorer). Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Peters dan Timmerhaus, 2004): 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine,1985): 1. Untuk variabel temperatur: Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

•

Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian

•

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

2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan •

Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

•

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

3. Untuk variabel tekanan •

Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

•

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

4. Untuk variabel aliran cairan •

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

•

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


Instrumentasi yang digunakan pada alat-alat proses dapat dilihat pada tabel dan gambar berikut : Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat

No.

Nama Alat

1.

Tangki Penyimpanan

2.

Mixer

3.

Reaktor

4.

Pompa

5.

Kondensor

6.

Reboiler

7.

Heater

8.

Kolom Distilasi

9.

Filter Press

10.

Kolom Ekstraksi

11.

Tangki Perendaman

Jenis Instrumen Level Indicator (LI) Temperature Indicator (TI) Level Controller (LC) Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) Level Controller (LC) Flow Controller (FC) Temperature Controller (TC) Pressure Indicator (PI) Temperature Controller (TC) Pressure Indicator (PI) Temperature Controller (TC) Pressure Indicator (LC) Temperature Controller (TC) Pressure Indicator (PI) Level Controller (LC) Pressure Controller (PC) Flow Controller (FC) Temperature Indicator (TI) Pressure Indicator(PI) Level Indicator (LI) Temperature Indicator (TI)


TI

LC

LI

Tangki Penyimpanan

Mixer

Air Pendingin

Steam TC

Produk Masuk

TC

Produk keluar

Produk Masuk

Produk keluar

PI

PI

Air Pendingin Bekas

Kondensat

Kondensor

Heater

TI FC

PI

PI

Blower

Kolom Ekstraksi

Gambar 6.1 Instrumentasi Alat-alat Proses pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrum Alginat


PC

FC

Pompa

Kompresor

Air Pendingin PC

LC

PC FC

TC

LC LC

TC

PI FC

Reaktor

Kolom Distilasi

Air pemanas

PI TC

LC

Umpan masuk Uap keluar

TC

Umpan masuk

Produk keluaran

Produk keluar

Rotary Dryer

Air pemanas keluar

Ekstraktor

Gambar 6.1 Instrumentasi Alat-alat Proses pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat (sambungan)


6.2

Keselamatan Kerja Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik,

oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi. Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain (Peters dan Timmerhaus, 2004): 1. Meningkatkan spesialisasi ketrampilan karyawan dalam menggunakan peralatan secara benar sesuai tugas dan wewenangnya serta mengetahui cara-cara mengatasi kecelakaan kerja. 2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud dapat meliputi : 

Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang tinggi dan bertanggung-jawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan pelatihan pembinaan kepribadian.



Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan.

3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Peters dan Timmerhaus, 2004) : 1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus seminimal mungkin. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik. 3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas. 4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin . 5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran. 6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya. 7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran. 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Natrium Alginat Dalam rancangan pabrik pembuatan natrium alginat, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut : 6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan Proses produksi natrium alginat, menggunakan reaktor yang beroperasi pada suhu 80-85°C dengan menggunakan bahan bakar minyak. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau peledakan yang berasal dari reaktor. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat menciptakan hal yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal. Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses. 2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang cukup untuk pemeriksaan. 3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran steam, dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak menggangu gerakan karyawan. 4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station setiap saat dalam keadaan siaga. 5. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydran untuk jarak tertentu.

Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :


1. Detektor kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas: a. Smoke detector adalah detector yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi asap dalam jumlah tertentu. b. Gas detector adalah detector yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar. c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini berupa: 

Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus (audible alarm).



Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh pandangan mata secara jelas (visible alarm).

2. Panel indikator kebakaran Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak di ruang operator.

6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut: 1. Helm 2. Pakaian dan perlengkapan pelindung 3. Sepatu pengaman 4. Pelindung mata 5. Masker udara 6. Sarung tangan 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring atau pemutus arus listrik otomatis lainnya. 2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan. 3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja. 4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. 5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan. 6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan. 7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan Upaya penjagaan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah : 1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik. 2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya seperti asam sulfat, NaOH, HCl, dan metanol, karyawan diharuskan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut. 3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat. 4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.


6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah : 1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh seperti reaktor, kolom distilasi, dan kolom ekstraktor. 2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan. 3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat. 4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. 5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja seperti mixer. Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan yaitu (Peters dan Timmerhaus, 2004): 1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi. 3. Setiap karyawan dibekali keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada. 4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan. 5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. 6. Melakukan pemeriksaan terhadap setiap pengendali secara priodik oleh petugas maintenance.


BAB VII UTILITAS Utilitas dalam suatu pabrik adalah sarana penunjang utama di dalam kelancaran

proses

produksi.

Agar

proses

produksi

tersebut

dapat

terus

berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada Pra–rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat ini meliputi : 1. Kebutuhan steam 2. Kebutuhan air untuk air proses dan air domestik 3. Kebutuhan bahan bakar 4. Kebutuhan listrik Basis perhitungan : 1 jam operasi 7.1

Kebutuhan Steam (Uap) Pada pengoperasian pabrik dibutuhkan uap sebagai media pemanas.

Kebutuhan uap pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat ini adalah : Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Nama Alat Reaktor I (R-201) Rotary Dryer (RD-201) Heater Kolom Distilasi (E-201) Ekstraksi Perendaman I Total

Jumlah Uap (kg/jam) 2574,6600 56598,3936 1411,9680 1055,0841 1824,6450 5404,1050

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 150 0C dan tekanan 4,76 bar. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 5404,1050 kg/jam. Tambahan untuk kebocoran (faktor keamanan) diambil sebesar 30% (Perry dan Green, 1999). Maka kebutuhan uap adalah : Total uap yang dihasilkan ketel = 1,3 x 5404,1050 kg = 7025,3365 kg Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali (Evans, 1978), sehingga kondensat yang digunakan kembali adalah : = 80% x 7025,3365 kg/jam Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 5620,2692 kg/jam

7.2

Kebutuhan Air Kebutuhan air pada pabrik pembuatan natrium alginat adalah : 1. Kebutuhan air tambahan untuk umpan ketel uap Air yang dibutuhkan = 7025,3365 - 5620,2692= 1405,0673 kg 2. Kebutuhan air pendingin Kebutuhan air pendingin adalah sebagai berikut: Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Nama Alat Reaktor II(R-210) Kondensor Kolom Distilasi-1 (E-321) Pendingin Destilasi Reboiler Destilasi Total

Jumlah Air (kg) 3021,1686 37779,1909 73,8817 1578,8900 42453,1292

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan di menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown. (Perry dan Green, 1999) Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc (T1 – T2)

(Perry dan Green, 1999)

Di mana: Wc = jumlah air masuk menara

= 42543,1292 kg/jam

T1 = temperatur air masuk

= 60°C

= 104°F

T2 = temperatur air keluar

= 25°C

= 77 °F

Maka, We = 0,00085 × 42543,1292 × (104 - 77) = 2165,1096 kg Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry dan Green, 1999). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002 × 42543,1292 = 84,9063 kg Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry dan Green, 1999). Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ditetapkan 5 siklus, maka: Wb =

We 2165,1096 = = 541,2774 kg S −1 5 −1

Sehingga air tambahan yang diperlukan

(Perry dan Green, 1999) = We + Wd + Wb = 2165,1096 + 84,9063 + 541,2774 = 2791,29324 kg

Pada proses dibutuhkan air sebagai air proses dan dibutuhkan air untuk berbagai hal yang lain sebagai berikut: 1. Kebutuhan air domestik dan kantor Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40–100 liter/hari (Metcalf dan Eddy, 1991). Diambil 100 liter/hari = 4,16 = 4 liter/jam ρair = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter Jumlah karyawan = 137 orang Maka total air domestik = 4,16 × 137 = 570 liter/jam × 1 kg/liter = 570 kg/jam 2. Kebutuhan air laboratorium Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 liter/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 1800 liter/hari = 75 kg/jam.

3. Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah Kebutuhan air untuk kantin dan rumah ibadah adalah 40 – 120 liter /hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 50 liter/hari = 2,05 liter/jam ρair = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter Pengunjung rata – rata = 100 orang. Maka total kebutuhan airnya = 2,05 × 100 = 200 liter/jam × 1 kg/liter = 205 kg/jam 4. Kebutuhan air poliklinik Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 1000 – 1500 ltr/hari. (Metcalf dan Eddy, 2003), Maka diambil 1200 ltr/hari = 50 kg/jam


Tabel 7.3 Pemakaian Air Domestik Nama Tempat

Jumlah Air (kg/jam)

Per kantoran Laboratorium Kantin dan tempat ibadah Poliklinik Total

570 75 205 50 900

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah: = 1405,0673 + 2791,2932 + 900 = 5096,3605 kg Sumber air untuk pabrik pembuatan natrium alginat ini berasal dari sungai yang ada di sekitar P. Bunyu, Kalimantan Timur. Kualitas air dapat diasumsikan sebagai berikut :

Tabel 7.4 Kualitas air sungai Parameter

Satuan

Kadar

Suhu

°C

26,6

Total Amonia (NH3-N)

mg/L

0,0005

Besi (Fe)

mg/L

0,42

Cadmium (Cd)

mg/L

0,023

Clorida (Cl)

mg/L

60

Mangan (Mn)

mg/L

0,028

Calcium (Ca)

mg/L

45

Magnesium (Mg)

mg/L

28

Oksigen terlarut (O2)

mg/L

5,66

Seng (Zn)

mg/L

>0,0004

Sulfat (SO4)

mg/L

42

Tembaga (Cu)

mg/L

0,01

Timbal (Pb)

mg/L

0,648

Hardness (CaCO3)

mg/L

95

Kekeruhan *

NTU

84,9

Sumber : Laporan Akhir Bidang Pengendalian Pencemaran Lingkungan, Bapedal Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

KALTIM, 2006. * nilai kekeruhan diperoleh dari Praswati dkk, laporan penelitian “Peningkatan Efisiensi Penggunaan Koagulan Pada Unit Pengolahan Air dengan sampel air sungai 7.3 Unit Pengolahan Air di Kaltim,” 2008 Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991): 1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi 7.3.1 Screening Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan screening adalah (Degremont, 1991): − Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas. − Memudahkan pemisahan dan penyingkiran partikel – partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai. Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

7.3.2 Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu). Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi proses koagulasi Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi : M3+ + 3H2O

M(OH)3

+ 3 H+

Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok – flok (flokulasi). Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) : Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O

2Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-

2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O

4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-

Reaksi koagulasi yang terjadi : 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 + 3CO2

Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3

Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanen menurut proses soda dingin berdasarkan reaksi berikut: (Degremont, 1991): CaSO4 + Na2CO3

Na2SO4 + CaCO3

CaCl4 + Na2CO3

2NaCl + CaCO3

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

= 5096,3605 kg

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 × 50 = 27 ppm

Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan

= 50.10-6 × 5096,3605 = 0,25482 kg

Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 5096,3605 = 0,1376 kg


7.3.3 Filtrasi Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air (Metcalf dan Eddy, 1991). Material yang digunakan sebagai medium filtrasi dapat bermacam–macam : pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan natrium alginat menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut : 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm). 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya antrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan permukaan luar pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm). 3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil / gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf dan Eddy, 1991). Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman–kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.


Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 857,27 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (2.10-6 × 900)/0,7 = 0,0026 kg/jam

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

Ca2+R + 2H+

2H+R + Mg2+

Mg2+R + 2H+

2H+R + Mn2+

Mn2+R + 2H+

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

CaSO4 + 2H+R

Mg2+R + H2SO4

MgSO4 + 2H+R

Mn2+R + H2SO4

MnSO4 + 2H+R

Perhitungan Kesadahan Kation : Air sungai mengandung kation Fe2+,Cd+2,Mn2+,Ca2+,Mg2+,Zn+2,Cu2+dan Pb+2 masing-masing 0,42 ppm, 0,023 ppm, 0,028 ppm, 45 ppm, 28 ppm, 0,0004 ppm, 0,01 dan 0,648 ppm (Tabel 7.4). 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 0,42 + 0,023 + 0,028 + 45 + 28 + 0,0004 + 0,01 + 0,648 = 74,1194 ppm / 17,1 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 4,3345 gr/gal Jumlah air yang diolah = 1405,0673 kg/jam =

1405,0673 kg/jam × 264,17 gal/m 3 997,045 kg/m 3

= 372,7871 gal/jam Kesadahan air = 4,3345 gr/gal × 372,7871 gal/jam × 24 jam/hari = 38780,0054 gr/hari = 38,78001 kg/hari Perhitungan ukuran Cation Exchanger : Jumlah air yang diolah = 372,7871 gal/jam = 6,2131 gal/menit Dari Tabel 12.4, Nalco Water Treatment (1988) diperoleh data–data sebagai berikut : -

Diameter penukar kation

= 2 ft

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

-

Jumlah penukar kation

= 1 unit

Volume Resin yang Diperlukan Total kesadahan air = 38,78001 kg/hari Dari Tabel 12.2, Nalco (1988) diperoleh : - Kapasitas resin

= 20 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 6 lb H2SO4/ft3 resin

Jadi, Kebutuhan resin

=

38,78001 kg/hari 30 kg/ft 3

= 1,939ft3/hari

Tinggi resin

=

1,939 3,14

= 0,6175 ft

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft

(Tabel 12.4, Nalco, 1988)

Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft3 Waktu regenerasi =

7,85 ft 3 × 20 kg/ft 3 = 4,0485 hari = 97,1635 jam 37,78001 kg/hari

Kebutuhan regenerant H2SO4

6 lb/ft 3 = 38,78001 kg/hari × 20 kg/ft 3 = 11,634 lb/hari = 5,27715 kg/hari = 0,2199 kg/jam


b. Penukar anion Penukar anion berfungsi untuk menukar anion negatif yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA–410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi: 2ROH + SO42ROH + Cl-

R2SO4 + 2OHRCl

+ OH-

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

Na2SO4 + 2ROH

RCl

NaCl

+ NaOH

+

ROH

Perhitungan Kesadahan Anion : Air sungai mengandung Anion Cl-, SO42-, CO32-, masing-masing 60 ppm, 42 ppm, dan 95 ppm (Tabel 7.4). 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 60 + 42 + 95 = 197 ppm / 17,1 = 11,5205 gr/gal Jumlah air yang diolah = 1405,0673 kg/jam =

1405,0673 kg/jam × 264,17 gal/m 3 997,045 kg/m 3

= 372,7871 gal/jam Kesadahan air

= 11,5205 gr/gal × 372,7871 gal/jam × 24 jam/hari = 103072,3545 gr/hari = 103,07235 kg/hari

Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 13.747,9606 gal/jam = 229,1327 gal/menit Dari Tabel 12.4 , Nalco (1988) diperoleh : - Diameter penukar anion

= 2 ft

- Luas penampang penukar anion

= 3,14 ft2

- Jumlah penukar anion

= 1 unit


Volume resin yang diperlukan : Total kesadahan air

= 103,07235 kg/hari

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

= 12 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 5 lb NaOH/ft3 resin

Jadi, 103,07235 kg/hari = 8,5894 ft3/hari 3 12 kg/ft 8,5894 Tinggi resin = = 2,7355 ft 3,14 Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Nalco, 1988)

Kebutuhan resin =

Volume resin Waktu regenerasi

= 2,5 ft x 3,14 ft2 = 7,85 ft3 7,85 ft 3 x 12 kgr/ft 3 = = 0,91392 hari = 21,9341 jam 103,07235 kg/hari

5 lb/ft 3 Kebutuhan regenerant NaOH = 103,07235 kg/hari x 12 kg/ft 3 = 42,9468 lb/hari = 0,8117 kg/jam 7.3.5 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 80°C supaya gas–gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas–gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.

7.4

Kebutuhan Listrik Perincian perencanaan kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut :


1.

Unit proses

= 14.550 hp

Tabel 7.4 perincian kebutuhan listrik pada unit proses No.

Pemakaian

Daya (hp)

1.

Motor

35

2.

Pompa

14.515

Total

2.

14.550

Unit utilitas

= 64,25 hp

Tabel 7.5 perincian kebutuhan listrik pada unit proses No.

Pemakaian

Daya (hp)

1.

Motor

25

2.

Pompa

15

Total

40

3.

Ruang kontrol dan laboratorium = 45 hp

4.

Bengkel

= 35 hp

5.

Penerangan dan perkantoran

= 40 hp

Total kebutuhan listrik = 14.550+ 40 + 45 + 35 + 40 = 14.710 hp × 0,7457 kW/hp = 10969,247 kW Efisiensi generator 80 %, maka: Daya output generator = 10969,247 / 0,8 = 13.711,5588 kW Dipakai 2 unit diesel generator AC 14 mW, 220-260 Volt, 50 Hz (1 unit cadangan) 7.5

Kebutuhan Bahan Bakar Kebutuhan bahan bakar adalah :

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

(Perry dan Green,1999)

Densitas solar


= 0,89 kg/l

Daya yang dibutuhkan = 13.711,5588 kW × 0,9478

btu/det det × 3600 kW jam

= 46784935,55 btu/jam Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah :


46784935,55 btu/jam kg × 0,45359 lb 19.860 btu/lb = 1.068,5387 kg/jam 1.068,5387 kg/jam = 0,89 kg/l = 1.200,6053 liter/jam =

2. Untuk bahan bakar ketel uap A. Total panas steam keluar Enthalpy saturated steam (150°C; 4,76 bar); Hv = 2.113,2 kJ/kg (Reklaitis, 1983) Maka panas keluar boiler = 7025,3365 kg/jam × 2.113,2 kJ/kg = (14845941,09 kJ/jam) / (1,05506 kJ/Btu) = 14071181,82 Btu/jam B. Panas yang masuk boiler B.1 Enthalpy condensat (150°C; 4,76 bar); Hl = 632,1 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Maka panas kondensat (150°C; 4,76 bar) masuk boiler = Massa kondensat × Hl = 5620,2692 kg/jam × 632,1 kJ/kg = 3552572,161 kJ/jam B.2 Panas air tambahan umpan boiler Jumlah air tambahan umpan boiler = 1405,0673 kg/jam = 78,0593 kmol/jam Total panas air tambahan =

  363,15 N ∑ H 2O  ∫ Cp(l ) dT    298,15

= (26,7356 kmol/jam) x [1,82964E+01 + 4,72118E-01(363,15-298,15) 1,33878E-03(363,15-298,15)2 + 1,31424E-06(363,15-298,15)3 kJ/kmol K] = (78,0593 kmol/jam)×(43,6886 kJ/kmol) = 3410,3013 kJ/jam Total panas masuk boiler = (3552572,161 + 3410,3013) kJ/jam Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 3555982,462 kJ/jam = 3370407,808 Btu/jam Maka total panas yang dibutuhkan boiler = Panas keluar – Panas masuk = (14071181,82 - 3370407,808) Btu/jam = 10700774,012 Btu/jam Efisiensi ketel uap = 75 % Panas yang harus disuplai ketel

= 10700774,012 Btu/jam / 0,75 = 14267698,6 Btu/jam

Nilai bakar solar

= 19.860 Btu/lbm


Jumlah bahan bakar = (14267698,6 Btu/jam) / (19.860 Btu/lbm) = 718,4138 lbm/jam × 0,45359 kg/lbm = 325,8653 kg/jam Kebutuhan solar boiler

=

325,8653 kg / jam 0,89 kg / ltr

= 366,14082 ltr/jam Total kebutuhan solar

7.6

= (366,14082+1.200,6053)ltr/jam =1.566,74612 ltr/jam

Spesifikasi Peralatan Utilitas

7.6.1 Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar yang terikut bersama air

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel Ukuran screening : Panjang Lebar Ukuran bar

= 2m = 2m

: Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Bar clear spacing : 20 mm Slope

: 30°

Jumlah bar

: 50 buah


7.6.2 Pompa Screening (PU-01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak sedimentasi (BS)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Commercial steel Kapasitas

: 0,0502 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.3 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut bersama air

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran

: Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Bahan kontruksi : Beton kedap air Kondisi operasi

: Temperatur 25 °C dan tekanan 1 atm

Bentuk

: Bak dengan dua daerah persegi panjang

Panjang

: 2 ft

Lebar

: 2 ft

Tinggi

: 8 ft

Waktu retensi

: 10,622 menit

7.6.4 Pompa Bak Sedimentasi (PU-02) Fungsi

: Memompa air dari bak sedimentasi ke Clarifier (CL)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1


: 0,052 ft3/s

Daya motor

: ½ 5hp

7.6.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi

: Tempat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi pelarutan : Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,5384 m3

Diameter

: 0,7704 m

Tinggi

: 1,1557m

Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: ½ hp

7.6.6 Pompa Alum [Al2(SO4)3] (PU-03) Fungsi

: Memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum (TP-01) ke clarifier (CL)

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1,834 x 10 −6 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02) Fungsi

: Tempat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi pelarutan : Temperatur 28 °C dan tekanan 1 atm Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,2489 m3

Diameter

: 0,6333 m

Tinggi

: 0,95 m

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: ½ hp

7.6.8 Pompa Soda Abu [Na2CO3] (PU-04) Fungsi

: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

Jenis

: Pompa injeksi



: 1 unit

Kapasitas

: 1,02 x 10-6 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.9 Clarifier (CL) Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi operasi

: Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas air

: 5,1194 m3

Diameter

: 1,8058 m

Tinggi

: 5,0182 m

Kedalaman air

: 6m

Daya motor

: ½ hp

7.6.10 Pompa Clarifier (PU-05) Fungsi

: Memompa air dari clarifier ke tangki filtrasi

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1


: 0,052ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.11 Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

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

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1,2797 m3


Diameter sand filter

: 0,9545 m

Tinggi sand filter

: 2,8635 m

Tebal tangki

: ¼

in

7.6.12 Pompa Tangki Filtrasi (PU-06) Fungsi

: Memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas-01

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,052 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.13 Menara Air/ Tangki Utilitas - 01 (TU-01) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 73,7117 m3

Diameter

: 4,271 m

Tinggi

: 5,1252 m

Tebal dinding

: ¼ in

7.6.14 Pompa Cation Exchanger (PU-07) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas-01 ke cation exchanger Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0138 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.15 Tangki Pelarutan H2SO4 (TP-03) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat.

Bentuk


Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Kondisi pelarutan : temperatur 28°C dan tekanan 1 atm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2,9823 m3

Diameter

: 1,5059 m

Tinggi

: 2,0079 m

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: ½ hp

7.6.16 Pompa H2SO4 (PU-10) Fungsi

: Memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke penukar kation (cation exchanger)

Jenis

: Pompa injeksi


: 1 unit

Kapasitas

: 2 x 10-6 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.17 Penukar Kation / Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan : Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm Jumlah

: 1 unit

Resin yang digunakan : IRR-122 Silinder

Tutup

: - Diameter

: 0,6096m

- Tinggi

: 3 ft

- Tebal

: 1/8 in

: - Diameter

: 2 ft

- Tinggi

: 0,5 ft

- Tebal

: 1/8 in

7.6.18 Pompa Cation Exchanger (PU-11) Fungsi

: Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0138 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.19 Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida [NaOH] (TP-04) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–283 grade C

Kondisi pelarutan


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 9,6248 m3

Diameter

: 2,139 m

Tinggi

: 3,2085 m

Tebal

: ¼ in

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: 19 hp

7.6.20 Pompa NaOH (PU-12) Fungsi

: Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan ke penukar anion (anion exchanger)

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 5,2 x 10-6 ft3/s

Daya motor

: 1/2 hp

7.6.21 Penukar Anion / Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk



Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan : Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm Jumlah

: 1 unit

Resin yang digunakan : IRA-410 Silinder

Tutup

: - Diameter

: 2 ft

- Tinggi

: 3 ft

- Tebal

: 1/8 in

: - Diameter

: 2 ft

- Tinggi

: 0,5 ft

- Tebal

: 1/8 in

7.6.22 Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi

: Memompa air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0138 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.23 Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283, Grade C

Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 203,2076 m3

Silinder

: - Diameter

: 5,558 m

- Tinggi

: 8,3369 m

- Tebal

: ½ in

Tutup

: - Diameter

: 5,558 m

- Tinggi

: 1,3895 m

- Tebal

: ½ in

7.6.24 Pompa Deaerator (PU-17) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Memompa air dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: Pompa rotari tipe internal-gear pump

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0069 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.25 Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa air

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 14071181,82 kj/jam

Panjang tube

: 30 ft

Diameter tube

: 3 in

Jumlah tube

: 153 buah

7.6.26 Pompa Air Pendingin (PU-08) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas (TU-01) ke titik temu air pendingin dari cooling tower

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0275 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.6.27 Pompa Tangki Utilitas-01 (PU-09) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas-01 ke tangki utilitas-02

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,00887 ft3/s

Daya motor

: ½ hp


7.6.28 Tangki Utilitas -02 (TU-02) Fungsi

: Menampung air yang telah diolah untuk keperluan air domestik

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 26,03246 m3

Diameter

: 2,80373 m

Tinggi

: 4,2056 m

Tebal dinding

: ¼ in

7.6.29 Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]

Bentuk


Bahan konstruksi

: Plate Steel SA–167, Tipe 304

Kondisi pelarutan


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00257 m3

Diameter

: 0,18525 m

Tinggi

: 0,27788 m

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: ½ hp

7.6.30 Pompa Kaporit (PU-14) Fungsi

: Memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas-02

Jenis

: Pompa injection

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 32.10-8 ft3/s

Daya motor

: 0,5 hp


7.8.31 Pompa Air Domestik (PU-15) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas -02 ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,00887 ft3/s

Daya motor

: 1 hp

7.8.32 Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 60°C menjadi 28°C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–53 Grade B

Kondisi operasi

: Suhu air masuk menara = 60°C = 140°F Suhu air keluar menara = 28°C = 82,4°F

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 43,1768m3/jam

Luas menara

: 182,496 ft2

Daya fan

: 0,7377 hp

Tinggi menara

: 2,5058 m

7.8.33 Pompa Menara Pendingin Air (PU-16) Fungsi

: Memompa air pendingin dari menara pendingin air (CT) ke unit proses pendingin air

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 6 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,4183ft3/s

Daya motor

: 2 hp

7.8.34 Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: Menampung bahan bakar solar sebelum didistribusikan ke ketel uap dan generator

Bentuk



Bahan konstruksi


Kondisi operasi


Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 225,6048 m3

Diameter

: 6,209 m

Tinggi

: 7,4508m

Tebal dinding

: ½ in

7.8.35 Pompa Bahan Bakar untuk Ketel Uap (PU-18) Fungsi

: Memompa solar dari tangki bahan bakar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0036 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.8.36 Pompa Bahan Bakar untuk Generator (PU-19) Fungsi

: Memompa solar dari tangki bahan bakar ke generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,0118 ft3/s

Daya motor

: ½ hp

7.8.37 Bak Penampungan (BP) Fungsi

: Tempat menampung air buangan sementara

Jumlah

: 2 unit

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Waktu penampungan air buangan : 15 hari Kondisi operasi


Volume

: 2.316,8044 m3

Panjang bak

: 16,6716 m

Lebar bak

: 8,3358 m

Tinggi bak

: 16,6716 m


7.8.38 Bak Pengendapan Awal (TS-01) Fungsi

: Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan

Jumlah

: 1 unit

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Waktu tinggal air

: 2 jam

Kondisi operasi


Volume

: 115,3769 m3

Panjang bak

: 6,1336 m

Lebar bak

: 3,0668 m

Tinggi bak

: 6,1336 m

7.8.39 Bak Netralisasi (TN) Fungsi

: Tempat menetralkan pH air limbah

Jumlah

: 1 unit

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Waktu tinggal air

: 1 hari = 24 jam

Kondisi operasi


Volume

: 347,5207 m3

Panjang bak

: 8,8580 m

Lebar bak

: 4,4290 m

Tinggi bak

: 8,8580 m

7.8.40 Tangki Aerasi (TA) Fungsi

: Tempat mengolah air limbah dengan menggunakan sistem Activated Sludge

Jumlah

: 1 unit

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Waktu tinggal aerator : 38,574 hari Kondisi operasi


Volume

: 16.872,2799 m3

Panjang tangki aerasi : 15 m Lebar tangki aerasi

: 10 m

Tinggi tangki aerasi

: 112,9819 m


7.8.41 Tangki Sedimentasi (TS) Fungsi

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

Jumlah

: 1 unit

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Waktu tinggal air

: 2 jam

Kondisi operasi


Kecepatan overflow maksimum : 33 m3/m2.hari Volume tangki

: 140,1438 m3

Luas tangki

: 51,166 m3

Diameter tangki

: 8,0734 m

Kedalaman tangki

: 2,7390 m

7.8.42 Generator Listrik (GEN) Fungsi

: Menghasilkan energi listrik untuk kebutuhan unit-unit proses, unit-unit utilitas, ruang kontrol dan laboratorium, bengkel, penerangan dan perkantoran, serta perumahan karyawan

Jenis

: Generator AC

Jumlah

: 2 unit

Bahan bakar

: solar

Daya listrik

: 14 mW, 220-260 Volt, 50 Hz


BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Susunan peralatan dan fasilitas dalam rancangan proses merupakan syarat penting dalam mempersiapkan biaya sebelum mendirikan pabrik atau untuk design yang meliputi design perpipaan, fasilitas bangunan fisik, tata letak peralatan dan kelistrikan. Lokasi suatu pabrik merupakan bagian penting untuk mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik. Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut : a. Kemampuan untuk melayani konsumen dengan memuaskan b. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan harganya sampai di tempat cukup murah c. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan Oleh karena itu, pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor primer dan faktor sekunder.

A. Faktor Primer / Utama Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik yaitu meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitasnya. Yang termasuk dalam faktor utama adalah (Peter dan Timmerhaus, 2004) : 1. Letak pasar Pabrik yang letaknya dekat dengan pasar dapat lebih cepat melayani konsumen, sedangkan biayanya juga lebih rendah terutama biaya angkutan. 2. Letak sumber bahan baku Idealnya, sumber bahan baku tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat.


Hal – hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah : a. Lokasi sumber bahan baku b. Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut dapat diandalkan pengadaannya c. Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasinya d. Harga bahan baku serta biaya pengangkutan e. Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain 3. Fasilitas pengangkutan Pertimbangan – pertimbangan kemungkinan untuk pengangkutan bahan baku dan produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai dan laut dan juga angkutan melalui udara yang sangat mahal. 4. Tenaga kerja Tersedianya

tenaga

kerja

menurut

kualifikasi tertentu

merupakan

faktor

pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled labor di daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain diperlukan peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik. 5. Pembangkit tenaga listrik Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang dekat dengan sumber tenaga listrik.

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


3. Fasilitas servis Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil yang tidak memiliki bengkel sendiri. Perlu dipelajari adanya bengkel–bengkel di sekitar daerah tersebut yang mungkin diperlukan untuk perbaikan alat–alat pabrik. Perlu juga dipelajari adanya fasilitas layanan masyarakat, misalnya rumah sakit umum, sekolah–sekolah, tempat–tempat ibadah, tempat–tempat kegiatan olahraga, tempat–tempat rekreasi, dan sebagainya. Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani sendiri walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan daya tarik bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan mental sehingga efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan. 4. Fasilitas finansial Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar modal, bursa, sumber–sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan lembaga keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk memberikan kemudahan bagi suksesnya usaha pengembangan pabrik. 5. Persediaan air Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang kemungkinan diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), atau air laut. 6. Peraturan daerah setempat Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain. 7. Masyarakat daerah Sikap, tangggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan pabrik di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu dijaga dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangan kepada masyarakat. 8. Iklim di daerah lokasi Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini berhubungan dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk. Disamping itu, Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan. Keaktifan kerja karyawan dapat meningkatkan hasil produksi. 9. Keadaan tanah Sifat–sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal ini berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat–alat, bangunan gedung, dan bangunan pabrik. 10. Perumahan Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih membuat kerasan para karyawan juga dapat meringankan investasi untuk perumahan karyawan. 11. Daerah pinggiran kota Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik. Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah lokasi di pinggiran kota antara lain : − Upah buruh relatif rendah − Harga tanah lebih murah − Servis industri tidak terlalu jauh dari kota

8.1

Lokasi Pabrik Secara geografis, penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan serta

kelangsungan dari suatu industri kini dan pada masa yang akan datang karena berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di sekitar lokasi pabrik (Timmerhause, 2004). Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan DMC ini direncanakan berlokasi di daerah Pulau Bunyu, Kalimantan Timur. Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah : a. Bahan baku Bahan baku direncanakan diperoleh dari pabrik disekitarnya Pulau Bunyu. Misalnya metanol diperoleh dari PT. Medco. Selain itu, bahan baku rumput laut juga dapat diperoleh dari petani rumput laut yang ada di Pulau Bunyu, Kalimantan Timur. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

b. Transportasi Pembelian bahan baku dan penjualan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan industri gas, yang telah memiliki sarana pelabuhan dan pengangkutan darat sehingga pembelian bahan baku dan pelemparan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. c. Pemasaran Kebutuhan natrium alginat terus menunjukan peningkatan dari tahun ke tahun dengan semakin banyaknya industri kimia berbasis natrium alginat sehingga pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. Letak pulau Bunyu yang terletak di Laut Sulawesi sangat strategis karena dekat dengan lokasi pemasaran seperti China, Korea, Taiwan. Selain itu daerah ini merupakan daerah industri sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau kepada pabrik lain yang ada di Indonesia. d. Kebutuhan air Air yang dibutuhkan dalam proses diperoleh dari sungai yang ada di Pulau Bunyu yang mengalir di sekitar pabrik untuk proses, sarana utilitas dan keperluan rumah tangga e. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang paling penting. Pembangkit listrik utama untuk pabrik adalah menggunakan generator diesel yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina. Selain itu, kebutuhan tenaga listrik juga dapat diperoleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) Pulau Bunyu, Kalimantan Timur. f. Tenaga kerja Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para pencari kerja. Tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan baik yang terdidik maupun yang belum terdidik. g. Biaya untuk lahan pabrik Lahan yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang terjangkau.


h. Kondisi Iklim dan Cuaca Seperti daerah lain di Indonesia, maka iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Pada setengah bulan pertama musim kemarau dan setengah bulan kedua musim hujan. Walaupun demikian perbedaan suhu yang terjadi relatif kecil. i.

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

j.

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

8.2

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

komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Disain yang rasional harus memasukkan unsur lahan proses, storage (persediaan) dan lahan alternatif (areal handling) dalam posisi yang efisien dan dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut : a. Urutan proses produksi. b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang. c. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, steam proses, tenaga listrik dan bahan baku d. Pemiliharaan dan perbaikan. e. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja. f. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. g. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

h. Masalah pembuangan limbah cair. i.

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

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

8.3

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

Tabel 8.1 berikut ini : Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah No

Jenis areal

Luas (m2)

1

Area Proses

2.000

2

Pos Keamanan

50

3

Areal Bahan Baku

500

4

Areal Produk

300

5

Gudang Peralatan

150

6

Parkir

200

7

Ruang Boiler

200

8

Unit Pembangkit Listrik

150

9

Bengkel

200

10

Unit Pengolahan Air

2.000

11

Unit Pengolahan Limbah

1.000


12

Perkantoran

200

13

Perpustakaan

60

14

Taman

300

15

Kantin

80

16

Laboratorium

60

17

Poliklinik

60

18

Areal Perluasan

2.500

19

Sarana Olahraga

150

20

Ruang Kontrol

100

21

Stasiun Operator

150

22

Unit Pemadam Kebakaran

50

23

Tempat Ibadah

60

24

Areal Antar Bangunan

1.200

25

Jalan

1.000

26

Perumahan Karyawan

4.500

Total

17.220


Keterangan

No

2

9 3

5

4

6 10

1

Area Proses

2

Pos Keamanan

3

Areal Bahan Baku

4

Areal Produk

5

Gudang Peralatan

6

Parkir I

7

Ruang Boiler

8


9

Bengkel

1 7

10 Unit Pengolahan Air Jalan Raya

11

11 Unit Pengolahan Limbah SUNGAI

8 22 19

12 Parkir II 13 Perkantoran 14 Perpustakaan

12 23

17

15 Taman I 16 Kantin

13

17 Laboratorium 24 20

18

21

14

25

15

16

18 Poliklinik 19 Areal Perluasan 20 Sarana Olahraga 21 Taman II

26

22 Ruang Kontrol 23 Stasiun Operator Tanpa Skala

N W

E

24 Unit Pemadam Kebakaran 25 Tempat Ibadah 26 Perumahan Karyawan

S

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Natrium Alginat Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

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

efektivitas

dalam

peningkatan

kemampuan

perusahaan

dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur dan baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada, secara otomatis organisasi akan berkembang (Madura, 2000). 9.1

Organisasi Perusahaan Perkataan organisasi, berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat, anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : “Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih” (Siagian,1992). Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata

organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi (Sutarto, 2002) yaitu: 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992): 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsionil 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.1.1 Bentuk Organisasi Garis Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal, dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : 1. Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu tangan 2. Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali 3. Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu : 1. Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran 2. Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter 3. Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak mempunyai bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 1. Pembagian tugas-tugas jelas 2. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin 3. Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsifungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 1. Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya 2. Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah : 1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya 2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah : 1. Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan 2. Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang sukar diharapkan 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Siagian,1992). Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat menggunakan bentuk organisasi garis. 9.2

Manajemen Perusahaan Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen. Dengan kata lain bahwa manajemen bertindak memimpin, merencanakan, menyusun, mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian,1992).


Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktorfaktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992). Pada perusahaan menengah, manajemen dibagi dalam tiga kelas (Siagian,1992), yaitu: 1. Top manajemen 2. Middle manajemen 3. Operating manajemen Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syaratsyarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000), yaitu: 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan yang diambil 7. Berjiwa besar


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

Perusahaan Perorangan

2.

Persekutuan dengan Firma

3.

Persekutuan Komanditer

4.

Perseroan Terbatas

5.

Koperasi

6.

Perusahaan Negara

7.

Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha dalam Pra rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya. Syarat-syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah :

1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit Rp.20.000.000,- (dua puluh juta rupiah) atau 25 % dari modal dasar, tergantung mana yang lebih besar dan harus telah ditempatkan dan telah disetor Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan 4. Pengumuman dalam tambahan berita Negara Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

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

9.4

Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab

9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS (Sutarto,2002) : 1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali 9.4.2 Dewan Komisaris Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah : 1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan 2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham 3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur secara berkala 4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas Direktur Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.4.3 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris. Adapun tugas-tugas Direktur adalah : 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjian-perjanjian dengan pihak ketiga 5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Teknik dan Produksi, Manajer Umum dan Keuangan, Manajer R&D (Research and Development). 9.4.4 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah surat-menyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu Direktur dalam menangani administrasi perusahaan. 9.4.5 Manajer Teknik dan Produksi Manajer teknik dan produksi bertanggung jawab langsung kepada direktur. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan operasi pabrik baik proses maupun teknik. Manajer ini dibantu oleh dua supervisor, yaitu supervisor teknik dan supervisor produksi.


9.4.6 Manajer Umum dan Personalia Manajer umum dan keuangan bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam mengawasi dan mengatur keamanan, humas serta personalia. Dalam menjalankan tugasnya manajer umum dan personalia dibantu oleh dua supervisor yaitu supervisor umum dan supervisor personalia.

9.4.7 Manajer Keuangan dan Marketing Manajer keuangan dan marketing langsung kepada direktur dalam usaha pengembangan dibidang promosi produk, penjualan produk serta pembukuan kas perusahaan dan lainnya . Dalam menjalankan tugasnya manajer keuangan dan marketing dibantu oleh dua supervisor yaitu supervisor marketing dan supervisor keuangan.

9.5

Sistem Kerja Pabrik pembuatan natrium alginat ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi tiga

golongan, yaitu : 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 45 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah:

Senin – Kamis -

Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat

-


Jum’at -


-

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-



Sabtu -


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

: Pukul 08.00 – 16.00 WIB

b. Shift II

: Pukul 16.00 – 00.00 WIB

c. Shift III

: Pukul 00.00 – 08.00 WIB

Karyawan shift bekerja secara bergiliran. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik maka karyawan shift dibagi menjadi empat tim dimana tiga tim kerja dan satu tim istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan akan mendapatkan libur setelah setelah tiga kali shift.

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift Senin dan Selasa

Rabu dan Kamis

Jumat dan Sabtu

Minggu dan Senin

A

I

II

LIBUR

III

B

II

LIBUR

III

I

C

LIBUR

III

I

II

D

III

I

II

LIBUR

Hari Tim

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


9.6

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

Juml

Pendidikan

ah

Direktur

1

Teknik Kimia (S1)

Dewan Komisaris

2

Sekretaris

2

Akutansi (S1)/ Kesekretariatan (D3)

Manajer Teknik dan Produksi

1

Teknik Kimia (S2)

Manajer Keuangan dan Marketing

1

Ekonomi/Manajemen (S2)

Manajer Umum dan Personalia

1

Hukum/Teknik Industri (S2)

Supervisor Marketing

1

Ekonomi/Akuntansi (S1)

Supervisor Keuangan

1


Supervisor Produksi

1

Teknik Kimia (S1)

Supervisor Teknik

1

Teknik Mesin (S1)

Supervisor Umum

1

Teknik Kimia (S1)

Supervisor Personalia

1

Psikologi / Manajemen (S1)

Kepala Seksi Lab/R&D

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Proses

4

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Utilitas

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Mesin Instrumentasi

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Listrik

1

Teknik Elektro (S1)

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Pembelian/Pembayaran

1

Manajemen (S1)

Kepala Seksi Pembukuan

1

Akuntansi (S1)

Kepala Seksi Penjualan

1

Ekonomi/Akuntansi (S1)

Kepala Seksi Promosi

1

Teknik Kimia/Industri (S1)

Ekonomi/Teknik (S1) atau Seluruh Disiplin Ilmu


Kepala Seksi Humas

1

Ilmu Komunikasi (S1)

Kepala Seksi Keamanan

1

Pensiunan ABRI

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya…….................(lanjutan) Jabatan

Juml

Pendidikan

ah Kepala Seksi Penerimaan/Pembinaan

1

Psikologi / Manajemen (S1)

Kepala Seksi Penggajian

1


Karyawan Proses

20

Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)

5

MIPA Kimia (S1)/Kimia Analis (D3)

Karyawan Utilitas

5

Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)

Karyawan Unit Pembangkit Listrik

5

Teknik Elektro/Mesin

Karyawan Instrumentasi Pabrik

5

Teknik Instrumentasi Pabrik (D4)

Karyawan Pemeliharaan Pabrik

5

Teknik Mesin(S1)/Politek. Mesin (D3)

Karyawan

Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D

Karyawan Bag.

Akutansi/Manajemen (D3)

Pembelian/Pembayaran

5

Karyawan Bag. Pembukuan

3

Manajemen Informatika (D3)

Karyawan Bag. Penjualan

3


Karyawan Bag. Humas

3


Karyawan Promosi

3

Manajemen Pemasaran (D3)

Petugas Keamanan

10

SLTP/STM/SMU/D1

Karyawan Penggajian

3


Dokter

1

Kedokteran (S1)

Perawat

2

Akademi Perawat (D3)

Petugas Kebersihan

5

SLTP/SMU

Supir

3

SMU/STM

Jumlah

117


9.7

Fasilitas Tenaga Kerja Selain upah resmi, perusahaan juga memberikan beberapa fasilitas kepada setiap

tenaga kerja antara lain: 1. Fasilitas cuti tahunan 2. Tunjangan hari raya dan bonus 3. Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga/ ahli waris tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar tempat kerja 4. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma 5. Penyediaan sarana transportasi/ bus karyawan 6. Penyediaan kantin, tempat ibadah, dan sarana olah raga 7. Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, pelindung mata, dan sarung tangan) 8. Fasilitas kendaraan untuk para manager dan bagi karyawan pemasaran dan pembelian 9. Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu tahun sekali 10. Bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh karyawan yang berprestasi


STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN PABRIK PEMBUATAN NATRIUM ALGINAT RUPS Keterangan Garis Komando

DEWAN KOMISARIS

Garis Koordinasi

DIREKTUR

SEKRETARIS

MANAJER KEUANGAN & MARKETING

SUPERVISOR MARKETING

KASIE PROMOSI

KASIE PENJUALAN

MANAJER TEKNIK DAN PRODUKSI

SUPERVISOR KEUANGAN

KASIE PEMBUKUAN

SUPERVISOR PRODUKSI

KASIE PEMBELIAN/ PEMBAYARA

KASIE PROSES

KASIE UTILITAS

KASIE LAB/ R&D

MANAJER UMUM DAN KEUANGAN

SUPERVISOR TEKNIK

KASIE MESIN INSTRUMENTASI

KASIE LISTRIK

KASIE PEMELIHARAAN PABRIK

SUPERVISOR UMUM

KASIE KEAMANAN

KASIE HUMAS

KARYAWAN Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat


SUPERVISOR PERSONALIA

KASIE PENERIMAAN/ PEMBINAAN KARYAWAN

KASIE PENGGAJIAN

BAB X ANALISA EKONOMI Untuk

mengevaluasi

kelayakan

berdirinya

suatu

pabrik

dan

tingkat

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

10.1

Modal Investasi Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai

menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari : 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari: 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Modal investasi tetap langsung ini meliputi: -

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan dan sarana

-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp 371.551.274.166,81

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

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal biaya legalitas

-

Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)

Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp 181.884.928.013,85

Maka total modal investasi tetap ( MIT) adalah MIT = MITL + MITTL = Rp 371.551.274.166,81 + Rp 181.884.928.013,85 = Rp 553.436.202.180.66


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

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

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

-

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

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

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Pada perhitungan Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 377.695.339.500,42 Total Modal Investasi

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 553.436.202.180.66+ 377.695.339.500,42 = Rp 931.131.541.601,08

Modal investasi berasal dari: -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total Modal sendiri adalah Rp 558.678.925.000,62

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total Pinjaman bank adalah Rp 372.452.616.600,33


10.2

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

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

Gaji tetap karyawan

-

Bunga pinjaman bank

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan industri

-

Biaya administrasi umum

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan

-

Biaya hak paten dan royalti

-

Biaya asuransi

-

Pajak Bumi dan Bangunan (PBB)

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap (FC) adalah sebesar Rp 380.812.276.000,75

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

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

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

-

Biaya variabel lainnya Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel (VC) adalah

sebesar Rp 455.996.371.800,00 Maka, biaya produksi total

= Biaya Tetap (FC) + Biaya Variabel (VC) = Rp 380.812.276.000,75 + Rp 455.996.371.800,00 = Rp 836.808.647.800,75


10.3

Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk natrium alginat (produk utama)

dan campuran asam alginat-natrium alginat

(produk samping) sebesar

Rp

957.825.051.200,- . Maka laba atas penjualan adalah sebesar = Rp 957.825.051.200,00 – Rp 836.808.647.800,75 = Rp 121.016.403.400,75 10.4

Bonus Perusahaan Sesuai fasilitas tenaga kerja dalam pabrik pembuatan natrium alginat, maka

perusahaan memberikan bonus 0,5% dari keuntungan perusahaan yaitu = 0,005 x Rp 121.016.403.400,75 = Rp 605.082.017,32 10.5

Perkiraan Rugi/Laba Usaha

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1

Laba sebelum pajak (bruto)

= Rp 120.411.321.383,43

2. Pajak penghasilan (PPh)

= Rp 33.884.592.950,71

3. Laba setelah pajak (netto)

= Rp 87.131.810.450,04

10.6

Analisa Aspek Ekonomi

10.6.1 Profit Margin (PM) Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM =

Rp 121.016.403.400,75 × 100 % Rp 957.825.051.200,-

PM = 12,63 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 12,63 %, maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

10.6.2 Break Even Point (BEP)


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

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp 380.812.276.000,75 × 100 % Rp 957.825.051.200,00 − Rp 455.996.371.800,00

= 75,02 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 75.02 %× 5.000 ton/tahun = 3.294,21 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 75,02 % x Rp 957.825.051.200,00 = Rp 731.015.143.754,22

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

=

ROI =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

Rp 87.131.810.450,04 × 100 % Rp 931.131.541.601,08

ROI = 13,54 % Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah: •

ROI ≤ 15 %

: resiko pengembalian modal rendah.

•

15 ≤ ROI ≤ 45 %

: resiko pengembalian modal rata-rata

•

ROI ≥ 45 %

: resiko pengembalian modal tinggi

Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 13,54%; sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.

10.6.4 Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas penuh setiap tahun. POT =

1 × 1 Tahun ROI

POT =

1 × 1 Tahun 13,54 %

POT = 6,53 Tahun Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 6,53 tahun operasi. 10.6.5 Return on Network (RON) Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 87.131.810.450,04 × 100 % Rp 558.678.925.000,62

RON = 25,07 %

10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 24,69%, sehingga secara ekonomi pabrik akan menguntungkan karena IRR lebih besar dari bunga deposito bank saat ini sebesar 16 % / tahun (Bank Mandiri, 2008).


BAB XI KESIMPULAN Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Natrium Alginat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Kapasitas rancangan pabrik direncanakan 5.000 ton / tahun 2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) 4. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dengan jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 117 orang 5. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 17.220 m2 5. Analisa ekonomi : 

Modal Investasi

: Rp 931.131.541.601,08



Biaya Produksi

: Rp 836.808.647.800,75



Hasil Penjualan

: Rp 957.825.051.200,00



Laba Bersih

: Rp 121.016.403.400,75



Profit Margin

: 12,63 %



Break Event Point

: 75,02 %



Return of Investment

: 13,54 %



Pay Out Time

: 6,53 tahun



Return on Network

: 25,07 %



Internal Rate of Return

: 24,69 %

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


DAFTAR PUSTAKA Anonim 1,2009, “Kalimantan Timur”, www.Regional InvestmentIndonesia.com Anonim 2, 2007, “Chemichal Properties”, www.casno.com. Anonim 3, 2007, “UNEP Publication Project”, www.chem.unep.ch/irptech/sids/pdf. Anonim 4, 2007, “Air Properties”, www.universalindustry.com. Anonim 5, 2007, “Engineering Tools Boxes”, www.oecdsids.com. Anonim 6, 2007, “Material Sciense Data Sheet”, www.msds.com. Anonim 7,1997, “Sodium Alginat”, FAO Corporate Document Repository, www.fao.org Anonim 8, 2008, “Sodium Alginat”, www.bmscn.com Anonim 9, 2006, “Undang-undang Republik Indonesia No 1 tahun 1970 tentang Keselamatan Kerja”, www. Depnakertrans.go.id. Anonim 10,tanpa tahun, “Rumput Laut Lezat dan Menyehatkan”, www.rumputlaut.org Anonim 11, 2008, “Alginic Acid”, www.bmscn.com Anonim 12, 2008, “Alginate Production Methodes”, www.SEAPlant.net Anonim 13, 2002, “Biji Kelor sebagai Penjernih Air Sungai”, www.suara merdeka.com Anonim 14, tanpa tahun, “Sodium Alginate (Gelling agent, Stabilizer,Thickener)”, www.additivesinfood.info Anonim 15, 2006, www.wikipedia.com. Anonim 16, 2009, “Info Kurs”, www.BNI.comZ Anonim 17,2008, “ Asuransi Sosial” http://www.konsultanasuransi.com/files/Materi_10_(Asuransi_Sosial).pdf

.

Bapedal, 2006, “Laporan Akhir Bidang Pengendalian Pencemaran Lingkungan”, Kalimantan Timur. Bank Mandiri, 2008, ”Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha”, Jakarta. Beckart

Environmental Inc, 2004, “Bioprocessing Using Activated Sludge” http://www.beckart.com.

Brownell, L.E., Young E.H., 1959, “Process Equipment Design”, Wiley Eastern Ltd.New Delhi. Budi, 2009, “Solar Industri Non Subsidi”, HSD Solar Industri blog Considine, Douglas M., 1985, “Instruments and Controls Handbook”, Edisi-3, Mc.Graw-Hill, Inc USA,. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fessenden, 1992, “Kimia Organik”, Jilid-1, Penerbit Erlangga, Jakarta. Fisher, 1977, “Control Valve Handbook”, Edition-2, Fisher Control Company, Marshalltown, Iowa, USA. Foust,A.S, 1980, “Principles of Unit Operation”, John Wiley and Sons, London. Gale, Thompson, 2008, “Business Services Industry”, ICIS News, www.icis.com. Geankoplis, C.J., 1993, “Transport Process and Unit Operation”, Edisi ketiga, PrenticeHall,Inc., New York. Hartono,Widya,.2009, “Ekstraksi Natrium Alginat dari Sarggassum filipendula (Kajian Konsentrasi Na2CO3 dan Suhu)”, www.widya hartono.blog Istini,Sri.,dkk,1985, “Manfaat dan Pengolahan Rumput Laut”, FAO Corporate Document Repository, www.fao.org Kadi, Achmad.,tanpatahun, “Beberapa Catatan Kehadiran Marga Sargassum di Perairan Indonesia”, Pusat Penelitian Oseanografi LIPI.pdf Kern, D.Q, 1965, “Process Heat Transfer”, McGraw-Hill Book Company, New York. Lyman. 1982, “HandBook of Chemical Property Estimation Methods”, New York, John Wiley and Sons Inc. Manulang, M. 1988, “Dasar-dasar Marketing Modern”, Edisi 1, Penerbit Liberty, Yogyakarta. Metcalf & Eddy, 1991, “Wastewater Engineering, Treatment & Reuse”, Edisi-4, McGraw-Hill Book Company, New Delhi. McCabe, Warren L., Julian C. Smith, dan Peter Harriott, 1999, “Operasi Teknik Kimia”, Jilid 1 & 2, Penerbit Erlangga, Jakarta. Montgomery, Douglas C., 1992, “Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji”, Terjemahan, Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang, Kuala Lumpur. Nalco, 1988, “The Nalco Water Handbook”, 2nd Edition, McGraw-Hill Book Company, New York. NIST, 2006, “Standard Reference Data Program”, www.webbook.nist.gov/chemistry. Nugroho, Setio Sapto., 2008, Undang – Undang RI No.36 Tahun 2008 tentang Perubahan Keempat atas UU No.7 Tahun 1983 tentang Pajak Penghasilan, SEKRETARIAT NEGARA REPUBLIK INDONESIA Kepala Biro Peraturan Perundang-undangan Bidang Perekonomian dan Industri Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Othmer, D.F. dan Kirk, R.E., 1967, ”Encyclopedia of Chemical Engineering Technology”, John Wiley and Sons Inc., New York. Perry, Robert H. dan Dow W. Green, 1999, “Chemical Engineering HandBook”, 7th Edition, McGraw-Hill Book Company, New York. Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineer”, 5th Edition, International Edition, Mc.Graw-Hill, Singapore. PT. Bratachem chemical, 2008, “Price Product List”, Jakarta Rasyid,Abdullah.,2008 , “Ekstraksi Natrium Alginat dari Turbinaria deccurens Asal Perairan Otangala (Sulawesi Utara)” www.20080903753-MAK2-1. Pusat

Penelitian Oseanografi LIPI.pdf

Reid, Robert C., John M. Prausnitz, dan Bruce E. Poling, 1987, “The Properties of Gases and Liquids”, 4th Edition, R.R. Donneley & Sons Company, New York. Reklaitis,G.V., 1983, “Introduction to Material and Energy Balance”, McGraw-Hill Book Company, New York. Riyanto,Rudi.,2007, “Industri Alginat (Peluang dan Potensinya)” www.kabarindonesia.com Rusjdi, Muhammad., 2004, “PPN dan PPnBM: Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak atas Barang Mewah”, PT Indeks Gramedia, Jakarta. Seborg, Dale., Edgar, Thomas., Mellichamp, Duncan., 2004, “Process Dynamics and Control”, Second Edition, John Wiley & Sons Inc, USA. Siagian, Sondang P., 1992, ”Fungsi-fungsi Manajerial”, Offset Radar Jaya, Jakarta. Schweitzer, Philip. A, 1979, “Handbook of Separation Techniques for Chemical Engineers”, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Smith, J.M., 2004, “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”, 4th Edition, McGraw- Hill Book Company, New York. Sutarto, 2002, “Dasar-dasar Organisasi”, Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Stephanopoulus, G., 1984, “Chemical Process Control An Introduction to Theory and Practise”, Prentice Hall, New Jersey. Treybal, Robert E., 1981, “Mass Transfer Operation”, Mc-Graw Hill Book Company, Tokyo.


Walas, Stanley M., 1988, “Chemical Proses Equipment”, Departement of Chemical and Petroleum Engineering, University of Kansas, USA. Waluyo, 2000, ”Perubahan Perundang-undangan Perpajakan Era Reformasi”, Penerbit Salemba Empat, Jakarta. Yulianto, Kresno,.2008, “Penelitian Isolasi Alginat Alga Laut Coklat dan Prospek Menuju Industri”, Pusat Penelitian Oseanografi LIPI pdf


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pada pra-rancangan pabrik natrium alginate dari rumput laut coklat (Sargassum) dengan proses ekstraksi adalah : Kapasitas produksi

: 5.000 ton/tahun atau 631,31 kg/jam

Waktu bekerja / tahun

: 330 hari

Satuan operasi

: kg/jam

Kemurnian natrium alginat yang dihasilkan 90% dan sisanya air

Rumput laut coklat (Sargassum) memiliki kandungan • Air

: 27,8 %

• Protein : 5,4 % • Abu

: 22,25 %

• Alginat : 36 % Sumber : Yulianto,2008

Katerangan simbol a = Sargassum

g = H2SO4

b = H2O

h = Natrium alginat

c = NaOH

i = asam alginat

d = HCl

j = metanol

e = Na2CO3

k = SO42-

f = Alginat

l = CO2

Dari hasil perhitungan mundur, jumlah umpan yang diperlukan untuk menghasilkan Natrium alginat 5.000 ton/tahun atau 631,31 kg/jam adalah 2.833,71 kg/jam


LA.1 Vibrating Washer (VW-101) Vibrating Washer bertujuan untuk mencuci Sargassum dari kotoran – kotoran yang menempel seperti pasir dan pecahan batu karang dan sekaligus memisahkannya dari air pencuci. 2 H2O 1 Sargassum H2O Kotoran

Vibrating Washer H2O Kotoran 4

3 Sargassum

Jumlah umpan

: 2.833,71 kg/jam

Kotoran dalam Sargassum

: 5% atau sebanyak 141,68 kg/jam

Neraca Massa Total : F1 + F2 = F3 + F4 Neraca Massa Komponen Masuk H2O

: F2 Fb2

= FH2O2 = 5F1 = 5 x 2.833,71 kg/jam = 14.168,55 kg/jam

Sargassum

: Fa1

= 0,95 F1 = 0,95 x 2.833,71 kg/jam = 2.692,02 kg/jam

Kotoran

:

Fkotoran1

= 0,05 F1 = 0,05 x 2.833,71 kg/jam = 141,68 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar Diharapkan semua kotoran yang terkandung pada Sargassum dibawa oleh air pencuci, sehingga rumput laut yang keluar kehilangan 5% dari berat umpan. H2O

: Fb4

= Fb2 = 14.168,55 kg/jam

Sargassum

: Fa3

= Fa1 = 2.692,02 kg/jam


: Fkotoran4

Kotoran

= Fkotoran1 = 141,68 kg/jam

Tabel A.1 Neraca Massa Vibrating Washer No.

Komponen

Neraca Masuk (kg/jam) Alur 1

1.

H2O

2.

Sargassum

3.

Kotoran

Alur 2

Neraca Keluar (kg/jam) Alur 3

14.168,55 2.692,02

Alur 4 14.168,55

2.692,02

141,68

Total

17.002,25

141,68 17.002,25

LA.2 Mixer I (M-101) Fungsi : untuk mencampurkan H2O dengan NaOH untuk menghasilkan larutan NaOH 0,5% NaOH 5

6 Air

NaOH 0.5 % 7

Neraca Massa Total : F5 + F6 = F7 Neraca Massa Komponen Masuk : Jumlah NaOH 0,5% (dalam % berat) yang dibutuhkan adalah 1/15 dari jumlah umpan Sargassum Fa3/15

= 2.692,02 /15 = 179,47 kg/jam

Jumlah NaOH yang dibutuhkan Fc5

= 179,47 x 0,005 = 0,89 kg/jam

Sehingga jumlah air yang dibutuhkan dalah Fb6

= 179,47 – 0,89 = 178,58 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

NaOH 0,5%

: Fc7

= Fc5 + Fb6 = (0,89 + 178,58) kg/jam = 179,47 kg/jam

Tabel A.2 Neraca Massa Mixer I (M-101) No.

Komponen


1.

H2O

2.

NaOH

3.

NaOH 0,5%

Keluar (kg/jam)

Alur 6

Alur 7

178,58 0,89 179,47

Jumlah

179,47

179,47

LA.3 Tangki Perendaman I (T-103) Sargassum 3

7 NaOH 0,5%

Tangki Perendaman I NaOH 0,5% Sargassum

8

Tangki perendaman digunakan untuk merendam Sargassum agar menghilangkan kadar protein sebesar 5,4% dan melarutkannya dalam NaOH 0,5%. Neraca Massa Total : F5 + F9 = F10 Neraca Massa Komponen Masuk Sargassum : Fa3

= 2.692,02 kg/jam

NaOH 0,5% : Fc7

= 179,47 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar Sargassum : Fa8

= Fa3 – 0,054 Fa3 = 2.692,02 – (0,054 x 2.692,02) = 2.532,07 kg/jam

NaOH 0,5% : Fc8

= Fc7 + 0,054 Fa3 = 179,47+ 159,95 = 339,42 kg/jam


Tabel A.3 Neraca Massa Tangki Perendaman I (T-101) No.

Komponen


1.

NaOH 0,5%

2.

Sargassum

Keluar (kg/jam)

Alur 7 179,47

2.692,02

Jumlah

2.871,49

Alur 8 339,42 2.532,07 2.871,49

LA.4 Vibrate Screen (VS-101) 8

Sargassum NaOH 0,5%

9 Sargassum

10 NaOH 0,5%

Vibrate Screen ini bertujuan untuk memisahkan semua NaOH dengan Sargassum Neraca Massa Total : F8 = F9 + F10

Neraca Massa Komponen Masuk Sargassum

: Fa8

NaOH 0,5% : Fc8

= 2.532,07 kg/jam =

339,42 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : NaOH 0,5%

: Fc10

= Fc8 = 339,42 kg/jam

Asumsi Sargassum yang hilang akibat Vibrate Screen = 2% Sargassum

: Fa9

= 0,98 Fa8 = 0,98 x 2.532,07 kg/jam = 2.481,43 kg/jam

Fa10

= Fa8 – Fa9 = (2.532,07 – 2.481,43) kg/jam


= 50,64 kg/jam

Tabel A.4 Neraca Massa Vibrate Screen (VS-101) No.

Komponen


1.

NaOH 0,5%

2.

Sargassum


Alur 10

339,42 2.532,07

Jumlah

339,42 2.481,43

2.871,49

50,64

2.871,49

LA.5 Mixer II (M-102) Fungsi : untuk menghasilkan larutan HCl 0,5% HCl 12 Air

11

Mixer II

HCl

13

Konsentrasi larutan HCl yang dihasilkan dari Mixer II yaitu 0,5% Neraca Massa Total : F11 + F12 = F13 Neraca Massa Komponen Masuk Jumlah HCl 0,5% yang dibutuhkan adalah 1/15 dari jumlah umpan Sargassum Fa9/15

= 2.481,43/15 = 165,43 kg/jam

Densitas (ρ) HCl 0,5% = 0,9992 kg/m3

(Perry’s, 1999)

Densitas (ρ) HCl 35% = 1,1713 kg/m3

(Perry’s, 1999)

Volume HCl yang diperlukan V2

= 165,43 /ρ = 232,93 /0,9992 = 165,56 m3

HCl yang tersedia 35% sedangkan yang dibutuhkan hanya 0,5% sehingga jumlah HCl 35% yang dibutuhkan Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

V1 M1 = V2 M2 V1 x 35 = 165,56 x 0,5 V1

= 2,36 m3

Atau dalam satuan massa,HCl 35% yang diperlukan adalah V1 x ρ = 2,36 x 1,1713 = 2,77 kg HCl

: Fd11

= 2,77 kg/jam

Air yang dibutuhkan untuk membuat HCl 0,5% adalah Fb12

= (165,43 – 2,77) kg/jam = 162,66 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar HCl 0,5% : Fd13 = Fd11 + Fb12 = 2,77 + 162,66 = 165,43 kg/jam

Tabel A.5 Neraca Massa Mixer II (M-102) No.

Komponen


1.

H2O

2.

HCl

3.

HCl 0,5%

Keluar (kg/jam)

Alur 11

Alur 13

162,66

Total

2,77 165,43 165,43

165,43

LA.6 Tangki Perendaman II


Sargassum 9

13

HCl

Tangki Perendaman II HCl Sargassum

14

Tangki perendaman II bertujuan untuk menghilangkan kadar impurities sebesar 1% atau 35,65 kg yang larut dalam HCl 0,5% dari Sargassum Neraca Massa Total : F9 + F13 = F14 Neraca Massa Komponen Masuk : Sargassum : Fa9 HCl 0,5%

: Fd13

= 2.481,43 kg/jam =

165,43 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Sargassum : Fa14

= Fa9 – 0,01 Fa9 = 2.481,43 – 24,81 = 2.456,62 kg/jam

HCl 0,5%

: Fd14

= Fd13 + 0,01 Fa9 = 165,43 + 24,81 = 190,24 kg/jam

Tabel A.6 Neraca Massa Tangki Perendaman II No.

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 9 1.

HCl 0,5%

2.

Sargassum Total

Alur 13 165,43

2.481,43 2.646,86

Alur 14 190,24 2.456,62 2.646,86


LA.7 Vibrating Washer II (VW-102) Fungsi : untuk memisahkan Sargassum larutan HCl dan mencucinya dengan air pencuci 15 H2O 14

17

Vibrating Washer II

Sargassum HCl

H2O HCl

Sargassum

16

Neraca Massa Komponen Masuk : Fb15

H2O

= 5 Fsargassum14 = 5 x 2.456,62 kg/jam = 12.283,10 kg/jam

Sargassum

: Fa

14

=

2.456,62 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Fb16

H2O

= Fb15 = 12.283,10 kg/jam

Sargassum

: Fa

17

= Fa14 = 2.456,62 kg/jam

Tabel A.7 Neraca Massa Vibrating Washer II (VW-102) No

Komponen

. 1.

H2O

2.

Sargassum

Neraca Masuk (kg/jam)

Neraca Keluar (kg/jam)

Alur 14

Alur 16

Alur 17

12.283,10 12.283,10 2.456,62

Total

L.A.8

Alur 15

14.739,72

2.456,62 14.739,72

Crusher (C-101) Sargassum 17

Crusher

Sargassum 18

Crusher ini bertujuan untuk memotong-motong rumput laut Sargassum. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Neraca Massa Total : F17 = F18 Neraca Massa Komponen Masuk Sargassum

: Fa17 = 2.456,62 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar Sargassum

: Fa18 = Fa17 = 2.456,62 kg/jam

Tabel A.8 Neraca Massa Crusher (C-101) No.

1.

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 17

Alur 18

Sargassum

2.456,62

2.456,62

Total

2.456,62

2.456,62

LA.9 Gudang Penyimpanan (G-102)

Sargassum

Sargassum 18

19

Neraca Massa Total : F18 = F19 Neraca Massa Komponen Masuk Sargassum

: Fa18 = 2.456,62 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar Sargassum

: Fa18 = Fa19 = 2.456,62 kg/jam

Tabel A.9 Neraca Massa Gudang Penyimpanan (G-102) No.

1.

Komponen

Sargassum

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 18

Alur 19

2.456,62

2.456,62


Total

2.456,62

2.456,62

LA.10 Mixer III (M-103) Na2CO3 20

21 Air

Mixer III

Na2CO3 22

Larutan Na2CO3 yang dihasilkan dari mixer III yaitu 12% berat. Neraca Massa Total : F20 + F21 = F22 Neraca Massa Komponen Masuk Jumlah Na2CO3 12 % yang dibutuhkan adalah 4 x Fa19 = 4 x 2.456,62 kg/jam = 9.826,48 kg/jam Jumlah Na2CO3 yang dibutuhkan untuk membuat larutan Na2CO3 12% adalah Fe20

= 9.826,48 x 0,12 = 1.179,18 kg/jam

Sehingga jumlah H2O yang dibutuhkan adalah Fb21

= (9.826,48 – 1.179,18) kg/jam = 8.647,30 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar Na2CO3 12%

: Fe22

= Fe20 + Fb21 = (1.179,18 + 8.647,30) kg/jam = 9.826,48 kg/jam


Tabel A.10 Neraca Massa Mixer III (M-103) No.

Komponen


1.

H2O

2.

Na2CO3 (s)

3.

Na2CO3 12% Total

Alur 21


8.647,30 1.179,18 9.826,48

9.826,48 9.826,48

LA.11 Ekstraktor (EK-101) Na2CO312 %

22 Ekstraktor

19 Sargassum H 2O

23 Alginat Na2CO3 12% H2O Sargassum sisa

Ekstraktor bertujuan untuk mengambil alginat yang terkandung pada Sargassum dengan efisiensi sebesar 94% Neraca Massa Total : F19 + F22 = F23 Neraca Massa Komponen Masuk : Na2CO3 12% : Fe22

= 9.826,48 kg/jam

: Fa19

= 2.456,62 kg/jam

Sargassum

Neraca Massa Komponen Keluar : Na2CO3 12% : Fe23

= Fe22 = 9.826,48 kg/jam

Alginat

: Kandungan alginat dalam Sargassum adalah 36% dan akan diambil alginat sebanyak 35% dengan effisiensi ekstraktor 94%. Ff23

= Fa19 x 0,35 x 0,94 = 808,22 kg/jam

Sargassum

: Fa

23

= Fa19 - Ff23 = (2.456,62 - 808,22) kg/jam = 1.648,40


Tabel A.11 Neraca Massa Ekstraktor No.

Komponen


1.

Na2CO3 12%

2.

Sargassum

3.

Alginat

Keluar (kg/jam)

Alur 22 9.826,48

2.456,62

Alur 23 9.826,48 1.648,40 808,22

Total

12.283,10

12.283,10

L.A.12 Filter Press I (FP-101) Fungsi : untuk memisahkan ekstrak alginat dari rumput laut

23

Alginat Na2CO3 Sargassum sisa 25

Filter Press I

Alginat 24 Na2CO3 Sargassum sisa

Neraca Massa Total : F27 = F28 + F29 Neraca Massa Komponen Masuk : Na2CO3 12% : Fe23

= 9.826,48 kg/jam

Alginat

: Ff23

=

808,22 kg/jam

Sargassum

: Fa23

=

1.648,40 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Sargassum

: Fa24

= Fa23 = 1.648,40 kg/jam

Na2CO3 12% : Fe24

= Fe23 = 9.826,48 kg/jam

Asumsi pemisahan alginat = 98 % Alginat

: Ff25

= 0,98 Ff23


= 0,98 x 808,22 kg/jam = 792,05 kg/jam Ff24

= Ff23 – Ff25 = (808,22 - 792,05 ) kg/jam = 16,17 kg/jam

Tabel A.12 Neraca Massa Filter Press I (FP-101) No.

Komponen



Alur 24

1.

Na2CO3 12%

9.826,48

9.826,48

2.

Sargassum

1.648,40

1.648,40

3.

Alginat

808,22

Total

12.283,10

792,05

16,17

12.283,10

L.A.13 Mixer IV (M-104) H2SO4 27 Air

26

Mixer IV H2SO4 Air

28

Larutan H2SO4 yang dihasilkan dari mixer IV yaitu 10%. Neraca Massa Total : F26 + F27 = F28 Neraca Massa Komponen Masuk Jumlah H2SO4 10% yang dibutuhkan adalah 1/10 dari jumlah alginat Ff25/10 = 792,05/10 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 79,205 kg/jam Densitas (ρ) H2SO4 10% = 1,0640 kg/m3

(Perry’s, 1999)

Volume H2SO4 yang diperlukan V2

= 79,205 /ρ = 79,205 /1,0640 = 74,44 m3

H2SO4 yang tersedia 98% sedangkan yang dibutuhkan hanya 10% sehingga jumlah H2SO4 98% yang dibutuhkan

V1 M1 = V2 M2 V1 x 98 = 74,44 x 10 V1

= 7,59 m3

Atau dalam satuan massa, H2SO4 10% yang diperlukan adalah V1 x ρ = 7,59 x 1,0640 = 8,07 kg Fg26

= 8,07 kg/jam

Air yang dibutuhkan untuk membuat H2SO4 10% adalah Fb27

= (79,205 – 8,07) kg/jam = 71,135 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar H2SO4 10%

: Fg28

= Fg26 + Fb27 = (8,07 + 71,135) kg/jam = 79,205 kg/jam

Tabel A.13 Neraca Massa Mixer IV (M-104) No.

Komponen


1.

H2O

2.

H2SO4

3.

H2SO4 10%

Keluar (kg/jam)

Alur 26

Alur 28

71,135 8,07 79,205


Total

79,205

79,205

L.A.14 Reaktor I (R-101) Fungsi : untuk mengubah larutan alginat menjadi asam alginat dalam bentuk gel. Alginat 25

H2SO4 28

Reaktor I 29

Asam alginat Alginat SO4 H2SO4

2H.Alg + SO42-

Reaksi : 2Alg - + H2SO4 Konversi reaktor

= 90%

Neraca Massa Total : F25 + F28 = F29 Neraca Massa Komponen Masuk : H2SO4 10%

: Fg28

=

Alginat

: Ff25

= 792,05 kg/jam

79,205 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Asam Alginat : Fi29

= 0,9 Ff25 = 0,9 x 792,05 = 712,84 kg/jam

BM Asam Alginat

= 74.800 kg/kmol

Mol Asam Alginat Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ni29

= 712,84 / 74.800 = 0,0095 kmol/jam

N

= Nin + σ r

0,0095

= 0 + 2r

out

r (laju reaksi) = 0,0095 /2 = 0,00475 kmol/jam

Alginat : Ff25

= 792,05 kg/jam

BM Alginat

= 74.375 kg/kmol

Nf25

= 792,05 /74.375 = 0,0106 kmol/jam

Nout

= Nin + σ r

Nout

= 0,0106- 2(0,00475) = 0,0011 kmol/jam

Ff29

= Nout x BM Alginat = 0,0011 x 74.375 = 81,81 kg/jam

H2SO4 10% : Fg28

= 79,205 kg/jam

BM H2SO4

= 98 kg/kmol

Ng28

= 79,205 /98 = 0,808 kmol/jam

Nout

= Nin + σ r

Nout

= 0,808 – 0,00475

Nout

= 0,803 kmol/jam

Fg29

= 0,803 x 98 = 78,69 kg/jam

SO42- : BM SO42-

= 96 kg/kmol


Nout

= Nin + σ r

Nout

= 0+r = 0,00475kmol/jam

Fk29

= 0,00475x 96 = 0,45 kg/jam

Tabel A.14 Neraca Massa Reaktor I (R-201) No.

Komponen


1.

Alginat

2.

H2SO4 10%

3.

Asam Alginat

4.

SO42-

Keluar (kg/jam)

Alur 28

792,05

Alur 29 81,81

79,205

78,69 712,84 0,45

Total

873,79

873,79

L.A.15 Sentrifus I Fungsi : untuk memisahkan asam alginat dari larutannya 29

Asam alginat Alginat SO4 H2SO4

Sentrifus I

31 Asam alginat

Asam alginat 30 Alginat SO4 H2SO4

Neraca Massa Total : F29 = F30 + F31 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Neraca Massa Komponen Masuk : Asam alginat

: Fi29

= 712,84 kg/jam

Alginat

:

Ff29

=

81,81 kg/jam

SO42-

: Fk29

=

0,45 kg/jam

H2SO4 10%

: Fg29

=

78,69 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : : Ff30

Alginat

= Ff29 = 81,81 kg/jam

SO42-

: Fk30

= Fk29 = 0,45 kg/jam

H2SO4 10%

: Fg30

= Fg29 = 78,69 kg/jam

Asumsi derajat pemisahan Asam alginat

: Fi31

= 98% = 0,98 Fi29 = 0,98 x 712,84 = 698,58 kg/jam

Fi 30

= Fi 29 - Fi 31 = (712,84 - 698,58) kg/jam = 14,26 kg/jam

Tabel A.15 Neraca Massa Sentrifus I No.

Komponen



Alur 31

1.

Alginat

81,81

81,81

2.

H2SO4 10%

78,69

78,69

3.

Asam Alginat

4.

SO4

2-

Total

712,84

14,26

0,45 873,79

698,58 0,45

873,79


L.A.16 Reaktor II (R - 202) Fungsi : untuk mengkonversi asam alginat menjadi natrium alginat. Metanol 33

CO2 35

32 Na2CO3 31

Asam Alginat 34 Natrium Alginat Asam Alginat Metanol Na2CO3

Reaksi : 2As.alginat + Na2CO3

metanol

2Na.alginat + H2O + CO2

Konversi reaksi : 90% Neraca Massa Total : F31 + F32 + F33 = F34 + F35 Neraca Massa Komponen Masuk : Asam alginat

: Fi31

= 698,58 kg/jam

Metanol

: Fj33

= 698,58 kg/jam

Na2CO3

: Fe32

=

0,80 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Natrium alginat : Fh34

= 0,9 Fi 31 = 0,9 x 698,58 = 628,72 kg/jam

BM Natrium alginat

= 84.150 kg/kmol

Mol natrium alginat Nh 34

= 628,72 / 84.150 = 0,007 kmol

Nout

= Nin + σ r

0,007

= 0 + 2r

2r

= 0,007

r

= 0,0035 kmol/jam


Asam alginat : Fi 31

= 698,58 kg/jam

BM asam alginat = 74.800 kg/kmol Ni 31

= 698,58 /74.800 = 0,015 kmol/jam

Nout

= Nin + σ r

Nout

= 0,009 – 2r = 0,015 – 2(0,007) = 0,001 kmol/jam

Fi 34

= Nout x BM asam alginat = 0,001 x 74.800 = 74,8 kg/jam

Metanol : Fj33

= 698,58 kg/jam

Metanol hanya berfungsi untuk mengendapkan natrium alginat yang sudah terbentuk Fj34

= Fj33 = 698,58 kg/jam

Na2CO3 : Fe32

= 0,80 kg/jam

BM Na2CO3

= 106 kg/kmol

Ne32

= 0,80/106 = 0,0075 kmol

out

N

= Nin + σ r

Nout

= 0,0075 – r = 0,0005 kmol/jam

Fe34

= Nout x BM Na2CO3 = 0,0005 kmol/jam x 106 kg/kmol = 0,053 kg/jam


H2O : = Nin + σ r

Nout

= 0+ r = 0,007 kmol/jam BM H2O

= 18 kg/kmol

Fb34

= Nout x BM H2O = 0,007 kmol/jam x 18 kg/kmol = 0,126 kg/jam

CO2 : = Nin + σ r

Nout

= 0,007 kmol/jam BM CO2

= 44 kg/kmol

Fl35

= Nout x BM CO2 = 0,007 kmol/jam x 44 kg/kmol = 0,31 kg/jam

Tabel A.16 Neraca Massa Reaktor II No.

Komponen


1.

Asam Alginat

2.

Methanol

3.

Na2CO3

4.

Natrium alginat

5.

H2O

6.

CO2 Total

Alur 32

Keluar (kg/jam)

Alur 33

698,58

Alur 34

Alur 35

74,8 698,58 0,80

698,58 0,053 628,72 0,126 0,31

1.402,58

1.402,58

L.A.17 Sentrifus II Fungsi : untuk memisahkan natrium alginat dari larutannya Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Natrium Alginat Asam Alginat Na2CO3 Metanol 34 H2O Sentrifus II

37

Metanol Na2CO3 H2O Natrium alginat Asam alginat

36 Natrium Alginat Asam alginat Metanol

Neraca Massa Total : F34 = F36 + F37

Neraca Massa Komponen Masuk : Asam Alginat : Fi34

= 74,8 kg/jam

Metanol

: Fj34

= 698,58 kg/jam

Na2CO3

: Fe34

= 0,053 kg/jam

Natrium alginat : Fh34 H2O

:

Fb34

= 628,72 kg/jam = 0,126 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Asam alginat

: Fi 37

= Fi34 = 74,8 kg/jam

H2O

:

Fb37

= Fb34 = 0,126 kg/jam

Na2CO3

: Fe37

= Fe34 = 0,053 kg/jam

Metanol

: Fj37

= Fj34 = 698,58 kg/jam

Asumsi derajat pemisahan

= 98%

Natrium alginat : Fh 36

= 0,98 Fh 34 = 0,98 x 628,72 = 616,14 kg/jam

Fh 37

= Fh34 – Fh36


= (628,72 - 616,14) kg/jam = 12,58 kg/jam Tabel A.17 Neraca Massa Sentrifus II No.

Komponen


1.

Asam Alginat

2.

Methanol

3.

Na2CO3

4.

Natrium alginat

5.

H2O Total


74,8

74,8

698,58

698,58

0,053

0,053

628,72

12,58

0,126

0,126

1.402,28

Alur 36

616,14

1.402,28

L.A.18 Rotary Dryer (RD-101) Fungsi : untuk menghilangkan sebagian air yang masih terdapat pada natrium alginat.

38

Natrium Alginat

36

Uap air

Rotary Dryer

39

Natrium alginat

Neraca Massa Total : F36 = F38 + F39 Neraca Massa Komponen Masuk : Natrium alginat : kadar air yang terkandung dalam alginat murni yang dihasilkan dari reaktor II adalah 12% (Hernandez dkk,2008), sehingga jumlah natrium alginat murni yang dihasilkan Fh36

= 88% x 616,14 kg/jam = 542,20 kg/jam

Air

:

Fb36

= 12% x 616,14 kg/jam = 73,94 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar Rotary dryer digunakan untuk menguapkan air yang terdapat pada natrium alginat sebesar 12% menjadi 5%. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Natrium alginat : FNa.alginat36 = 542,20 kg/jam : Fb39

Air

= 5% Fb36 = 5% x 73,94 kg/jam = 3,69 kg/jam

Fb38

= Fb36 – Fb39 = (73,94 – 3,69) = 70,25 kg/jam

Sehingga produk natrium alginat yang dihasilkan dengan kandungan air 5% adalah Fh39

= Fh 36 + Fb39 = 542,20 + 3,69 = 545,89 kg/jam

Tabel A.18 Neraca Massa Rotary Dryer (RD-101) No.

Komponen


1.

Natrium alginat

2.

Uap Air


616,14

Alur 38

545,89 70,25

Total

616,14

616,14

L.A.19 Ball Mill (BM-101) Fungsi : untuk menghaluskan natrium alginat menjadi bubuk

Natrium alginat

Natrium alginat bubuk Ball Mill

39

40

Neraca Massa Total : F39 = F40 Neraca Massa Komponen Masuk : Natrium alginat : Fh 39

= 545,89 kg/jam

Neraca Massa Komponen Keluar : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Natrium alginat : Fh 40

= FNa.alginat39 = 545,89 kg/jam

Tabel A.19 Neraca Massa Ball Mill (BM-101) No. 1.

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 39

Alur 40


LA.20

545,89

545,89

545,89

545,89

Kolom Distilasi (D-201) 41

Vd F43 37

F

H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat

37

Ld

D

44

43

H2 O metanol

D- 201

Vb 46 47

F

Lb 45

B

47

H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat

Asumsi seluruh Na2CO3, asam alginat, dan natrium alginat sebagai bottom product H2O

: Jumlah massa H2O masuk kolom distilasi 1,Fb37 = 0,126 kg/jam


Jumlah massa H2O keluar kolom distilasi 1,Fb43 = 0,25% x Fai37 Fb43 = 0,25% x 0,126 = 0,000315 kg/jam = distilat Jumlah massa H2O keluar kolom distilasi 1,Fb47 = Fb37 – Fb43 Fb47 = 0,125 kg/jam = bottom Asam alginat : Jumlah massa asam alginat masuk kolom distilasi ,Fi37 = 74,8 kg/jam Jumlah massa asam alginat keluar kolom distilasi ,Fi47 = 74,8 kg/jam Na2CO3

: Jumlah massa Na2CO3 masuk kolom distilasi ,Fe37 = 0,053 kg/jam Jumlah massa Na2CO3 keluar kolom distilasi ,Fe47 = 0,053 kg/jam

Natrium alginat : Jumlah massa natrium alginat masuk kolom distilasi Fh37 = 12,58 kg/jam Jumlah massa natrium alginat keluar kolom distilasi Fh47 = 12,58 kg/jam Metanol

: Jumlah massa metanol masuk kolom distilasi 1,Fj37 = 698,58 kg/jam Jumlah massa metanol keluar kolom distilasi Fj47

= 0,3% x massa metanol masuk kolom distilasi = 0,3% x 698,58 kg/jam = 2,09 kg/jam (bottom)

Jumlah massa metanol keluar kolom distilasi Fj43

=

Fj37 - Fj47

=

698,58 - 2,09

=

696,49 kg/jam (distilat)

Tabel LA.20 Neraca Massa Kolom Distilasi (D-201) No.

Komponen



Alur 47


1.

Na2CO3

0,053

2.

Metanol

698,58

696,49

2,09

3.

H2O

0,126

0,000315

0,125

4.

Asam alginat

74,8

74,8

5.

Natrium alginat

12,58

12,58

Jumlah

786,14

Total

786,14

0,053

696,000315

89,648 786,14

Tabel LA.21 Data Bilangan Antoine : Zat Air Metanol

A

B

C

16,5362 16,4948

3985,44 3593,39

-38,9974 -35,2249

Sumber : Reklaitis, 1983

Penentuan titik gelembung (bubble point) umpan : Tekanan Uap ditentukan dengan rumus ln P (kPa) = A – B / (T + C) (kPa, K) a. Menghitung temperatur jenuh masing masing komponen sat = P sistem = 760 mmHg = 101,325 kPa Asumsi Pmetanol

sat Pair

Ti =

= P sistem = 760 mmHg = 101,325 kPa

Bi - Ci Ai - ln P

T sat air =

3985,44 + 38,9974 = 373,4062 K 16,5362 - ln 101,325

T sat metanol =

3593,39 + 35,2249 = 337,7888 K 16,4948 - ln 101,325

b. Menghitung T rata-rata Zat Air (a) Metanol (b)

T rata-rata =

∑

Xi 0,0002 0,9998

T 373,4062 337,7888

Xi . Ti = 341,9418 K

c. Menghitung harga αBA pada T rata-rata Zat Air (a)

T 341,9418

Pi 29,3860


Metanol (b)

αBA =

341,9418

119,0022

Pb = 4,0496 Pa

d. Menghitung Pasat Pasat =

P Xb. α BA + Xa

=

101,325 = 25,0248 kPa 0,9998. 4,0496 + 0,0002

e. Menghitung T dari Pasat dari persamaan antoine T sat air =

3985,44 16,5362 - ln 25,0248

+ 38,9974 = 338,287 K

Ulangi langkah c, d, dan e hingga T konvergen. Dari hasil iterasi, didapatkan bahwa harga T = 339,3319 K = 66,1819 oC

Penentuan titik gelembung (bubble point) bottom : a. Menghitung temperatur jenuh masing masing komponen sat Asumsi Pmetanol = P sistem = 760 mmHg = 101,325 kPa

sat Pair

Ti =


Bi - Ci Ai - ln P

T sat air =

3985,44 + 38,9974 = 373,4062 K 16,5362 - ln 101,325

T sat metanol =

3593,39 + 35,2249 = 337,7888 K 16,4948 - ln 101,325

b. Menghitung T rata-rata Zat Air (a) Metanol (b)

T rata-rata =

∑

Xi 0,063 0,937

T 373,4062 337,7888

Xi . Ti = 373,2282 K

c. Menghitung harga αBA pada T rata-rata Zat Air (a) Metanol (b)

T 373,2282 373,2282

Pi 100,6836 351,9788


αBA =

Pb = 3,4959 Pa

d. Menghitung Pasat Pasat =

P Xb. α BA + Xa

=

101,325 = 23,7259 kPa 0,005. 3,4959 + 0,995

e. Menghitung T dari Pasat dari persamaan antoine T sat air =

3985,44 16,5362 - ln 23,7259

+ 38,9974 = 337,0911 K

Ulangi langkah c, d, dan e hingga T konvergen. Dari hasil iterasi, didapatkan bahwa harga T = 349,143 K = 75,993 oC

Penentuan titik embun (dew point) distilat : a. Menghitung temperatur jenuh masing masing komponen sat Asumsi Pmetanol = P sistem = 760 mmHg = 101,325 kPa sat Pair

Ti =


Bi - Ci Ai - ln P

T sat air =

3985,44 + 38,9974 = 373,4062 K 16,5362 - ln 101,325

T sat metanol =

3593,39 + 35,2249 = 337,7888 K 16,4948 - ln 101,325

Zat Air (a) Metanol (b)

Yi 0,0000001 0,9999999

T 373,4062 337,7888

b. Menghitung T rata-rata Pi.Yi = Xi. P sat i Karena diasumsikan Pi = P sat i , maka Xi = Yi Zat Air (a) Metanol (b)

T rata-rata =

∑

Yi 0,0000001 0,9999999

T 373,4062 337,7888

Xi . Ti = 338,5011 K


c. Menghitung harga αAB pada T rata-rata Zat Air (a) Metanol (b)

αAB =

T 338,5011 338,5011

Pi 25,2642 104,1914

Pa = 0,2425 Pb

d. Menghitung Pasat Pasat = P (Y1 + Y2 αAB) = 101,325 (1.10-7+ 0,9999999 . 0,2425) = 24,579 kPa

e. Menghitung T dari Pasat dari persamaan Antoine T sat air =

3985,44 16,5362 - ln 24,579

+ 38,9974 = 337,8836 K

Ulangi langkah c, d, dan e hingga T konvergen. Dari hasil iterasi, didapatkan bahwa harga T = 336,4326 K = 63,2826 oC Umpan masuk pada titik didih (66,1819°C), sehingga q = 1

Pada distilasi multikomponen ini kondisi operasi adalah sebagai berikut : a. Umpan pada titik didih yaitu :

-

temperatur : 66,1819°C

-

tekanan

: 1 atm

b. Sehingga nilai q = 1(liquid at boiling point) Sebagai komponen rujukan : - Light Key (LK) = metanol - Heavy Key (HK)= H2O

Tabel LA.22 Komposisi Distilasi Multikomponen 1 Komponen

Mol umpan 0,0013

Fraksi mol umpan, Xif 0.00004

Mol distilat

0,0061

0.0002

0,000005

Metanol

30,2968

0,9997

30,2059

Na2CO3

0,0007

Natrium alginat

0,0002

Asam alginat H2O

Fraksi mol distilat, Yid

Mol bottom 0,0013

Fraksi mol bottom, Xib 0.0131

0.0000001

0,006095

0.0614

0,9999999

0,0909375

0,9164

0,00002

0,0007

0,0071

0,000007

0,0002

0,002


Jumlah total

30,3051

1

30,205905

1

0,099232

1

Tabel. Data kesetimbangan sistem metanol-air pada tekanan 1 atm No

X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Y 0 0.012 0.02 0.026 0.033 0.036 0.053 0.074 0.087 0.108 0.129 0.164 0.191 0.268 0.294 0.352 0.402 0.454 0.502 0.563 0.624 0.717 0.79 0.843 0.857 0.938 1

0 0.068 0.121 0.159 0.188 0.215 0.275 0.356 0.395 0.44 0.488 0.537 0.572 0.648 0.666 0.704 0.734 0.76 0.785 0.812 0.835 0.877 0.91 0.93 0.939 0.971 1

Sumber : T. M. Duncan and J. A. Reimer , 2008

Perhitungan Reflux minimum :

X - y' 0,9999 - 0,9998 Rm = D = = 0,5 0,9999 - 0,9997 Rm + 1 X D - x' Rm = 1 Asumsi ; R = 1,4 Rm R = 1,4

LA.20-1 Kondensor Kolom Distilasi (E-202) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

41 Vd

Metanol H2O

Metanol H2O

Rasio refluks, Ld/D

Kondensor 44 Ld

43 D

Metanol H2O

= 2

(Segawa dkk, 2001)

Vd = ((q-1) x Fumpan) + Vb

(Geankoplis, 1997)

Dimana, Vd = Vapour distilat Vb = Vapour reboiler Ld = Liquid distilat Lb = Liquid reboiler F = Laju umpan masuk Kolom Distilasi Dengan Vd, Vb, Ld, Lb dan F dalam satuan kmol /jam Karena umpan dimasukkan pada titik gelembung, maka q = 1

(McCabe dkk, 1999)

Sehingga Vd = Vb Dengan Vd = D + Ld Perhitungan komposisi telah ada dalam perhitungan fraksi mol pada alur 43. Komposisi

RD

=

: XMetanol43

= XMetanolVd

= XMetanolLd

= 0,9999999

XH2O43

= XH2OVd

= XH2OLd

= 0.0000001

LD N 44 = 43 = 1,4 D N

Alur 44 Total

: N44

= 1,4 x N43

= 1,4 x 30,205905 kmol/jam = 60,4118 kmol/jam

Metanol

: NMetanol44

= XMetanol44 x N44

= 0,9999999 x 60,4118 kmol/jam = 60,4117 kmol/jam

H2O

: NH2O14

= N14 - NMetanol14

= 60,4118 - 60,4117 kmol/jam = 0,0001 kmol/jam

Alur 41 Total

: N41

= N43 + N44

= 60,4118 +30,205905


= 90,617705 kmol/jam Metanol

= XMetanol41 x N41

: NMetanol41

= 0,9999999 x 90,617705 = 90,617695 kmol/jam

H2O

: NH2O41

= N41 - NMetanol41

= 90,617705 - 90,617695 = 0,00001 kmol/jam

Tabel LA.23 Neraca Massa Kondensor Kolom Distilasi (E-202) Alur Masuk Alur 41

Komponen

N (kmol/jam) 90,617695 0,00001 90,617705

Metanol H2O Total

Alur Keluar Alur 43

F (kg/jam) 2.899,7662 0,00018 2.899,7664

N (kmol/jam) 30,2059 0,000005 30,205905

F (kg/jam) 986,32 0,000275 986,320275

Alur 44 N F (kmol/jam) (kg/jam) 60,4117 1.933,1744 0,0001 0,0018 60,4118 1.933,1762

LA.20-2 Reboiler Kolom Distilasi (E-203)

metanol H2O

Vb 46 metanol H2O

Lb 45

B Reboiler-1

metanol H2O

47

Perhitungan komposisi alur 47 telah ada dalam perhitungan fraksi mol. Komposisi

: Xmetanol47

= XmetanolVb

= XmetanolLb

= 0,9164

XH2O47

= XH2OVb

= XH2OLb

= 0,0614

Xasam alginat47

= Xasam alginatVb

= Xasam alginatLb = 0,0131

Xnatrium alginat47 = Xnatrium alginatVb = Xnatrium alginatLb = 0,002 XNa2CO347 Lb

= XNa2CO3Vb

= Ld + q.F

= XNa2CO3Lb

= 0,0071 (Geankoplis, 1997)

Karena umpan dimasukkan pada titik gelembung, maka q = 1

(McCabe dkk, 1999)

Sehingga, Lb = Ld + F Dengan Lb, Ld dan F dalam kmol/jam, maka dapat juga dituliskan sebagai berikut: N45

= N44 + N37

Alur 45 Total

: N45

= N44 + N37

= 60,4118 + 30,3051 = 90,7169 kmol/jam


Metanol

: Nj45

= Xj45 x N45

= 0,9164 x 90,7169 = 83,1329 kmol/jam

H2O

: Nb45

= Xb45 x N45

= 0,0614 x 90,7169 = 5,57 kmol/jam

Na2CO3

: Ne45

= Xe45 x N45

= 0,0071 x 90,7169 = 0,6441 kmol/jam

Asam alginat : Ni45

= Xi45 x N45

= 0,0131 x 90,7169 = 1,1884 kmol/jam

Natrium alginat :

Nh45

45

= Xh45 x N

= 0,002 x 90,7169 = 0,1814 kmol/jam

Alur 46 Total

: N46

= N45 – N47

= 90,7169 – 0,099232 = 90,6177 kmol/jam

Metanol

: Nj46

= Xj46 x N46

= 0,9164 x 90,6177 = 83,0421 kmol/jam

H2O

: Nb46

= Xb46 x N46

= 0,0614 x 90,6177 = 5,56 kmol/jam

Na2CO3

: Ne46

= Xe46 x N46

= 0,0071 x 90,6177 = 0,6434 kmol/jam

Asam alginat : Ni46

= Xi46 x N46

= 0,0131 x 90,6177 = 1,1871 kmol/jam

Natrium alginat : Nh46

= Xh46 x N46

= 0,002 x 90,6177 = 0,1812 kmol/jam

Tabel LA.24 Neraca Massa Reboiler Kolom Distilasi (E-203) Komponen

Metanol H2O Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat Total

Alur Masuk Alur 45 N F (kmol/jam) (kg/jam) 83,1329 2.660,2528 5,57 136,512 0,6441 68,2746 1,1884 88.892,32 0,1814 15.264,81 90,7169 107.026,3881

Alur Keluar Alur 46 N F (kmol/jam) (kg/jam) 83,0421 2.657,3472 5,56 136,3608 0,6434 68,2004 1,1871 88.795,08 0,1812 15.247,98 90,6177 106.904,9684

Alur 47 N (kmol/jam) 0,0909375 0,006095 0,0007 0,0013 0,0002 0,099232

F (kg/jam) 2,97 0,109725 0,07 98,93 19,40 121,49725



LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25 0 C = 298 K

Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut: dQ dW 1 1     − = ∑ N  H + gZ + V 2  − ∑ N  H + gZ + V 2  dt dt 2 2  in  out  

…(Reklaitis,1983)

Dimana sistem dianggap tidak melakukan kerja (dW/dT), tidak ada perubahan elevasi (Ep = 0) dan tidak ada perubahan energi kinetik (Ek = 0), sehingga persamaan neraca energi dapat dituliskan sebagai berikut: 1. Untuk sistem yang melibatkan reaksi kimia   s ∧ ∧ ∧ ∧ dQ r = r.∆H R T + ∑  ∑ N sj ( H s (T j ) − H s (T r )) − ∑ N sk ( H s (T k ) − H s (T r )) dt s =1  outlet inlet  

( )

     

(Reklaitis,1983) 2. Untuk sistem tanpa melibatkan reaksi kimia   s ∧ ∧ ∧ ∧ dQ = ∑  ∑ N sj ( H s (T j ) − H s (T r )) − ∑ N sk ( H s (T k ) − H s (T r )) dt s =1  outlet inlet  

     

(Reklaitis,1983) Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas cairan adalah sebagai berikut :

Cp (l ) = a + bT + cT 2 + dT 3 Tabel LB.1 Kapasitas panas cairan Cp(l ) = a + bT + cT2 + dT3 [ J/mol K ] a Metanol(l)

b

c

d

e

-2,58250E+02

3,35820E+00

-1,16386E-02

1,40516E-05

-

H2O(l)

1,82964E+01

4,72118E-01

-1,33878E-03

1,31424E-06

-

HCl(l)

1,77227E+01

9,04261E-01

-5,64496E-03

1,13383E-05

H2O(g)

3,40471E+01

-9,65064E-03

3,29983E-05

-2,04467E-08

4,30228E12


Sumber : Reklaitis, 1983 Untuk NaOH, rumput laut dan Na2CO3 nilai Cp nya bukan merupakan fungsi temperatur, sehingga untuk mencari nilai Q = n.Cp.∆T Tabel LB.2 Nilai Cp NaOH berdasarkan %mol Nilai Cp

%mol

167,36

0

165

0,5

162,3392

1

139,7456

9,09

133,888

16,7

131,21024

28,6

130,87552

37,5

(Perry’s,1984)

Na Cp = 5,01 + 0,00536T (273-371)K

(Perry,1999)

H2SO4 10% Cp = 0,9164 cal/gr 0C

(Perry,1999)

= 375,9916 kJ/kmol K Na2CO3 Cp

= 28,9 cal/mol K (288-371 K)

(Perry, 1999)

Tabel LB.3 Nilai Cp Na2CO3 berdasarkan % berat


Sumber : Perry,1999 Dari hasil interpolasi,nilai Cp untuk 12% pada suhu 25,0413 0C = 0,8999 cal/gr 0C = 399,3756 kJ/kmol K Rumput laut Cp

= 87,92 kkal/kmol

(Perry, 1997)

= 155.235,7722 kJ/kmol K  Perhitungan estimasi Cp(l) (J/mol.K) dengan metode Missenard : Tabel LB.4 Kontribusi Gugus untuk Metode Missenard (J/mol.K) Gugus

Harga (J/mol.K) 303

333

373

>CH-

25,01

26,06

28

-OH

44,5

56,06

71,1

-O-

29,8

30,26

31

-COOH

79

84,3

94,1

-COO-

59,2

61,94

64,9

(Sumber : Reid, 1987)  Asam alginat (C6H8O6)422 T = 303K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COOH)] x 422 = [2 (29,8) + 5(25,01) + 2(44,5) + 79] x 422 = 149.113,7 J/mol K

 Asam alginat (C6H8O6)422 T = 333K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COOH)] x 422 = [2 (30,26) + 5(26,06) + 2(56,06) + 84,3] x 422 = 163.415,28 J/mol K

 Asam alginat (C6H8O6)422 T = 373K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COOH)] x 422 = [2 (31) + 5(28) + 2(71,1) + 94,01] x 422


= 184.924,62 J/mol K  Alginat (C6H7O6)422 T = 303K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-)] x 422 = [2 (29,8) + 5(25,01) + 2(44,5) + 59,2] x 422 = 140.758,1 J/mol K

 Alginat (C6H7O6)422 T = 333K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-)] x 422 = [2 (30,26) + 5(26,06) + 2(56,06) + 84,3] x 422 = 153.979,36 J/mol K

 Alginat (C6H7O6)422 T = 373K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-)] x 422 = [2 (31) + 5(28) + 2(71,1) + 94,01] x 422 = 172.640,2 J/mol K

 Natrium alginat (C6H7O6Na)422 T = 303K Cp(l)

= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-) + Na] x 422 = [2 (29,8) + 5(25,01) + 2(44,5) + 59,2 + 31,38] x 422 = 154.000,46 J/mol K


= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-) + Na] x 422 = [2 (30,1) + 5(25,7) + 2(52,3) + 61,1 + 31,38] x 422 = 162,799,16 J/mol K


= [2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-) + Na] x 422 = [2 (30,6) + 5(26,8) + 2(61,9) + 63,5 + 31,38] x 422 = 161.997,36 J/mol K


Tabel LB.5 Panas laten [ J/mol ] Titik Didih Komponen (K) Metanol 337,671 Air 373,15 HCl 188,127 Sumber : Reklaitis,1983

∆Hvl (kJ/kmol) 35,2704 40,6562 16,1503

Tabel LB.6 Data Steam dan Air Panas yang Digunakan T (0C) Saturated steam

150

Air

65 (Sumber: Smith,1983)

λ (kJ/kg) 2113,2 272

Table LB.7 Nilai ∆H f ( 298) untuk beberapa senyawa yang digunakan Senyawa

Harga (kJ/mol)

H2SO4 (l)

813,989

Na2CO3 (s)

-1130,680

H2O (l)

-285,830

CO2 (g)

-393,509

(sumber : Smith, 2001)  Perhitungan estimasi ∆H f ( 298) (J/mol) dengan menggunakan Metode Joback Tabel LB.8 Kontribusi Gugus untuk Metode Joback (kJ/mol) Gugus

Harga (kJ/mol)

>CH-

8,67

-O-

-138,16

-OH

-221,65

-COO-

-337,92

-COOH

-426,72

(Sumber : Reid, 1987)


Rumus : ∆H 0f (298) = 68,29 + ∑ nj . ∆j ................................................... (Reid, 1987) 

Asam alginat (C6H8O6)422

∆H0f (298)

= [68,29 + (2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COOH))] x 422 = [68,29 + 2 (-138,16) + 5(8,67) + 2(-221,65) + (-426,72)] x 422 = -436.643,4 kJ/mol

 ∆H

0

Natrium alginat (C6H7NaO6)422

f (298)

= [68,29 + (2 (-O-) + 5(>CH-) + 2(-OH) + 1(-COO-))] x 422 = [68,29 + 2 (-138,16) + 5(8,67) + 2(-221,65) + (-337,92)] x 422 = -399.169,8 kJ/mol

L.B.1 Mixer I ( M-101 ) H2O 303 K 6 NaOH 303 K

Mixer

5

7

NaOH 0,5%

( M-101 )

Panas Masuk Alur 5 Panas masuk (ΔH5) = NNaOH5 Cp ∆T = 0,0223 kmol/jam x 700,7028 kJ/kmol K x (303 – 298) K = 78,13 kJ/jam Alur 6 Panas masuk (ΔH6) =

∑N

6 H 2O

 303   ∫ Cp (l ) dT     298 

= 9,9211 kmol/jam x 374,6878 kJ/kmol = 3.717,31 kJ/jam Total Panas Masuk = (ΔH5 + ΔH6) kJ/jam = (78,13 + 3.717,31) kJ/jam = 3.795,44 kJ/jam


Panas Keluar Temperatur keluaran Mixer (M-150) adalah temperatur yang timbul karena pencampuran komponen-komponen dari tiap alur masuk. Mixer bersifat adiabatis, sehingga: dQ =0 dt

ΣN ins ∫ Cp s dT - ΣN sout ∫ Cp s dT = 0 ΣN ins ∫ Cp s dT = ΣN sout ∫ Cp s dT (ΔH7 + ΔH8) kJ/jam = ΔH9 kJ/jam Sehingga N sout ∫ Cp s dT = 3.795,44 kJ/jam NNaOH7 Cp ∆T

= 3.795,44 kJ/jam

Cp NaOH 0,5%

= 690,822 kJ/kmol K

NNaOH7

=

…(1)

% x 10 x ρ m pelarut x Mr ρ pelarut

= 22,4456 kmol/jam Dengan memasukkan data kapasitas panas NaOH 0,5% terhadap persamaan (1) maka diperoleh persamaan sebagai berikut: 22,4456 kmol/jam x 690,822 kJ/kmol K x (T7 – 298) = 3.795,44 kJ/jam Dengan metoda trial and error diperoleh T7 = 298,2397 K = 25,2397 OC Jadi temperatur campuran dalam mixer I (M-101) adalah 298,2397 K

L.B.3 Tangki Perendaman I


NaOH 0,5% 298,2397 K 7

Sargassum 303 K

3

Tangki Perendaman I

8

( T-103 )

NaOH 0,5% Sargassum

Persamaan Neraca Panas : Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0 Maka : Panas Masuk = Panas Keluar Panas Reaktan + Panas Steam = Panas Produk

Panas Masuk Temperatur masuk NaOH 0,5% = 298,2397 K Temperatur masuk Sargassum = 303 K Tabel LB.9 Perhitungan Panas Bahan Masuk Tangki Perendaman I Komponen (i)

N senyawa kmol/jam

Sargassum

0,0362

NaOH 0,5%

22,4456

Cp ∆T kJ/kmol

Q = N Cp ∆T kJ/jam

776.178,8608

28.097,670

165,6143

3.717,3197

Qin,total =

31.814,9897

Panas Keluar Temperatur keluar = 323 K Tabel LB.10 Perhitungan Panas Bahan Keluar Tangki Perendaman I Komponen (i) Sargassum

N senyawa kmol/jam 0,0362

NaOH 0,5%

22,4456

Cp ∆T kJ/kmol

Q = N Cp ∆T kJ/jam

3.880.894,3040

140.469,8499

17.270,5500

387.648,6028


Qout,total =

528.118,4527

dQ/dT

= Qout,total - Qin,total = (528.118,4527– 31.814,9897) kJ/jam = 496.303,463 kJ/jam

Untuk meningkatkan suhu pada tangki perendaman I digunakan air panas yang berasal dari deaerator, suhu air panas 650C. Entalpi spesifik air (λ) pada 650C = 272 kJ/kg

(Smith, 2001)

Air panas yang diperlukan adalah: 1.824,645

dQ/dT λ (150 o C) 496.303,463 kJ/jam = 272 kJ/kg = 1.824,645 kg/jam

ms =

Tabel LB.11 Neraca Panas Tangki Perendaman I Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

31.814,9897

-

Produk

-

528.118,4527

496.303,463

-

528.118,4527

528.118,4527

Air panas Total

L.B.3 Mixer II ( M-102 ) H2O 303 K 12

HCl 303 K

11

Mixer

13

HCl 0,5%

( M-102 )

Panas Masuk Alur 13 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur masuk = 300C = 303 K Tabel LB.12 Perhitungan Panas Bahan Masuk Mixer II Komponen (i)

N senyawa kmol/jam

∫

303

298

Cp.dT

303

Qi

kJ/kmol

= N senyawa ∫ Cp dT 298

kJ/jam HCl

0,0759

436,9434

33,164

H2O

9,0367

374,6878

3.385,9412

Qin,total =

3.419,1052


ΣN ins ∫ Cp s dT - ΣN sout ∫ Cp s dT = 0 ΣN ins ∫ Cp s dT = ΣN sout ∫ Cp s dT (ΔH11 + ΔH12) kJ/jam = ΔH13 kJ/jam Sehingga N sout ∫ Cp s dT = 3.419,1052 kJ/jam

NHCl13

=

…(1)


= 22,2577 kmol/jam

Dengan memasukkan data-data kapasitas panas HCl pada tabel B.1 terhadap persamaan (1) maka diperoleh persamaan sebagai berikut: 22,2577 ((17.7227)(T13 – 298) + (0,904261/ 2)(T132 – 2982) + (-5,64496.10-3 / 3)(T133 – 298,3) + (1.13383.10-5/ 4)(T134 – 2984)) = 3.419,1052 kJ/jam Dengan metoda trial and error diperoleh T13 = 299,7769 K = 26,7769 OC Jadi temperatur campuran dalam mixer II (M-102) adalah 299,7769 K


L.B.4 Tangki Perendaman II (T-104) HCl 0,5% 299,7769 K 13

Sargassum 303 K

Tangki Perendaman II

9

14

( T-104 )

HCl 0,5% Sargassum

Persamaan Neraca Panas : Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0 Maka : Panas Masuk = Panas Keluar Panas Reaktan = Panas Produk

Panas masuk Temperatur masuk HCl

= 299,7769 K

Temperatur masuk Sargassum = 303 K Tabel LB.13 Perhitungan Panas Bahan Masuk Tangki Perendaman II Komponen (i)

∫

N senyawa

303

298

kmol/jam

Sargassum

0,0362

HCl 0,5%

22,2577

Cp.dT

423

Qi

= N senyawa ∫ Cp dT kJ/jam 298

kJ/kmol 776.178,8608 28.097,6747 153,6139

Qin,total =

3.419,0921 31.516,7668

Panas keluar Temperatur tangki perendaman adalah temperatur yang timbul karena pencampuran komponen-komponen dari tiap alur masuk.. Tangki perendaman bersifat adiabatis, sehingga: dQ =0 dt Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΣN ins ∫ Cp s dT - ΣN sout ∫ Cp s dT = 0 ΣN ins ∫ Cp s dT = ΣN sout ∫ Cp s dT (ΔH9 + ΔH13) kJ/jam = ΔH14 kJ/jam Sehingga N sout ∫ Cp s dT = 31.516,7668 kJ/jam

…(2)

Dengan memasukkan data-data kapasitas panas HCl dan Sargassum terhadap persamaan (2) maka diperoleh persamaan sebagai berikut: ((5,2121((17.7227)(T14 – 298) + (0,904261/ 2)(T142 – 2982) + (-5,64496.10-3 / 3)(T143 – 2983) + (1.13383.10-5/ 4)(T144 – 2984))) +(0,0475 x 155.235,7722 x (T14 – 298))) = 31.516,7668 kJ/jam Dengan metoda trial and error diperoleh T14 = 299,3247 K = 26,3247 OC Jadi temperatur campuran dalam tangki perendaman II (M-102) adalah 299,3247 K

LB.5

Mixer III (M-103) H2O 303 K Na2CO3 303 K

21

Mixer III

20

22

Na2CO3 12%

( M-103 )

Panas Masuk Alur 21 Temperatur masuk = 300C = 303 K Tabel LB.14 Perhitungan Panas Bahan Masuk Mixer III (M-103) Komponen (i)

N senyawa

∫

303

298

kmol/jam

Cp.dT

303

Qi


kJ/kmol

kJ/jam H2O Qin,total =

480,4056

374,6878

180.002,1174 180.002,1174

Alur 20 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Panas masuk (ΔH20) = N Cp ∆T = 11,1243 kmol/jam x 144,5 kJ/kmol K x (303 – 298)K = 8.037,3067 kJ/jam Panas masuk (ΔH21) =

 303  21 N ∑ H 2O  ∫ Cp(l ) dT   298 

= 480,4056 kmol/jam x 374,6878 kJ/kmol = 180.0002,1174 kJ/jam

Total Panas Masuk = (ΔH20 + ΔH21) kJ/jam = (8.037,3067 + 180.0002,1174) kJ/jam = 188.039,4241 kJ/jam


ΣN ins ∫ Cp s dT - ΣN sout ∫ Cp s dT = 0 ΣN ins ∫ Cp s dT = ΣN sout Cp dT (ΔH20 + ΔH21) kJ/jam = ΔH22kJ/jam Sehingga N sout ∫ Cp s dT = 188.039,4241 kJ/jam

NNa2CO322

=

…(1)


= 11.018,7166 kmol/jam

Dengan memasukkan data kapasitas panas Na2CO3 pada tabel B.3 terhadap persamaan (1) maka diperoleh persamaan sebagai berikut: 11.018,7166 ((399,3756)(T22 – 298) = 255.717,8814 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dengan metoda trial and error diperoleh T22 = 298.0413 K = 25,0413 OC Jadi temperatur campuran dalam mixer III (M-201) adalah 298,0413 K

LB.6

Kolom Ekstraksi (EK-201) Sargassum 303 K 22 Na2CO3 12% 298,0413 K

19

Kolom ekstraksi ( EK-201 )

23

Na2CO3 12% Sargassum Alginat 333 K

Persamaan Neraca Panas : Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0 Sehingga : Panas Masuk + Panas steam = Panas Keluar

Panas Masuk Alur 19 Temperatur masuk = 30 0C = 303 K Sargassum ∆HSargassum = N Cp ∆T = 0,0330 kmol/jam x 155.235,7722 kJ/kmol K x (303 – 298)K = 25.613,902 kJ/jam Alur 22 Temperatur masuk = 298,0413 K = 25,0413 0C Na2CO3 12% ∆H22 = N Cp ∆T = 92,7026 x 399,3756 x (298,0413 – 298) = 1.529,056 kJ/jam

∆Hin = ∆H19 + ∆H22 = ( 25.613,902 + 1.529,056 ) kJ/jam = 27.142,958


Panas keluar Temperatur keluar = 600 C Sargassum ∆HSargassum = N Cp ∆T = 0.0222 kmol/jam x 155.235,7722 kJ/kmol K x (333 – 298)K = 120.618,195 kJ/jam Na2CO3 12 % ∆HNa2CO3 = N Cp ∆T = 92,7026 kmol/jam x 399,3756 kJ/kmol K x (303 – 298) K = 185.115,7825 kJ/jam

Alginat ∆Halginat

= N Cp ∆T = 0,0109 kmol/jam x 153.979,36 kJ/kmol K x (303 – 298)K = 8391,8751 kJ/jam

∆H23

= ∆HSargassum + ∆HNa2CO3 + ∆Halginat = 120.618,195 + 185.115,7825 + 8391,8751 = 314.125,8526 kJ/kmol

Ekstraktor bersifat adiabatis, sehingga: dQ =0 dt

dQ = ∆Η out − ∆Η in dt

dQ/dt

= ∆Hout - ∆Hin = (314.125,8526 - 27.142,958) kJ/kmol = 286.982,8946 kJ/kmol

Untuk meningkatkan suhu pada ekstraktor digunakan air panas yang berasal dari deaerator, suhu air panas 650C. Entalpi spesifik air (λ) pada 650C = 272 kJ/kg

(Smith, 2001)

Air panas yang diperlukan adalah: 1.055,0841 kg/jam


dQ/dT λ (65 o C) 286.982,8946 kJ/jam = 272 kJ/kg

ms =

= 1.055,0841 kg/jam

Tabel LB.15 Neraca Panas Ekstraktor (EK-101) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

27.142,958

-

Produk

-

314.125,8526

Air panas

286.982,8946

-

Total

314.125,8526

314.125,8526

LB.7

Mixer IV (M-202) H2O 303 K 27 H2SO4 303 K

Mixer

26

28

H2SO4 10%

( M-202 )

Panas Masuk Temperatur masuk = 300C = 303 K Tabel LB.16 Perhitungan Panas Bahan Masuk Mixer IV Komponen (i)

N senyawa

∫

303

298

kmol/jam

Cp.dT

303

Qi


kJ/kmol

kJ/jam H2SO4

0.0823

696,0079

57,2814

H2O

3.9519

374,6878

1.480,7287

Qin,total =

1.538,0101

Panas Keluar Temperatur keluaran Mixer IV (M-104) adalah temperatur yang timbul karena pencampuran komponen-komponen dari tiap alur masuk. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Mixer bersifat adiabatis, sehingga: dQ =0 dt

ΣN ins ∫ Cp s dT - ΣN sout ∫ Cp s dT = 0 ΣN ins ∫ Cp s dT = ΣN sout ∫ Cp s dT (ΔH26 + ΔH27) kJ/jam = ΔH28 kJ/jam Sehingga N sout ∫ Cp s dT = 1.538,0101 kJ/jam =

NHCl28

…(1)


= 0,8082 kmol/jam Dengan memasukkan data-data kapasitas panas H2SO4 terhadap persamaan (1) maka diperoleh persamaan sebagai berikut: 0,8082((375,9916 x (T28 – 298)) = 1.538,0101 Dengan metoda trial and error diperoleh T28 = 401,67 K = 38,67 OC Jadi temperatur campuran dalam mixer IV (M-104) adalah 401,67 K

LB.8

Reaktor I (R - 101) Saturated steam 423 K

H2SO4 10% 401,67 K Alginat 303 K

28 25

Reaktor ( R-101 )

29

T = 373 K

Asam alginat Alginat H2SO4 SO42373 K

Kondensat 423 K

Reaksi : 2Alg - + H2SO4

2H.Alg + SO42-

Persamaan Neraca Energi : Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Asumsi : Keadaan steady state, sehingga akumulasi = 0 Maka : Panas Masuk =

Panas Keluar

Panas bahan masuk + Panas steam = Panas bahan keluar + Panas laten penguapan

Panas Masuk Alur 28 Temperatur masuk = 38,67 0C = 311,67 K Q32 = N Cp ∆T = 0.8082 kmol/jam x 375,9916 kJ/kmol K x (311,67 – 298) = 4.153,9905 kJ/jam

Alur 25 Temperatur masuk = 300C = 303 K Cp alginat- = 0 Q25 = 0

Panas keluar Temperatur keluar = 1000C Tabel LB.17 Perhitungan Panas Bahan Keluar Reaktor I (R-101) Komponen (i)

N senyawa

∫

373

298

kmol/jam

Cp.dT

373

Qi


kJ/kmol

kJ/jam H2SO4

0.8030

28.199,3701

22.644,0940

SO42-

0.0047

0

0

Alginat-

0,0011

0

0

Asam alginat

0.0095

11.183.527,5

106.243,5065

Qout,total =

128.887,6005

Perhitungan Panas Reaksi : Reaksi : 2Alg - + H2SO4

2H.Alg + SO42-


∆Hr0

= [(2 . ∆H0f , H.alg + ∆H0f , (SO4)2- ) – (∆H0f, H2SO4 + 2. ∆H0f , alg-)] = [{2 . (-436.643,4) +0} – {2.(813,989) + 0 }]kJ/mol = -874.472,811 kJ/kmol

r

= 0,00475 kmol/jam

ΔHr

373

373

298

298

= ΔHr 0 − ∫ Cp (l) asam sulfat dT + 2 ∫ Cp (l) H.alg dT

(373)

= -874.472,811kJ/kmol – 28.199,3701 + 22.367.055,00 = 21.466.382,8189 kJ/kmol dQ/dT = r ∆Hr (373) + Qout,total - Qin,total = ((0,00475 x 21.466.382,8189) + 128.887,6005 - 4.153,9905)) kJ/jam = 226.698,9283 kJ/jam

Steam yang diperlukan adalah: dQ/dT λ (150 o C) 226.698,9283 kJ/jam = 2113,2 kJ/kg = 107,2775 kg/jam

ms =

Tabel LB.18 Neraca Panas Reaktor I (R-101) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

4.153,9905

Produk

-

128.887,6005

∆Hr

-

101.965,3183

Steam

226.698,9283

-

Total

230.852,9188

230.852,9188

LB.9

Reaktor II (R - 102)


Saturated steam 423 K Na2CO3 303 K Asam alginat 303 K Methanol 303 K

32

34

31

Reaktor ( R-102 )

33

T = 323 K

Asam alginat Alginat H2SO4 SO42323 K

Kondensat 423 K

Reaksi : 2As.alginat + Na2CO3

metanol


Persamaan Neraca Energi : Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi Asumsi : Keadaan steady state, sehingga akumulasi = 0 Maka : Panas Masuk

= Panas Keluar

Panas bahan masuk + Panas steam = Panas bahan keluar + Panas laten penguapan Panas Masuk Alur 31 Temperatur masuk = 30 0C = 303 K Q31 = N Cp ∆T = 0,0093 kmol/jam x 149.113,7 kJ/kmol K x (303 – 298) K = 6.933,7870 kJ/kmol

Alur 32 Temperatur masuk = 30 0C = 303 K Q32 = N Cp ∆T = 0,0075 kmol/jam x 28,9 kJ/kmol K x (303 – 298) K = 1,0837 kJ/kmol

Alur 33 Temperatur masuk = 30 0C = 303 K Tabel LB.19 Perhitungan Panas Bahan Masuk Reaktor II (R – 102) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Komponen (i)

N senyawa kmol/jam

∫

303

298

303

Cp.dT

Qi

kJ/kmol


kJ/jam Metanol

21,8306

405,9901

8.863,0074

Q33 =

Qin

8.863,0074

= Q31 + Q32 + Q33 = (6.933,7870 + 1,0837 + 8.863,0074) kJ/kmol = 15.797,8781 kJ/kmol

Panas keluar Temperatur keluar = 50 0C Tabel LB.20 Perhitungan Panas Bahan Keluar Reaktor II (R-102) Komponen (i)

N senyawa

∫

323

298

kmol/jam

323

Cp.dT

Qi


kJ/kmol

kJ/jam Asam alginat

0,0010

3.727.842,5

3.727,8425

0,007539

3.842.626,5

28.969,56118

Metanol

21,8306

2.077,1760

45.345,9984

Na2CO3

0,0005

722,5

0,3612

H2O

0,0070

1.878,8309

13,1518

CO2

0,0070

942,1122

6,5948

Natrium alginat

Qout,total =

78.063,5097

Perhitungan Panas Reaksi : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Reaksi : 2As.alginat + Na2CO3 ∆Hr0

metanol


= [(2 . ∆H0f , Na.alg + ∆H0f , H2O + ∆H0f , CO2) – (∆H0f, Na2CO3 + 2. ∆H0f , H.alg)] = [{2 . (-399.169,8) +(-285,830) + (-393,509)} – {(-1130,680) +

2.(

-436.643,4)}]kJ/mol = 1.235.434,3510 kJ/mol = 1.235.434.351 kJ/kmol r

= 0,0035 kmol/jam

ΔHr(323) = ΔHr 0 − 2

323

323

323

323

298

298

298

298

∫ Cp (l) H.alg dT − ∫ Cp (s) Na2CO3 dT + 2 ∫ Cp (l) Na.alg dT +

∫ Cp (l)

H2O

dT + ∫ Cp (g) CO2 dT

= -152.635.345,0590 – 2.(3.727.842,5) – 722,5 + 2.(3.842.626,5) + 1.878,8309 + 942,1122 = -152.403.678,6160 kJ/kmol dQ/dT = r ∆Hr (323) + Qout,total - Qin,total = ((0,0035 x -152.403.678,6160) + 113.828,9156 - 22.413,0070)) kJ/jam = -441.996,9665 kJ/jam

Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 28 0 C dan keluar pada suhu 60 0 C. Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg

(Smith, 2001)

H(60oC) = 251,1 kJ.kg

(Smith, 2001)

H(60 0 C) - H (28 0 C)

= [ H (60 0 C) - H (25 0 C) ] = (251,1 – 104,8) kJ/kg = 146,3 kJ/kg

Massa Air pendingin yang dibutuhkan adalah: dQ dt H(60 C) - H(250 C) 441.996,9665 = 146,3 = 3.021,16860 kg/jam

m=

0


Tabel LB.21 Neraca Panas Reaktor II (R-102) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

15.797,8781

-

Produk

-

78.063,5097

r.∆Hr

533.412,8751

Air pendingin Total

-

441.996,9665

549.180,7532

549.180,7532

LB.10 Rotary Dryer (RD-201) Saturated steam 423 K

Uap air 38

Natrium alginat H2O 303 K

39

Rotary Dryer

36

Natrium alginat H2O

(RD-201)

Kondensat 423 K

Persamaan Neraca Panas : Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0 Maka : Panas Masuk = Panas Keluar Panas Reaktan + Panas Steam = Panas Produk

Panas Masuk Temperatur masuk = 300C = 303 K Tabel LB.22 Perhitungan Panas Bahan Masuk Rotary Dryer (RD-201) Komponen (i)

N senyawa

∫

303

298

kmol/jam

Cp.dT kJ/kmol

303

Qi


kJ/jam Natrium alginat Qin,total =

0,7387

768.525,3

567.709,6391 567.709,6391


Panas Keluar Temperatur keluar = 80 0C = 353 K Tabel LB.23 Perhitungan Panas Bahan Keluar Rotary Dryer (RD-201) Komponen (i)

∫

N senyawa

423

298

kmol/jam

Cp.dT

423

Qi


kJ/kmol

kJ/jam Natrium Alginat 0.6545

8.453.778,3

5.532.997,897

Air

2,6406

4.149,0186

10.955,8985

Uap Air

3,9028

1.856,2018

7.244,3844

Qout,total =

5.551.198,18

dQ/dT = Qout,total – Qin,total = (5.551.198,18 - 567.709,6391) kJ/jam = 4.983.488,541 kJ/jam

Steam yang diperlukan :

dQ/dT λ (150 o C) 4.983.488,541 kJ/jam = 2113,2 kJ/kg = 2.358,2664 kg/jam

ms =

Tabel LB.24 Neraca Panas Rotary Dryer (RD-101) Alur masuk (kJ/jam)


Umpan

567.709,6391

-

Produk

-

5.551.198,18

4.983.488,541

-

Steam


Total

5.551.198,18

5.551.198,18

LB.11 Heater Kolom Distilasi (E-201) Saturated steam (423 K) H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat

Heater ( E-201 )

37a

H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat 0 T = 64,993 C

37b

T = 30 0C

Kondensat (423 K)

Panas Masuk Temperatur masuk = 30 0C Tabel LB.25 Perhitungan Panas Bahan Masuk Heater (E-201) Komponen (i)

N senyawa

∫

303

298

kmol/jam

303

Cp.dT

Qi


kJ/kmol

kJ/jam Asam alginat

0,001

745.568,5

745,5685

Natrium alginat

0,0151

768.525,3

39.194,7903

Metanol

21,830

405,9901

8862,7639

Na2CO3

0,0005

144,5

0,07225

0,007

374,6878

2,6228

H2O Qin ,total =

48.805,8177


Panas Keluar Temperatur keluar = 338,143 K = 64,993 oC Tabel LB.26 Panas Keluar Heater (E-201) Komponen (i)

∫

N senyawa

338,143

298

kmol/jam

Cp.dT

338,143

Qi

= N senyawa

∫ Cp dT

298

kJ/kmol

kJ/jam Asam alginat

0,001

5.963.504,2041

5.963,50

Natrium alginat

0,0151

6.147.126,4646

92.821,6096

Metanol

21,830

3.404,6173

74.322,7956

Na2CO3

0,0005

1.155,7977

0,5779

0,007

3.022,7569

21,1593

H2O Qout,total =

173.129,6424

Perhitungan Kebutuhan Steam dQ = ΔHout - ΔHin dt

= (173.129,6424 - 48.805,8177) = 124.323,8247 kJ/jam Tanda positif (+) menunjukkan bahwa sistem membutuhkan panas Sebagai media pemanas digunakan steam yang masuk sebagai saturated steam pada suhu 1500C dan tekanan 4,7 atm (4,76 bar) dan keluar sebagai kondensat pada suhu 1500C dan tekanan 4,7 atm. Panas laten steam (λ) pada 150 0C = 2.113,2 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Massa steam yang diperlukan :

∆H out − ∆Η in λ (150 °C ) 124.323,8247 = = 58,8320 kg/jam 2.113,2

m=

Tabel LB.27 Neraca Panas Heater (E-201) Panas Masuk (kJ/jam)

Panas Keluar (kJ/jam)


Umpan Produk Steam Total

48.805,8177 124.323,8247 173.129,6424

173.129,6424 173.129,6424

LB.11 Kolom Distilasi (D-201) LB.11-1 Kondensor Kolom Distilasi (E-201) Metanol H2O 338,143 K 41

Kondensor ( E-321 )

Air Pendingin Masuk (301,15 K) Metanol H2O 337,4326 K

44

43

Air Pendingin Keluar (333,15 K) Metanol H2O 337,4326 K

Dari perhitungan pada lampiran A neraca massa, diperoleh temperatur umpan masuk, T = 349,143 K = 75,993 oC P = 1 atm = 101,325 Pa Dari perhitungan pada lampiran A neraca massa, diperoleh temperatur destilat, T = 337,4326 K = 63,2826 oC P = 1 atm = 101.325 Pa Panas Masuk Panas masuk Kondensor Alur 41 Tabel LB.28 Panas Masuk Kondensor (E-202) Komponen

N41 (kmol/jam)

338,143

∫ Cp(l ) dT

298

 338,143  Q = N 41  ∫ Cp dT   298 


Metanol

90,3052

3.404,6173

307.454,6462

H2O

0,00001

3.022,7569

0,0302

Qin ,total =

307.454,6764

Panas Keluar Alur 43 Tabel LB.29 Panas Keluar Kondensor (E-202) Alur 43 Komponen

N43 (kmol/jam)

Metanol H2O

336 , 4326

∫ Cp

(l )

dT

298

 336,4326  Q = N 43  ∫ Cp dT   298 

30,8225

3.251,4724

100.218,508

0,0000015

2.893,3465

0,0043

Qout,total =

100.218,5123

Alur 44

Komponen

N44 (kmol/jam)

336 , 4326

∫ Cp

298

(l )

dT

 336,4326  Q = N  ∫ Cp dT   298  44


Tabel Metanol H2O

60,4117

3.251,4724

196.426,9752

0,0001

2.893,3465

0,2893

LB.30 Panas Keluar Kondenso

Qout,total =

196.427,2645

r (E-202) Alur 44

ΔHout = ΔH43 + ΔH44 = (100.218,5123 + 196.427,2645) kJ/jam = 296.645,7768 kJ/jam

Perhitungan Kebutuhan Air Pendingin dQ = ΔHout - ΔHin dt

= (296.645,7768 – 307.454,6764) kJ/jam = – 10.808,8996 kJ/jam Tanda negatif (–) menunjukkan bahwa sistem mengeluarkan panas Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 25 0 C dan keluar pada suhu 60 0 C. Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg

(Smith, 2001)

H(60oC) = 251,1 kJ.kg

(Smith, 2001)

H(60 0 C) - H (25 0 C)

= [ H (60 0 C) - H (25 0 C) ] = (251,1 – 104,8) kJ/kg = 146,3 kJ/kg


Massa Air pendingin yang dibutuhkan adalah: dQ dt H(60 C) - H(250 C) 10.808,8996 = 146,3 = 73,8817 kg/jam

m=

0

. Tabel LB.31 Neraca Panas Kondensor (E-202) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) 307.454,6764 296.645,7768 10.808,8996 307.454,6764 307.454,6764

Umpan Produk Air pendingin Total

LB.11-2 Reboiler Kolom Distilasi (E-203) Saturated Steam ( 423 K) H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat

45

337,0583K

Reboiler ( E-327 ) Kondensat (423 K)

46

H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat T = 349,143 K

47 H2 O Metanol Na2CO3 Asam alginat Natrium alginat T = 349,143 K

Dari perhitungan pada lampiran A neraca massa, diperoleh temperatur umpan masuk, T = 337,0583 K = 63,9083 oC P = 1 atm = 101,325 Pa

Dari perhitungan pada lampiran A neraca massa, diperoleh temperatur buble point bottom T = 349,143 K = 75,993 oC P = 1 atm = 101.325 Pa Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Neraca Panas Masuk Temperatur masuk = 337,0583 K = 63,9083 oC Alur 45 Tabel LB.32 Panas Masuk Reboiler (E-203) Komponen (i)

∫

N senyawa

337 , 0583

298

kmol/jam

Cp.dT

337 , 0583

Qi

= N senyawa

∫ Cp dT

298

kJ/kmol

kJ/jam Asam alginat

1,1884

5.963.504,2041

7.087.028,396

Natrium alginat

0,1814

6.147.126,4646

1.115.088,741

Metanol

83,1329

3.404,6173

283.035,7095

Na2CO3

0,6441

1.155,7977

744,4493

7,584

3.022,7569

22.924,5883

H2O Qint,total =

8.508.821,884

Neraca Panas Keluar Temperatur keluar = 349,143 K = 75,993 oC Alur 46 Tabel LB.33 Panas Keluar Reboiler (E-203) Komponen (i)

∫

N senyawa

349 ,143

298

kmol/jam

Cp.dT

kJ/kmol

349 ,143

Qi

= N senyawa

∫ Cp dT

298

kJ/jam Asam alginat

1,1871

5.801.760,5737

6.887.269,976

Natrium alginat

0,1812

5.980.402,5860

1.083.648,949

Metanol

83,0421

3.307,3934

274.652,8935

Na2CO3

0,6434

1.124,4499

723,4710

7,57

2.940,6818

22.277,429

H2O Qout,total =

8.268.572,719


Alur 47 Tabel LB.34 Panas Keluar Reboiler (E-203) Komponen (i)

N senyawa

∫

349 ,143

298

kmol/jam

Cp.dT

349 ,143

Qi

= N senyawa

kJ/kmol

∫ Cp dT

298

kJ/jam Asam alginat

0,0013

5.801.760,5737

7.742,2887

Natrium alginat

0,0002

5.980.402,5860

1.196,0805

Metanol

0,0909375

3.307,3934

300,7661

Na2CO3

0,0007

1.124,4499

0,7871

0,006095

2.940,6818

17.9235

H2O Qout,total =

9.257,8459

Perhitungan Kebutuhan Steam dQ dt

= ΔHout - ΔHin = (8.268.572,719 + 9.257,8459) – 8.508.821,884 = - 230.991,3191 kJ/jam

Tanda negatif (–) menunjukkan bahwa sistem mengeluarkan panas Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 25 0 C dan keluar pada suhu 60 0 C. Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg

(Smith, 2001)

H(60oC) = 251,1 kJ.kg

(Smith, 2001)

H(60 0 C) - H (25 0 C)

= [ H (60 0 C) - H (25 0 C) ] = (251,1 – 104,8) kJ/kg = 146,3 kJ/kg

Massa Air pendingin yang dibutuhkan adalah: dQ dt H(60 C) - H(250 C) 230.991,3196 = 146,3 = 1.578,888 kg/jam

m=

0


Tabel LB.35 Neraca Panas Reboiler (E-203) Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) 8.508.821,884 8.268.572,719 230.991,3191 8.508.821,884 8.502.734,052

Umpan Produk Air pendingin Total

LB.12 Kondensor Recovery Kolom Distilasi (E-204) Air Pendingin Masuk (301 K)

Metanol H2O

Kondensor ( E-204 )

43 337,4326 K

48 300 K

Metanol H2O

Air Pendingin Keluar (333 K)

Panas Masuk Panas masuk = Panas keluaran kondensor distilasi (E-202) alur 43 = 98.213,6646 kJ/jam Panas Keluar Panas keluar =

 300  48 N ∑ S  ∫ Cp(l ) dT   298 

Tabel LB.35 Panas Keluar Kondensor (E-204) 300 Komponen N4 ∫ Cp(l ) dT (kmol/jam)

Metanol H2O Qout,total =

298

 300  N 48  ∫ Cp dT   298 

30,2059

161,8873

4.889,9516

0,000005

149,8043

0,00075 4.889,95235


Perhitungan Kebutuhan Air Pendingin dQ = ΔHout – ΔHin dt

= (239.419,1719 – 5.766.514,7948) kJ/jam = – 5.527.095,622 kJ/jam Tanda negatif (–) menunjukkan bahwa sistem melepaskan panas. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 25 0 C dan keluar pada suhu 60 0 C. Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg

(Smith, 2001)

H(60oC) = 251,1 kJ.kg

(Smith, 2001)

H(60 0 C) - H (25C)

= [ H (60 0 C) - H (25 0 C) ] = (251,1 - 104,8) kJ/kg = 146,3 kJ/kg

Maka banyaknya air pendingin yang dibutuhkan adalah

dQ dt H(60 C) - H(25 0 C) 5.527.095,622 = 146,3 = 37.779,1909 kg/jam

m=

0

Tabel LB.36 Neraca Panas Kondensor (E-204) Umpan Produk Air pendingin Total

Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam) 5.766.514,7948 239.419,1719 5.527.095,622 5.766.514,7948 5.766.514,7948

LB.13 Kondensor Produk Samping (E-205) Air Pendingin Masuk (301 K) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Asam alginat Natrium alginat Metanol H2O Na2CO3

Kondensor ( E-205 )

47 349,143 K

49 303 K

Asam alginat Natrium alginat Metanol H2O Na2CO3

Air Pendingin Keluar (333 K)

Panas Masuk Panas masuk = Panas keluaran reboiler distilasi (E-204) alur 47 = 9.257,8459 kJ/jam Panas Keluar Panas keluar =

 300  49 N ∑ S  ∫ Cp(l ) dT   298 

Alur 49 Tabel LB.37 Panas Keluar Kondensor (E-205) Komponen (i)

N senyawa

∫

303

298

Cp.dT

303

Qi


kmol/jam

kJ/kmol kJ/jam

Asam alginat

0,0013

745.568,5

969,239

Natrium alginat

0,0002

768.525,3

153,705

Metanol

0,0909375

405,9901

36,9197

Na2CO3

0,0007

144,5

0,1011

0,006095

374,6878

2,2837

H2O Qout total =

1.162,2485

Perhitungan Kebutuhan Air Pendingin Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

dQ = ΔHout – ΔHin dt

= (1.162,2485 – 9.257,8459) kJ/jam = – 8.095,5974 kJ/jam Tanda negatif (–) menunjukkan bahwa sistem melepaskan panas. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 25 0 C dan keluar pada suhu 60 0 C. Air (saturated): H(25oC) = 104,8 kJ/kg

(Smith, 2001)

H(60oC) = 251,1 kJ.kg

(Smith, 2001)

H(60 0 C) - H (25C)

= [ H (60 0 C) - H (25 0 C) ] = (251,1 - 104,8) kJ/kg = 146,3 kJ/kg

Maka banyaknya air pendingin yang dibutuhkan adalah

dQ dt H(60 C) - H(25 0 C) 8.095,5974 = 146,3 = 55,3356 kg/jam

m=

0

Tabel LB.38 Neraca Panas Kondensor (E-204) Umpan Produk Air pendingin Total



LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LC.1.1 Gudang Penyimpanan Rumput Laut (G-101) Fungsi

: Tempat penyimpanan bahan baku Sargassum sebelum diproses untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk : Persegi panjang beraturan Bahan konstruksi

: Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan Kebutuhan Sargassum =

= 1 atm

2.692,02 kg/jam

= 2.692,02 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 1.938.254,4 kg Densitas Sargassum

=

1.582,9 kg/m3

Volume Sargassum

=

1.938.254,4 kg 1.582,9 kg/m3

= 1.224,49 m3 Faktor kelonggaran

= 20%

Volume gudang

= 1,2 × 1.224,49 m3 = 1.469,39 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 × tinggi (t) Volume gudang (V)

= p×l×t = 2t × 2t × t = 4 t3

Tinggi gudang (t)

=

3

V 4

=

3

1.469,39 4

= 7,162 m Panjang gudang (p) = lebar gudang (l)

= 2 × 7,162 m = 14,323 m


LC.1.2 Gudang Sargassum (G-102) Fungsi

: Tempat penyimpanan Sargassum yang akan diproses menuju ekstraktor untuk kebutuhan 30 hari


: Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan

= 1 atm

Kebutuhan Sargassum = 2.456,62 kg/jam = 2.456,62 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 1.768.766,4 kg Densitas Sargassum

=

1.582,9 kg/m3

Volume Sargassum

=

1.768.766,4 kg 1.582,9 kg/m3

= 1.117,42 m3 Faktor kelonggaran

= 20%

Volume gudang

= 1,2 × 1.117,42 m3 = 1.240,91 m3


= p×l×t = 2t × 2t × t = 4 t3

Tinggi gudang (t)

=

3

V 4

=

3

1.240,91 4


= 2 × 6,95 m = 13,89 m

LC.1.3 Gudang Na2CO3 (G-103) Fungsi

: Tempat penyimpanan bahan baku Na2CO3 sebelum diproses untuk kebutuhan 15 hari

Bentuk : Prisma segi empat beraturan Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bahan konstruksi

: Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan Kebutuhan Na2CO3

= 1 atm

= (1.179,18 + 0,80) kg/jam = 1.179,98 kg/jam × 24 jam/hari × 15 hari = 424.792,8 kg

Densitas Na2CO3

= 2.130 kg/m3

Volume Na2CO3

=

424.792,8 kg 2.130 kg/m3

= 199,433 m3 Faktor kelonggaran

= 20%

Volume gudang

= 1,2 × 199,433 m3 = 239,32 m3


= p×l×t = 2t × 2t × t = 4 t3

Tinggi gudang (t)

=

3

V 4

=

3

239,32 4


= 2 × 3,911 m = 7,822 m

LC.1.4 Gudang NaOH (G-104) Fungsi

: Tempat penyimpanan bahan baku NaOH sebelum diproses untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk


Bahan konstruksi

: Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan Kebutuhan NaOH

= 1 atm

= 0,89 kg/jam


= 0,89 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 640,8 kg Densitas NaOH

= 2.130 kg/m3

Volume NaOH

=

640,8 kg 2.130 kg/m3


= 20%

Volume gudang

= 1,2 × 0,3 m3 = 0,36 m3


= p×l×t = 2t × 2t × t = 4 t3

Tinggi gudang (t)

=

3

V 4

=

3

0,36 4


= 2 × 0,45 m = 0,9 m

LC.1.5 Gudang Produk Natrium alginat (G-201) Fungsi

: Tempat penyimpanan produk Natrium alginat selama 30 hari


: Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan

= 1 atm

Produk natrium alginat = 545,89 kg/jam = 545,89 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 393.040,8 kg Densitas natrium alginat=

2.467,3 kg/m3


Volume natrium alginat =

393.040,8 kg 2.467,3 kg/m3


= 20%

Volume gudang

= 1,2 × 257,9195 m3 = 191,16 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 × tinggi (t) = p×l×t

Volume gudang (V)

= 2t × 2t × t = 4 t3 Tinggi gudang (t)

=

3

V 4

=

3

191,16 4


= 2 × 3,63 m = 7,25 m

LC.1.6 Tangki Penyimpanan Metanol (T-201) Fungsi

: Menyimpan metanol untuk kebutuhan 10 hari

Bahan konstruksi : Carbon Steels SA- 285 Grade C Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Tekanan

= 1 atm

Temperatur

= 30°C

Laju alir massa

= 698,58 kg/jam

ρ

= 789,2573 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 10 hari Faktor kelonggaran

= 20%


Perhitungan: a. Volume tangki Volume larutan, Vl =

698,58 kg / jam × 10 hari × 24 jam / hari 789,2573 kg / m 3

= 212,43 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 212,43 m3 = 254,912 m3 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : • Tinggi shell : diameter (Hs : D = 5 : 4) • Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4) -

-

Volume shell tangki ( Vs) Vs

=

1 π Di2 H 4

Vs

=

5 πD 3 16

Volume tutup tangki (Vh) Vh =

-

π 24

D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V) V

= Vs + Vh

254,912 m3 =

17 πD 3 48

Di

= 6,12 m

Hs

= 7,65 m

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup

= diameter tangki

= 6,12 m

Hh

1  Hh  =  × D =   × 6,12 4  D 

= 1,53 m

Ht (Tinggi tangki)

= Hs + Hh

= 9,18 m

d. Tebal shell tangki Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi cairan dalam tangki =

PHidrostatik

212,43 m 3 x 7,65 m = 6,375 m 254,912 m 3

=ρxgxl = 789,2573 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 6,375 m

= 49,309 kPa

P0

= Tekanan operasi

= 101,325 kPa

P

= 49,309 kPa+ 101,325 kPa

= 1 atm

= 150,634 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign = (1,2) (150,634)

= 180,76 kPa

Joint efficiency (E)

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress (S)

= 94.802,5825 KPa

(Brownell,1959)

Faktor korosi (C)

= 0,002 in/tahun


Umur alat (A) direncanakan 10 tahun Tebal shell tangki:

(Peters dan Timmerhaus,

2004)

t=

P.D (C × A) 2S . E − 1,2P

(150,634 kPa) (6,12 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 1,2(150,634 kPa)  tahun   1in  = 0,0061 m   + 0,02 in  0,0254 m 

=

= 0,26 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in e. Tebal tutup tangki

t=

(Brownell dan Young, 1959) (Peters dan Timmerhaus, 2004)

P.D (C × A) 2S . E − 1,2P


=

= 0,22 in Tebal tutup standar yang digunakan = ½ in

(Brownell dan Young, 1959)


LC.1.7 Tangki Penyimpanan HCl (T-102) Fungsi : Menyimpan larutan HCl untuk kebutuhan 30 hari Jenis

: Tangki silinder vertikal dengan tutup ellipsoidal

Kondisi operasi : Temperatur = 30 Tekanan =

1 atm

Bahan konstruksi

: stainless steel, SA-240, Grade A, type 410

Kebutuhan larutan HCl 35% perjam = 2,77 kg Total massa bahan dalam tangki

= 2,77 kg/jam × 24jam/hari × 30 hari = 1.994,4 kg

A.

Total volume bahan dalam tangki

= 1.994,4 liter

Densitas bahan dalam tangki

= 1,1593 kg/liter

Ukuran Tangki Faktor kelonggaran = 20% Direncanakan untuk membuat 1 buah tangki, maka : Volume tangki = volume bahan x 1,2 = 1.994,4 x 1,2 = 2.393,28 liter Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3 Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2:1, sehingga :

tinggi head (Hh) = 1/6 × D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume tutup (Vh) ellipsoidal

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

Vt = Vs + Vh Vt = (3π/8 × D3) + (π/24 × D3)

(Brownell&Young,1979,hal 80)

Vt = 10π/24 × D3

Diameter tangki (D) = 3

24 Vt 3 24 × 2.393,28 = = 12,23 dm 10π 10π

= 1,223 m Tinggi silinder (Hs)= 3/2 × D

= 48,15 in = 3/2 × 1,223 m

= 1,8345 m


= 1 /6 × D

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)

= 1/6 × 1,223 m

= 0,203 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 2,0375 m

B.

Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10π/24 × D3 = 10π/24 × (1,223 m) 3 = 2,393 m3 Volume bahan = 1,994 m3 Tinggi tangki

= 2,0375 m

Tinggi bahan dalam tangki

=

volume bahan dalam tangki × tinggi tangki volume tangki

=

1,994 × 2,0375 2,393

= 1,697 m = ρ × g × tinggi cairan dalam tangki

Tekanan hidrostatis

= 1.159,3 × 9,80655 × 1,697 = 19.301,15 Pa = 0,19 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15% Pdesain

= 1,15 × (1 + 0,19) = 1,3685 atm = 20,35 psi

C.

Tebal dinding tangki (bagian silinder) -Faktor korosi (C)

= 0,002 in/tahun 2

Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in -Efisiensi sambungan (E)


(Brownell &Young,1979)

: 0,85

-Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun Tebal silinder (d) =

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)


dimana : d

= tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

20,35 × 24,07 + (0,002 x 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 20,35) = 0,59 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = ¾ in D.

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

= 0,002 in/tahun

-Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 -Efisiensi sambungan (E)

(Perry dan Green, 1999) (Brownell &Young,1979)

: 0,85

-Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun Tebal head (dh) =

P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

20,35 × 24,07 + (0,002 × 10 ) (2 × 16.250 × 0,85) − (0,2 × 20,35) = 0,53 in

dh =

Dipilih tebal head standar = ¾ in

LC.1.8

Tangki H2SO4 98% (T-101)

Fungsi

: Menyimpan larutan H2SO4 untuk kebutuhan 30 hari

Jenis

: Tangki silinder vertikal dengan tutup ellipsoidal

Kondisi operasi

: Temperatur = Tekanan

30 0C

= 1 atm

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-240, Grade A, type 410 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan larutan H2SO4 32% perjam = 8,07 kg Total massa bahan dalam tangki

= 8,07 kg/jam×24jam/hari×30hari = 5.810,4 kg

A.

Total volume bahan dalam tangki

= 3.157,82 liter

Densitas bahan dalam tangki

= 1,84 kg/liter

Ukuran Tangki Faktor kelonggaran = 20% Direncanakan untuk membuat 1 buah tangki, maka : Volume bahan dalam 1 tangki = 3.157,82 liter Volume 1 tangki = volume bahan x 1,2 = 3.789,39 liter Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3 Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2:1, sehingga :

tinggi head (Hh) = 1/6 × D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume tutup (Vh) ellipsoidal

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

Vt = Vs + Vh Vt = (3π/8 × D3) + (π/24 × D3)

(Brownell&Young,1979)

Vt = 10π/24 × D3


24 Vt 3 24 × 3.157,82 = = 13,414 dm 10π 10π

= 1,3414 m

= 52,81 in

Tinggi silinder (Hs)= 3/2 × D

= 3/2 × 1,3414 m


= 1 /6 × D = 1/6 × 1,3414 m

= 2,0121 m

= 0,223 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 2,235 m B.

Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki


Volume tangki = 10π/24 × D3 = 10π/24 × (1,3414 m) 3 = 3,157 m3 Volume bahan = 3.157,82 m3

Tinggi bahan dalam tangki

=

volume bahan dalam tangki × tinggi tangki volume tangki

=

3,15782 × 2,235 3,157


Tekanan hidrostatis

= 1840 × 9,80655 × 2,235 = 40,328 Pa = 0,412 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15% = 1,15 × (1 + 0,412)

Pdesain

= 1,6238 atm = 25,425 psi C.


: 0,002 in/tahun



: 0,85


dimana : d

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)




25,425 × 26,405 + (0,002 × 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 25,425) = 0,06 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = ¼ in D.


: 0,002 in/tahun 2

-Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in -Efisiensi sambungan (E)


: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)


25,425 × 26,405 + (0,002 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 × 25,425) = 0,12 in

d=

Dipilih tebal head standar = ¼ in

LC.2.1 Mixer 1 (M-101) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH 0,5% dari bahan baku NaOH 100%

Jenis

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

A.


Laju total massa umpan masuk

= 179,47 kg/jam

Volume total umpan masuk

= 0,179 m3/jam

Densitas campuran umpan

= 1,0025 kg/liter

= 1.002,5 kg/m3

Ukuran Mixer Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = laju volumetrik umpan (νo) × 1,2


= 0,179 m3/jam × 1,2 = 0,215 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3


12 Vt 3 12 × 0,215 = 4π 4π

= 0,589 m

= 23,18 in

Tinggi silinder (Hs) = D

= 0,589 m


= 1 /6 × D = 1/6 × 0,589 m = 0,098 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 0,785 m B.

Tekanan Desain Tinggi cairan dalam tangki Volume tangki = 0,215 m3 Volume cairan dalam tangki = 0,179 m3 Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan dalam tangki × tinggi tangki volume tangki

=

0,179 × 0,785 0,215

= 0,653 m Tekanan hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 1002,5 × 9,80655 × 0,653 = 6.420,88 Pa


= 0,0642 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15% = 1,15 × (1 + 0,0642)

Pdesain

= 1,223 atm = 17,973 psi C.


: 0,0042 in/tahun


(Chuse & Eber,1954) (Brownell &Young,1979)

: 0,85


dimana : d

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)



17,973 × 11,59 + (0,0042 × 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 17,973 ) = 0,057 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = 1/4 in D.


: 0,0042 in/tahun



: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

E = efisiensi pengelasan

17,973 × 11,59 + (0,0042 × 10 ) (2 × 16.250 × 0,85) − (0,2 × 17,973 ) = 0,049 in

dh =

Dipilih tebal head standar = 1/4 in E.

Pengaduk (impeller) Jenis

: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)

W : Da = 1 : 8 (Geankoplis,

2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)

4 Baffle : Dt / J = 12

(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W

= lebar daun pengaduk

C

= jarak pengaduk dari dasar tangki

Jadi: 

Diameter pengaduk (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 0,589 m = 0,196 m



Lebar daun pengaduk (W) = 1/8 × Da = 1/8 × 0,196 m = 0,0245 m



Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3 × Dt = 1/3 × 0,589 m = 0,196 m



Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 0,589 m = 0.049 m Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =

Da 2 Nρ

µ

0,196 2× 1 × 1.002,5 = 0,00565 = 6.877,15


Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3 Maka,

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5 = 1,5024 J/s = 2,1411 x 10-3 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 2,1411 x 10-3 / 0,8 = 2,676 x 10-3 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 1 hp.

LC.2.2 Mixer II (M-102) Fungsi

: Tempat membuat larutan HCl 0,5% dari bahan baku HCl 35%

Jenis


A.



= 165,43 kg/jam


= 0,165 m3/jam


= 0,9992 kg/liter

= 999,2 kg/m3

Ukuran Mixer Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = laju volumetrik umpan (νo) × 1,2 = 0,165 m3/jam × 1,2 = 0,198 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3


Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3


12 Vt 3 12 × 0,198 = 4π 4π

= 0,574 m

= 22,599 in


= 0,574 m


= 1 /6 × D = 1/6 × 0,6485 m = 0,095 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 0,764 m

B.


=


=

0,165 × 0,764 0,198


= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 999,2 × 9,80655 × 0,636 = 6.234,34 Pa

= 0,06 atm

Faktor keamanan untuk tekanan = 15% Pdesain

= 1,15 × (1 + 0,06) = 1,219 atm = 17,91 psi

C.


: 0,0042 in/tahun



: 0,85



dimana : d

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)



17,91 × 11,299 + (0,0042 × 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 17,91 ) = 0,056 in

d=



: 0,0042 in/tahun 2



: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)


17,91 × 11,299 + (0,0042 × 10 ) (2 × 16.250 × 0,85) − (0,2 × 17,91 ) = 0,057 in

dh =




Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi: 










Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 0,0,574 m = 0.0478 m Daya untuk pengaduk Da 2 Nρ

Bilangan Reynold (NRe) =

=

µ 0,1913 2× 1 × 1.002,5 0,0613

= 598,5

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,1 Maka,

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5 = 0,115 J/s = 1,435 x 10-3 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 1,435 x 10-3/ 0,8 = 1,793 x 10-3 hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dipilih motor pengaduk dengan daya 1/16 hp.

LC.2.3 Mixer III (M-201) Fungsi : Tempat membuat larutan Na2CO3 12% dari bahan baku Na2CO3

(s)

dengan air Jenis

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

Bahan konstruksi

A.



= 9.846,28 kg/jam


= 8,774 m3/jam


= 1,1222 kg/liter

= 1.122,2 kg/m3

Ukuran Mixer Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = laju volumetrik umpan (νo) × 1,2 = 8,774 m3/jam × 1,2 = 10,529 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3


12 Vt 3 12 × 10,529 = 4π 4π

= 2,158 m

= 85,594 in


= 2,158 m


= 1 /6 × D


= 1/6 × 2,158 m = 0,36 m Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 2,878 m B.


=


=

8,774 × 2,878 10,529


Tekanan hidrostatis

= 1.122,2 × 9,80655 × 2,39 = 26.375,31 Pa = 0,258 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15% = 1,15 × (1 + 0,258)

Pdesain

= 1,4467 atm = 21,283 psi C.


: 0,0042 in/tahun



: 0,85


dimana : d

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)




21,283 × 42,797 + (0,0042 × 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 21,283 ) = 0,106 in

d=



: 0,0042 in/tahun 2



: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)


21,283 × 42,797 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (0,6 × 21,283 ) = 0,075 in

d=





(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da Dt

= diameter pengaduk = diameter tangki


W


C


Jadi: 










Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 2,158 m = 0,179 m Daya untuk pengaduk Asumsi viscositas Na2CO3 = 1 Pa.s = 1 kg/m.s Bilangan Reynold (NRe) =

Da 2 Nρ

µ

0,719 2× 1 × 1.122,2 = 1

= 631,83

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,2

Maka,

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5 = 474,39 J/s = 1,091 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 1,091/ 0,8 = 1,36375 hp Sehingga dipilih daya motor = 1,5 hp

LC.2.4 Mixer IV (M-202) Fungsi : Tempat membuat larutan H2SO4 10% dari bahan baku H2SO4 98% Jenis



Bahan konstruksi

A.



= 79,205 kg/jam


= 0,0744 m3/jam


= 1,0640 kg/liter

= 1.064 kg/m3

Ukuran Mixer Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = laju volumetrik umpan (νo) × 1,2 = 0,0744 m3/jam × 1,2 = 0,089 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3


12 Vt 3 12 × 0,089 = 4π 4π

= 0,4402 m

= 17,455 in


= 0,4402 m


= 1 /6 × D = 1/6 × 0,4402 m = 0,007 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 0,45 m B.

Tekanan Desain Tinggi cairan dalam tangki Volume tangki = 0,089 m3 Volume cairan dalam tangki = 0,0744 m3 Tinggi tangki

= 0,45 m


Tinggi cairan dalam tangki

=


=

0,0744 × 0,45 0,089


Tekanan hidrostatis

= 1.064 × 9,80655 × 0,376 = 3.923,24 Pa = 0,038 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15% = 1,15 × (1 + 0,038)

Pdesain

= 1,193 atm = 17,541 psi C.


: 0,0042 in/tahun



: 0,85


dimana : d

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)



17,541 × 8,7275 + (0,0042 × 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 17,541 ) = 0,053 in

d=



: 0,0042 in/tahun

-Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2



-Efisiensi sambungan (E)

: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)


17,541 × 8,7275 + (0,0042 × 10 ) (2 x 16.250 × 0,85) − (0,6 × 17,541 ) = 0,045 in

d=





(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi: 










Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 0,4402 m = 0,036 m


Daya untuk pengaduk Da 2 Nρ


=

µ 0,1467 2 × 1 × 1.064 0,002

= 11.449,11

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,8 Maka,

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5 = 0,202 J/s = 2,77 x 10-4 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 2,77 x 10-4/ 0,8 = 3,47 x 10-4 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 1/32 hp.

LC.3.1 Tangki Perendaman 1 (T-103) Fungsi

: merendam Sargassum dengan NaOH 0,5% untuk menghilangkan kadar protein yang terkandung dalam Sargassum

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-240, Grade A, type 410 Bentuk


Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.1 Komposisi campuran dalam tangki T- 103 Senyawa

Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

ρcampuran (kg/m3)


NaOH 0,5%

179,47

1002,5

61,4533

Sargassum

2.692,02

1.582,9

1.485,8682

Total

2.871,49

1.494,799


= 1 atm

Temperatur

= 50 °C

Laju alir massa

= 2.871,49 kg/jam

ρcampuran

= 1.494,799 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran

= 20%


2.871,49 kg / jam × 1 jam = 1,921 m3 3 1.494,799 kg / m

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 1,921 m3 = 2,3052 m3 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : • Tinggi shell : diameter (Hs : D = 5 : 4) • Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4) -

-


=

1 π Di2 H 4

Vs

=

5 πD 3 16


-

π 24

D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V) V 2,3052 m3

= Vs + Vh =

17 πD 3 48


Di

= 1,275 m = 50,2 in

Hs

= 1,59 m


= diameter tangki

= 1,275 m

Hh

 Hh  1 =  × D =   × 1,275 4  D 

= 0,32 m

Ht (Tinggi tangki)

= Hs + Hh

= 1,91 m

d. Tebal shell tangki Tinggi cairan dalam tangki = PHidrostatik

1,921 m 3 x 1,59 m =1,325 m 2,3052 m 3

=ρxgxl = 1.494,799 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,325 m = 19,409 kPa

P0

= Tekanan operasi

P

= 19,409 kPa+ 101,325 kPa

= 1 atm

= 101,325 kPa = 120,734 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign = (1,2) (120,734)

= 144,88 kPa


= 0,8

(Brownell,1959)


= 94.802,5825 KPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (120,734 kPa) (1,275 m) = 2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 1,2(120,734 kPa) = 0,001 m = 0,055 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,055 in + 1/8 in = 0,18 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki


PD 2SE − 0,2P (147,959 kPa) (1,275 m) = 2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 0,2(120,734 kPa) = 0,0012 m = 0,053 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal tutup yang dibutuhkan

= 0,053 in + 1/8 in = 0,178 in

Tebal tutup standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

f. Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jacket (γ) = ½ in sehingga : •

Diameter dalam (D1) = D + (2 × tebal tangki) = 50,2 in + (2 × 0,055 in) = 50,31 in

•

Diameter luar (D2) = 2γ + D1 = (2 × ½ in) + 50,31 in = 51,31 in

 3,14  2 2 Luas yang dilalui air panas =   x ( D 2 - D1 )  4 

 3,14  2 2 =  x (3,765 - 3,675 )  4  = 0,5256 ft 2

Laju massa air panas

= 12.283,10 kg/jam

ρ air (65 oC)

= 980,557 kg/m3

laju volumetrik air panas

= 12.283,10 kg/jam / 980,557 kg/m3 = 12,526 m3/jam

Kecepatan air panas

= 12,526 m3/jam / 0,0581 m2 = 215,61 m/jam

Tinggi jaket = Tinggi silinder = 1,91 m Tebal dinding jaket (dj), •

P hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan = 1.494,799 × 9,80655 × 1,325 = 19,409 kPa


= 0,1169 atm Faktor keamanan = 15% = 1,15 × (0,1169 + 1)

Pdesain

= 1,284 atm = 14,7 psi Dipilih bahan jaket carbon steel, SA-283, Grade C - Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun

- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 - Efisiensi sambungan (E)

(Chuse & Eber,1954) (Brownell&Young,1979)

: 0,85

- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun Tebal jaket (dj) =

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

14,7 × 25,1 + (0,0042 × 10 ) (16.250 × 0,85) − (0,6 × 14,7 ) = 0.068 in

d=

Dipilih tebal jaket standar = 1/8 in

LC.3.2 Tangki Perendaman II (T-104) Fungsi

: merendam Sargassum dengan HCl 0,5% untuk menghilangkan kotoran yang larut dalam asam

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-240, Grade A, type 410 Bentuk


Jumlah

: 1 unit

Tabel LC.2 Komposisi campuran dalam tangki T- 103 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Senyawa

Laju alir

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) HCl 0,5%

ρcampuran

165,43

999,2

Sargassum

2.481,43

1.582,9

Total

2.646,86

62,45 1.483,9688 1.546,4188


= 1 atm

Temperatur

= 30 °C

Laju alir massa

= 2.646,86 kg/jam

ρcampuran

= 1.546,4188 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran

= 20%


2.646,86 kg / jam × 1 jam = 1,712 m3 3 1.546,4188 kg / m


-


=

1 π Di2 H 4

Vs

=

5 πD 3 16


π 24

D3

(Brownell,1959)


-

Volume tangki (V) = Vs + Vh

V 2,055 m3

=

17 πD 3 48

Di

= 1,227 m

Hs

= 1,533 m


= diameter tangki

= 1,227 m

Hh

1  Hh  =  × D =   × 1,227 4  D 

= 0,306 m

Ht (Tinggi tangki)

= Hs + Hh

= 1,839 m


1,712 m 3 x 1,533 m =1,277 m 2,055 m 3


P0

= Tekanan operasi

= 1 atm

P

= 18,66 kPa+ 101,325 kPa

= 101,325 kPa = 119,985 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign = (1,2) (119,985)

= 143,982 kPa


= 0,8

(Brownell,1959)


= 94802,5825 KPa

(Brownell,1959)


t=


= 0,0629 in + 1/8 in = 0,1879 in


(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

PD 2SE − 1,2P (143,982 kPa) (1,227 m) = 2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 1,2(143,982 kPa) = 0,00116 m = 0,0629 in

t=


= 0,0629 in + 1/8 in = 0,1879 in


(Brownell,1959)


t=


= 0,0629 in + 1/8 in = 0,1879 in


(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki PD 2SE − 1,2P (143,982 kPa) (1,227 m) = 2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 1,2(143,982 kPa) = 0,00116 m = 0,0629 in

t=


= 0,0629 in + 1/8 in = 0,1879 in


(Brownell,1959)

LC.4.1 Pompa H2SO4 (P-101) Fungsi : Memompa asam sulfat dari tangki penyimpanan ke mixer IV Jenis

: Centrifugal Pump

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: PSuction

= 1 atm


PDischarge

= 1 atm

T

= 30 oC

Laju alir massa = 8,07 kg/jam = 0,005 lbm/s Densitas larutan = 1.840,00 kg/m3 Viskositas larutan = 26,7 cP = 0,0179 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, = 8,07

Q

1.840

= 0,0043 m3/jam = 1,19 x 10-6 m3/s = 0,00004 ft3/s

Desain pompa: Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (1,19 x 10-6 m3/s)0,45 (1.840 kg/m3)0,13 = 0,002 m = 0,077 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0338 ft

Inside sectional area

: 0,00025 ft2

Kecepatan linier, v =

Q 0,00004 ft 3 / s = = 0,16 ft/s A 0,00025 ft 2

Bilangan Reynold: ρ ×v× D NRe =

µ

(114,869 lbm / ft 3 )(0,16 ft / s )(0,0179 ft ) 0,0179 lbm/ft.s = 18,38

=

f=

16 16 = = 0,87 18,38 N Re

Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

 A  v2 0,16 2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2 = 0,0004 ft.lbf/lbm


1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

v2 0,16 2 = 1(0,75) = 0,0003 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 check valve:

hf

= n.Kf.

v2 0,16 2 = 1(2) = 0,0008 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

Ff

(100)(. 0,16) ∆L.v 2 = 4f = 4(0,87) (0,0179).2.(32,174) D.2.g c 2

Pipa lurus 100 ft:

= 7,734 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

 0,16 2 A  v2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0 )2 A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )

hex

= 0,0016 ft.lbf/lbm Total friction loss :

∑ F = 7,7371 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 ∆P = 0 psia tinggi pemompaan ∆Z = 20 ft maka: 0 +

32,174 (20) + 0 + 7,7371 + Ws = 0 32,174

Ws = -27,7371 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

-27,7371 = -0,8 × Wp Wp = 34,671 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= m × Wp = 0,007

lbm ft.lbf . 34,671 sec lbm

= 0,2426

ft.lbf 1 hp . sec 550 ft.lbf

sec

= 0,0004 hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp. LC.4.2 Pompa HCl (P-102) Fungsi : untuk mempompakan HCl ke mixer II Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 30 oC

Laju alir massa = 2,27 kg/jam = 0,0006 kg/s = 0,0013 lbm/sec Densitas larutan = 1.159,3 kg/m3 = 72,3735 lbm/ft3 Viskositas larutan = 1,82 cP = 4,4028 lbm/ft h =0,00122 lbm/ft s Laju alir volumetrik, Q

= 0,0006 /1.159,3 = 5,17 x 10-7 m3/s = 1,83 x 10-5 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (5,17 x 10-7 m3/s)0,45 (1.159,3 kg/m3)0,13 = 1,7579 x 10-3 m = 0,0692 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,215 in = 0,0179 ft = 5,46 x 10-3 m

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0875 ft


: 0,00025 ft2 = 2,341 x 10-5


3 Q 0,000018 ft / s = = 0,122 ft/s A 0,00002341 ft 2


µ (72,3735 lbm / ft 3 )(0,122 ft / s )(0,0179 ft ) = 0,00122 lbm/ft.s = 130,1673


Sehingga, f = 16/130,1673= 0,123 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

1 elbow 90° : 1 check valve:

hf hf

 0,122 2 A2  v 2  = 0,5 1 − = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

= 0,00023 ft.lbf/lbm v2 0,122 2 = n.Kf. =1(0,75) = 0,000173 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

v2 0,122 2 = n.Kf. = 1(2) = 0,00046 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

(100)(. 0,122) ∆L.v 2 = 4f = 4(0,123) (0,0179).2.(32,174) D.2.g c 2

Pipa lurus 100 ft:

Ff


1 Sharp edge exit:

hex

 A1  v 2 0,122 2 2  = 2 1 − = 2 (1 − 0 ) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


∑ F = 0,638 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 ∆P = 0 tinggi pemompaan ∆Z = 10 ft maka: 0 +

32,174 (10) + 0 + 0,638 + Ws = 0 32,174


= -η × Wp

-10,638

= -0,8 × Wp

Wp

= 13,2975 ft.lbf/lbm


Daya pompa: P

= m × Wp = 0,0024

ft.lbf lbm . 13,2975 sec lbm

= 0,0319

1 hp ft.lbf . sec 550 ft.lbf

sec

= 0,00006 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp.

LC.4.3 Pompa NaOH (P-103) Fungsi : untuk mempompakan NaOH dari mixer I menuju tangki perendaman I Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 25,25 oC

Laju alir massa = 179,47 kg/jam = 0,0498 kg/s = 0,111 lbm/sec Densitas larutan = 1.002,5 kg/m3 = 62,5873 lbm/ft3 Viskositas larutan = 50 cP = 120,955 lbm/ft h =0,0336 lbm/ft s Laju alir volumetrik Q

= 0,0498/1.002,5 = 4,967 x 10-5 m3/s = 1,754 x 10-3 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (4,967 x 10-5 m3/s)0,45 (1.002,5 kg/m3)0,13 = 0,0103 m = 0,406 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 3/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,493 in = 0,0411 ft = 5,46 x 10-3 m

Diameter Luar (OD)

: 0,675 in = 0,0563 ft


: 0,00133 ft2



3 Q 0,001754 ft / s = = 1,349 ft/s A 0,00133 ft 2



Sehingga, f = 16/103,276 = 0,155 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

 1,349 2 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

= 0,0283 ft.lbf/lbm v2 1,349 2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,0212 lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 100 ft:

Ff

= 4f

v2 1,349 2 = 1(2) = 0,056 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

(100)(. 1,349) ∆L.v 2 = 4(0,155) (0,0411).2.(32,174) D.2.g c 2

= 42,662 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

 A  v2 1,349 2 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


∑ F = 42,852 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 42,852 + Ws = 0 32,174

Ws = - 60, 852 ft.lbf/lbm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

- 60, 852

= -0,8 × Wp

Wp

= 76,065 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P

= m × Wp = 0,1539


= 11,706


sec

= 0,0212 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp.

LC.4.4 Pompa Tangki Perendaman II (J-104) Fungsi : untuk mempompakan HCl dari mixer II menuju tangki perendaman II Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 25,25 oC

Laju alir massa = 165,43 kg/jam = 0,0459 kg/s = 0,101 lbm/sec Densitas larutan = 999,2 kg/m3 = 62,3787 lbm/ft3 Viskositas larutan = 1,22 cP = 2,9513 lbm/ft h =0,00082 lbm/ft s Laju alir volumetrik, Q

= 0,0459 /999,2 = 4,594 x 10-5 m3/s = 1,6223 x 10-3 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (4,594 x 10-5 m3/s)0,45 (999,2 kg/m3)0,13 = 0,0099 m = 0,392 in disini Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 3/8 in


Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,493 in = 0,0411 ft = 5,46 x 10-3 m

Diameter Luar (OD)

: 0,675 in = 0,0563 ft


: 0,00133 ft2


3 Q 0,0016223 ft / s = = 1,219 ft/s A 0,00133 ft 2


µ (62,3787 lbm / ft 3 )(1,219 ft / s )(0,0411 ft ) = 0,00082 lbm/ft.s = 3.811,25

Dari gambar 2.10-3 Geankoplis untuk baja komersial diperoleh ε = 4,6 x 10-5 m

ε 4,6 x 10 -5 m = = 0,0272 D 0,0411 m Untuk NRe = 3.811,25dan ε/D = 0,0272 dari gambar 2.10-3 Geankoplis diperoleh f = 0,0085 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

1 elbow 90° :

hf

 A  v2 1,219 2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2 = 0,023 ft.lbf/lbm v2 1,219 2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,0173 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 check valve:

hf

v2 1,219 2 = n.Kf. = 1(2) = 0,0462 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

Pipa lurus 100 ft:

Ff

= 4f

(100)(. 1,219) ∆L.v 2 = 4(0,0085) (0,0411).2.(32,174) D.2.g c 2

= 1,909 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit:

hex

 1,219 2 A  v2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0 )2 A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )





(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 2,085 + Ws = 0 32,174


= -η × Wp

-22,085

= -0,8 × Wp

Wp

= 27,606 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P

= m × Wp = 0,1426 = 3,936

ft.lbf lbm . 27,606 lbm sec


sec

= 0,0071 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp.

LC.4.5 Pompa Filter Press (P-201) Fungsi : untuk mempompakan Na2CO3 dari mixer III menuju ekstraktor Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 25,04 oC

Laju alir massa = 9.826,48 kg/jam = 2,666 kg/s = 5,877 lbm/sec Densitas larutan = 1.122,2 kg/m3 = 70,0603 lbm/ft3 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Viskositas larutan = 1 cP = 2,4191 lbm/ft h =0,00067 lbm/ft s Asumsi viskositas Na2CO3 12% ≈ viskositas air Laju alir volumetrik = 2,666 /1.122,2 = 2,375 x 10-3 m3/s = 0,084 ft3/s

Q


(Timmerhaus, 2004)


: 3 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 2,900 in = 0,2417 ft = 0,0737 m

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in = 0,2917 ft


: 0,04587 ft2


3 Q 0,084 ft / s = = 1,831 ft/s A 0,04587 ft 2


µ (70,0603 lbm / ft 3 )(1,831 ft / s )(0,2417 ft ) = 0,00067 lbm/ft.s = 46.276,68

Dari gambar 2.10-3 Geankoplis untuk baja komersial diperoleh ε = 4,6 x 10-5 m

ε 4,6 x 10 -5 m = = 0,0624 D 0,0737 m Untuk NRe = 5.375,4639 dan ε/D = 0,0272 dari gambar 2.10-3 Geankoplis diperoleh f = 0,0053

Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

 1,8312 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

= 0,052 ft.lbf/lbm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

v2 1,8312 = 1(0,75) = 0,0391.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 check valve:

hf

= n.Kf.

v2 1,8312 = 1(2) = 0,1042 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

Ff

(150)(. 1,831) ∆L.v 2 = 4f = 4(0,0053) (0,2417 ).2.(32,174) D.2.g c 2

Pipa lurus 150 ft:


1 Sharp edge exit:

 A1  v 2 1,8312 2   = 2 1 − = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )

hex




(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 1,085 + Ws = 0 32,174

Ws = - 21,085 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

- 21,085

= -0,8 × Wp

Wp Daya pompa: P

= 26,356 ft.lbf/lbm = m × Wp = 8,4733

ft.lbf lbm . 26,356 lbm sec

= 223,324


sec

= 0,406 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

LC.4.6 Pompa Ekstraktor (P-202) Fungsi : untuk mempompakan campuran alginat dari ekstraktor menuju filter press Jenis

:Rotary Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 60 oC

Laju alir massa = 12.283,10 kg/jam = 3,402 kg/s = 7,499 lbm/sec Densitas larutan = 1.244,8078 kg/m3 = 77,7149 lbm/ft3 Viskositas larutan = 0,2669 Pa.s = 645,6556 lbm/ft.jam = 0,1793 lbm/ft.s Laju alir volumetrik Q

= 3,402 /1.244,8078 = 2,733 x 10-3 m3/s = 0,097 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)


: 3 ½ in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 3,364 in = 0,2803 ft

Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,3333 ft


: 0,06170 ft2


3 Q 0,097 ft / s = = 1,5721 ft/s A 0,0617 ft 2


µ (77,7149 lbm / ft 3 )(1,5721 ft / s )(0,2803 ft ) = 0,1793 lbm/ft.s


= 190,99 Sehingga, f = 16/190,99= 0,0837 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

 1,57212 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

= 0,038 ft.lbf/lbm v2 1,57212 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,028.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Ff

(50)(. 1,5721) ∆L.v 2 = 4f = 4(0,0837) (0,2803).2.(32,174) D.2.g c

v2 1,57212 = 1(2) = 0,076 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c 2

Pipa lurus 50 ft:


1 Sharp edge exit:

hex

 A  v2 1,57212 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 2,590 + Ws = 0 32,174


= -η × Wp

-22,590

= -0,8 × Wp

Wp



Daya pompa: P

= m × Wp = 10,8533 = 306,47

ft.lbf lbm . 28,2375 sec lbm


sec

= 0,6 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.

LC.4.7 Pompa Reaktor I (P-203) Fungsi : untuk mempompakan campuran alginat dari filter press menuju reaktor I Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 40 oC

Laju alir massa = 873,79 kg/jam = 0,242 kg/s = 0,533 lbm/sec Densitas larutan = 2.141,9 kg/m3 = 133,7215 lbm/ft3 Viskositas larutan = 27,9265 Pa.s =18,7668 lbm/ft.s Laju alir volumetrik Q

= 0,242 /2.141,9 = 1,129 x 10-4 m3/s = 0,039 x 10-4 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)


: ¾ in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,742 in = 0,0618 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in = 0,0875 ft


: 0,003 ft2



3 Q 0,0039 ft / s = = 1,30 ft/s A 0,003 ft 2




 1,30 2 A2  v 2  = 0,5 1 − = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

= 0,026 ft.lbf/lbm v2 1,30 2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,0197.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Ff

(150)(. 1,30) ∆L.v 2 = 4f = 4(21,3319) (0,0618).2.(32,174) D.2.g c

v2 1,30 2 = 1(2) = 0,053 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c 2

Pipa lurus 150 ft:

= 5.439,312 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

 A1  v 2 1,30 2 2   = 2 1 − = 2 (1 − 0 ) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


∑ F = 5.439,51 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 5.439,51 + Ws = 0 32,174


Ws = - 25.439,51 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

- 25.439,51

= -0,8 × Wp

Wp

= 31.799,4 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P

= m × Wp = 0,683

ft.lbf lbm . 31.799,4 sec lbm

= 21.718,9


sec

= 14,5262 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 15 hp.

LC.4.8 Pompa Mixer IV (P-204) Fungsi : untuk mempompakan H2SO4 dari mixer IV menuju reaktor I Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 38,67 oC

Laju alir massa = 79,205 kg/jam = 0,022 kg/s = 0,0484 lbm/sec Densitas larutan = 1064 kg/m3 = 30,1305 lbm/ft3 Viskositas larutan = 4 cP =2,6879 x 10-3 lbm/ft.s Laju alir volumetrik Q

= 0,0309 /1064 = 2,9041 x 10-5 m3/s = 1,0256 x 10-3 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (2,9041 x 10-5 m3/s)0,45 (1064 kg/m3)0,13 = 0,0082 m = 0,3213 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ukuran nominal

: ¼ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,54 in = 0,045 ft


: 0,00072 ft2


3 Q 0,0010256 ft / s = = 1,4244 ft/s A 0,00072 ft 2




1 elbow 90° :

hf

 1,4244 2 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2


1 check valve:

hf

v2 1,4244 2 = n.Kf. = 1(2) = 0,0631 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

Pipa lurus 150 ft:

Ff

= 4f

(150)(. 1,4244) ∆L.v 2 = 4(0,03307) (0,0303).2.(32,174) D.2.g c 2

= 20,6477 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

 A  v2 1,4244 2 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0 ) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


∑ F = 20,892 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

∆P = 0 tinggi pemompaan ∆Z = 10 ft maka: 0 +

32,174 (10) + 0 + 20,892 + Ws = 0 32,174


= -η × Wp

- 30,892

= -0,8 × Wp

Wp

= 38,615 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P

= m × Wp = 0,0683


= 2,6374


sec


LC.4.9 Pompa Sentrifus I (P-205) Fungsi : untuk mempompakan campuran alginat dari reaktor I menuju sentrifus I Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 95 oC

Laju alir massa = 873,79 kg/jam = 0,2427 kg/s = 0,53501 lbm/sec Densitas larutan = 2.199,0169 kg/m3 = 132,2928 lbm/ft3 Viskositas larutan = 0,2669 Pa.s = 645,6556 lbm/ft.jam = 0,1793 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik Q

= 0,2427 /2.199,0169 = 1,1036 x 10-4 m3/s = 3,8972 x 10-3 ft3/s



(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (1,1036 x 10-4 m3/s)0,45 (1064 kg/m3)0,13 = 0,0148 m = 0,5825 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: ¾ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,0687 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in = 0,0875 ft


: 0,00371 ft2

3 Q 0,0038972 ft / s Kecepatan linier, v = = = 1,0504 ft/s A 0,00371 ft 2




1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

 1,0504 2 A2  v 2  = 0,5 1 − = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

= 0,017 ft.lbf/lbm v2 1,0504 2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,0128 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

v2 1,0504 2 = n.Kf. = 1(2) = 0,03429 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

(50)(. 1,0504 ) ∆L.v 2 = 4f = 4(0,2129) (0,0687 ).2.(32,174) D.2.g c 2

Pipa lurus 50 ft:

Ff

= 10,6273 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

 A1  v 2 1,0504 2 2  = 2 1 − = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


= 0,068 ft.lbf/lbm ∑ F = 10,75939 ft.lbf/lbm

Total friction loss :


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (10) + 0 + 10,75939 + Ws = 0 32,174


= -η × Wp

- 20,75939

= -0,8 × Wp

Wp

= 25,949 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P

= m × Wp = 0,0683


= 1,7723


sec


LC.4.10 Pompa Sentrifus I (P-206) Fungsi : untuk mempompakan campuran alginat dari sentrifus I menuju reaktor II Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 40 oC


Laju alir massa = 859,53 kg/jam = 0,238 kg/s = 0,524552 lbm/sec Densitas larutan = 1.838,655 kg/m3 = 114,7895 lbm/ft3 Viskositas larutan = 17,4613 Pa.s =0,117335 lbm/ft.s Laju alir volumetrik Q

= 0,238 /1.838,655 = 1,294 x 10-4 m3/s = 4,57 x 10-3 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)


: ¾ in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,742 in = 0,0618 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in = 0,0875 ft


: 0,003 ft2


3 Q 0,00457 ft / s = = 1,523 ft/s A 0,003 ft 2




1 elbow 90° : 1 check valve:

hf hf

 1,523 2 A2  v 2  = 0,5 1 − = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2


v2 1,523 2 = n.Kf. = 1(2) = 0,072 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c


(50)(. 1,523) ∆L.v 2 = 4(0,173) (0,0618).2.(32,174) D.2.g c 2

Pipa lurus 50 ft:

= 4f

Ff

= 1.754,783 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

 A  v2 1,523 2 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )

hex


∑ F = 1.755,062 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 1.755,062 + Ws = 0 32,174

Ws = - 21.755,062 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

- 21.755,062

= -0,8 × Wp

Wp Daya pompa: P

= 27.193,83 ft.lbf/lbm = m × Wp = 0,6058

ft.lbf lbm . 27.193,83 sec lbm

= 16.474,02


sec


LC.4.11 Pompa Sentrifus II (P-207) Fungsi : untuk mempompakan campuran alginat dari reaktor II menuju sentrifus II Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 50 oC

Laju alir massa = 1.402,28 kg/jam = 0,388 kg/s = 0,856 lbm/sec Densitas larutan = 1.722,7359 kg/m3 =107,5525 lbm/ft3 Viskositas larutan = 200 mPa.s = 10.125,2595 lbm/ft.s Laju alir volumetrik Q

= 0,388 /1.722,7359 = 2,25 x 10-4 m3/s =8,83 x 10-3 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)


: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft


: 0,006 ft2


3 Q 0,00883 ft / s = = 1,383 ft/s A 0,006 ft 2


µ (107,5525 lbm / ft 3 )(1,383 ft / s )(0,0874 ft ) = 10.125,2595 lbm/ft.s = 0,0013

Sehingga, f = 16/0,0013= 12.307,69

Friction loss:


 1,383 2 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2

1 Sharp edge entrance: hc

= 0,0297 ft.lbf/lbm v2 1,383 2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,0223 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 100 ft:

Ff

= 4f

v2 1,383 2 = 1(2) = 0,059 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

(100)(. 1,383) ∆L.v 2 = 4(12.307,69) (0,0874).2.(32,174) D.2.g c 2

= 4.753,878 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

 A  v2 1,383 2 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )

hex


∑ F = 4.754,1078 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (10) + 0 + 4.754,1078 + Ws = 0 32,174

Ws = - 1 4.754,1078 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

- 1 4.754,1078

= -0,8 × Wp

Wp Daya pompa: P

= 18.442,63 ft.lbf/lbm = m × Wp = 1,2121

ft.lbf lbm . 18.442,63 lbm sec


= 22.354,317


sec


LC.4.12 Pompa Metanol (P-208) Fungsi : untuk memompa metanol menuju reaktor II. Jenis

: Centrifugal Pump


= 1 atm

PDischarge

= 1 atm

T

= 30 oC

Laju alir massa = 698,58 kg/jam = 0,193 kg/s = 0,4265 lbm/sec Densitas larutan = 789,2573 kg/m3 = 49,2743 lbm/ft3 Viskositas larutan = 0,7 cP = 4,7038 lbm/ft.s Laju alir volumetrik Q

= 0,193 /789,2573 = 2,445 x 10-4 m3/s = 8,63 x 10-3 ft3/s


(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (2,445 x 10-4 /s)0,45 (789,2573 kg/m3)0,13 = 0,0204 m = 0,807 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,957 in = 0,0797 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft


: 0,00499 ft2


3 Q 0,00863 ft / s = = 1,729 ft/s A 0,00499 ft 2





 1,729 2 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2


1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Ff

(150)(. 1,279) ∆L.v 2 = 4f = 4(2,356) (0,0797 ).2.(32,174) D.2.g c

v2 1,279 2 = 1(2) = 0,0092 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c 2

Pipa lurus 150 ft:

= 450,89 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

 A  v2 1,279 2 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0 ) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


∑ F = 451,118 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 (20) + 0 + 451,118 + Ws = 0 32,174

Ws = - 471,118 ft.lbf/lbm


Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= -η × Wp

- 471,118

= -0,8 × Wp

Wp


Daya pompa: P

= m × Wp = 0,6058


= 356,75


sec


LC.4.13 Pompa destilasi (P-209) Fungsi

: Memompa campuran bahan dari heater (E-201) ke destilasi (D-201)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 60 0C Laju alir massa (F)

= 786,14 kg/jam

= 0,217 lbm/s

Densitas (ρ)

= 1.722,7359 kg/m3

= 107,5525 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 200 mPa.s

= 10.125,0126 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik (Q) =

0,217 lbm / s = 0,002 ft3/s 3 107,5525 lbm / ft

Desain pompa : Di,opt

= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,002 ft3/s )0,45 (107,5525 lbm/ft3)0,13 = 0,4371 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: ¾ in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,742 in

= 0,0062 ft


Diameter Luar (OD)

: 1,05 in


: 0,003 ft2

= 0,0875 ft

Kecepatan linear, v = Q/A =

0,002 ft 3 / s = 0,666 ft/s 0,003 ft 2

Bilangan Reynold : NRe =

ρ ×v× D µ

=

(107,5525 lbm / ft 3 )(0,666 ft / s )(0,0062 ft ) 10.125,0126 lbm/ft.s

= 0,00044 Sehingga, f = 16/0,00044 = 36.363,4 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

 0,666 2 A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) A1  2αg c 2( 1 )(32,174)  2


1 elbow 90° :

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 40 ft:

Ff

= 4f

v2 0,666 2 = 1(2) = 0,013 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

(40)(. 0,666) ∆L.v 2 = 4(36.363,4) (0,0062).2.(32,174) D.2.g c 2

= 14.224,012 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

 A  v2 0,666 2 2 = 2 1 − 1  = 2 (1 − 0) A2  2.α .g c 2 1 (32,174 )  2

( )


∑ F = 14.224,06 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 20 ft


0+

32,174 ft / s 2 (20 ft ) + 0 + 14.224,06 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -34.224,06 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

-34.224,06 = -0,8 x Wp Wp

= 42.780,075 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 0,6663 lbm / s × 42.780,075 ft.lbf / lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 20,13 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 20,5 hp

LC.14 Pompa Refluks Destilasi (P-210) Fungsi

: Memompa campuran bahan dari vessel (V-201) kembali ke destilasi (T101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 696,49 kg/jam

= 0,426 lbm/s

Densitas larutan

= 789,2573 kg/m3

= 49,2743 lbm/ft3

Viskositas larutan

= 0,7 cP

= 4,7038 lbm/ft.s


0,426 lbm / s 49,2743 lbm / ft 3

= 0,0086 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,2004)

= 3,9 (0,0086 ft3/s )0,45 (49,2743 lbm/ft3)0,13 = 0,761 in


Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1 ¼ in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 1,278 in

= 0,1065 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,66 in

= 0,14 ft


: 0,00891 ft2


0,0086 ft 3 / s = 0,965 ft/s 0,00891 ft 2


ρ ×v× D µ

(49,2743 lbm / ft 3 )(0,965 ft / s )(0,1065 ft ) = 4,7038 lbm/ft.s = 1,076 Sehingga f = 16/NRe

(Geankoplis,2003)

f = 16/1,076= 14,869

Friction loss :

 A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α  = 0,5 (1 − 0 )

0,965 2 2(1)(32,174 )

0,965 2 v2 1 elbow 90° = hf = n.Kf. = 1(0,75) 2(32,174) 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.

0,965 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0072 ft.lbf/lbm

= 0,0108 ft.lbf/lbm

= 0,015 ft.lbf/lbm

(20)(. 0,965) ∆L.v 2 = 4(14,869) (0,1065).2.(32,174) D.2.g c 2

Pipa lurus 20 ft = Ff = 4f

= 161,637 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit = hex

 0,965 2 A  v2 = 1 − 1  = (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 


= 0,0144 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F



(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 10 ft Maka : 0+

32,174 ft / s 2 (10 ft ) + 0 + 161,684 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -171,684 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws -171,684 Wp

= - η x Wp = -0,8 x Wp = 214,605 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,1839 lbm / s × 214,605 ft.lbf / lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,46 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 hp

LC.4.15 Pompa Reboiler Destilasi (P-211) Fungsi

: Memompa campuran bahan ke reboiler (E-203)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 107.022,17 kg/jam

= 65,53 lbm/s


Densitas (ρ)

= 1.722,7359 kg/m3

= 107,5525 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 350,0175 mPa.s

= 235.201,2595 lbm/ft.s


65,53 lbm / s 107,5225 lbm / ft 3

= 0,6096 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,6096 ft3/s )0,45 (107,5525 lbm/ft3)0,13 = 5,7337 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,2003, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 6 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 5,761 in

= 0,4801 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in

= 0,5521 ft


: 0,181 ft2


0,6096 ft 3 / s = 3,3679 ft/s 0,181 ft 2


ρ ×v× D µ

(107,5525 lbm / ft 3 )(3,3679 ft / s )(0,4801 ft ) = 235.201,2595 lbm/ft.s = 7,394 x 10-4 Sehingga f = 16/NRe

(Geankoplis,2003)

f = 16/7,394 x 10-3 = 2.163,9191 Friction loss :

 A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α 

3,3679 2 = 0,5 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

3,3679 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c

= 0,0881 ft.lbf/lbm

= 0,2644 ft.lbf/lbm


1 check valve = hf = n.Kf.

3,3679 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,3525 ft.lbf/lbm

(20)(. 3,3679) ∆L.v 2 = 4(2.163,9191) (0,4801).2.(32,174) D.2.g c 2


= 63.559,8158 ft.lbf/lbm 2


 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c 

3,3679 2 = (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) Total friction loss : ∑ F

= 0,1763 ft.lbf/lbm

= 63.560,6971 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 ft / s 2 (5 ft ) + 0 + 635.599,0394 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = - 63.565,6971 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

- 63.565,6971 = -0,8 x Wp Wp

= 79.457,1214 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 65,5428 lbm / s × 79.457,1214 ft.lbf / lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 9.348,755 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 9.500 hp


LC.4.16 Pompa Penampung (P-212) Fungsi

: Memompa campuran dari reboiler (E-203) ke tangki penampung produk samping

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 121,48 kg/jam

= 0,0744 lbm/s

Densitas (ρ)

= 1.722,7359 kg/m3

= 107,5525 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 350,0035 mPa.s

= 220.861,7944 lbm/ft.s


0,0744 lbm / s 107,5525 lbm / ft 3

= 6,9176 x 10-4 ft3/s


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (6,9176 x 10-4 ft3/s )0,45 (107,5525 lbm/ft3)0,13 = 0,2711 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,2003, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: ¼ in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,302 in

Diameter Luar (OD)

: 0,54 in


: 0,0005 ft

= 0,0252 ft = 0,045 ft 2


6,9176 x 10 -4 ft 3 / s = 1,3835 ft/s 0,0005 ft 2


ρ ×v× D µ

=

(107,5525 lbm / ft 3 )(1,3835 ft / s )(0,0252 ft ) 220.861,7944 lbm/ft.s

= 1,6977 x 10-4 Sehingga f = 16/NRe

(Geankoplis,2003)


f = 16/1,6977 x 10-4 = 94.241,1039 Friction loss :

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − A1  2α 

1,3835 2 = 0,5 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

1,3835 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c


= 0,0149 ft.lbf/lbm

= 0,0446 ft.lbf/lbm

1,3835 2 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,0595 ft.lbf/lbm

(40)(. 1,3835) ∆L.v 2 Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f = 4(94.241,1039) (0,0252).2.(32,174) D.2.g c 2

=17.458.536.65 ft.lbf/lbm 2


 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c 

1,3538 2 = (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )

= 0,0285 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F =17.458.536,8 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)


32,174 ft / s 2 (20 ft ) + 0 + 174.585.366,6 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -17.458.556,8 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

-117.458.556,8 = -0,8 x Wp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Wp

= 21.823.196 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 0,0744 lbm / s × 218.231.733,3 ft.lbf / lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 2.765,011 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 3.000 hp

LC.4.17 Bucket Elevator I (EV-101) Fungsi

: Mengangkut rumput laut menuju tangki perendaman II

Jenis


Bahan

: Malleable-iron

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm Laju bahan yang diangkut = 2.532,07 kg/jam Faktor kelonggaran, fk = 20%

(Tabel 28-8, Perry, 1999)

Kapasitas = 1,2 . 2.532,07 kg/jam = 3.038,5 kg/jam

Untuk bucket elevator kapasitas <14 ton/jam, spesifikasi : -

Tinggi elevator

= 25 ft = 7,62 m

-

Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

-

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

-

Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

-

Kecepatan putaran

= 43 rpm

-

Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) P = 0,07 m0,63 Z

(Perry)

Dimana P = daya (kW) m = laju alir massa (kg/s) Z = tinggi elevator (m) m = 3.038,5 kg/jam = 0,844 kg/s Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Z = 25 ft = 7,62 m Maka : P = 0,07 . 0,844 0,63 . 7,62 = 0,479 hp LC.4.18 Bucket Elevator (EV-102) Fungsi

: Mengangkut rumput laut menuju ekstraktor

Jenis


Bahan

: Malleable-iron

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm Laju bahan yang diangkut = 2456,62 kg/jam Faktor kelonggaran, fk = 20%

(Tabel 28-8, Perry, 1999)

Kapasitas = 1,2 . 2456,62 kg/jam = 2.947,944 kg/jam

Untuk bucket elevator kapasitas <14 ton/jam, spesifikasi : -

Tinggi elevator

= 25 ft = 7,62 m

-

Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

-

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

-

Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

-

Kecepatan putaran

= 43 rpm

-

Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) P = 0,07 m0,63 Z

(Perry)

Dimana P = daya (kW) m = laju alir massa (kg/s) Z = tinggi elevator (m) m = 2.947,944 kg/jam = 0,819 kg/s Z = 25 ft = 7,62 m Maka : P = 0,07 . 0,8190,63 . 7,62 = 0,4703 hp


LC.4.19 Screw Conveyor 1 (SC-201) Fungsi

: Mengangkut gel natrium alginat menuju ball mill

Jenis


Laju campuran umpan

=

545,89 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas total conveyor = 1,2 × Laju campuran umpan = 1,2 × 545,89 kg/jam = 655,068 kg/jam = 0,655068 ton/jam Untuk screw conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi : (Perry,1997) -

Diameter flight

= 9 in

-

Diameter pipa

= 2,5 in

-

Diameter shaft

= 2 in

-

Kecepatan putaran

= 40 rpm

-

Panjang

= 15 ft

-

Daya motor

= 0,43 hp

LC.4.20 Screw Conveyor II (SC-202) Fungsi

: Mengangkut bubuk natrium alginat menuju gudang penyimpanan

Jenis


Laju campuran umpan

=

545,89 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas total conveyor = 1,2 × Laju campuran umpan = 1,2 × 545,89 kg/jam = 655,068 kg/jam = 0,655068 ton/jam Untuk screw conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi : (Perry,1997) -

Diameter flight

= 9 in

-

Diameter pipa

= 2,5 in

-

Diameter shaft

= 2 in


-

Kecepatan putaran

= 40 rpm

-

Panjang

= 15 ft

-

Daya motor

= 0,43 hp

LC.4.21 Belt Conveyor I (BC-101) Fungsi : Mengangkut rumput laut dari gudang penyimpanan menuju vibrating washer I Jenis


Laju massa komponen Faktor kelonggaran

= 2.692,02 kg/jam = 20%

Kapasitas total conveyor = 1,2 × Laju massa komponen = 1,2 × 2.692,02 kg/jam = 3.230,424 kg/jam = 3,230424 ton/jam Untuk conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi : -

Panjang belt, L

= 52,5 ft = 16,00219 m

-

Tinggi, Z

= 3 ft

-

Lebar

-

Kecepatan, V

= 250 ft/min

-

Konstanta, C

= 1,2

-

Efisiensi daya, η

= 85%

Daya, P

(Perry,1997)

= 0,91441 m

= 20 in = 0,508 m

= 1 + (kapasitas × 1000,3 × ((0,002 × L) + (0,01 × Z)) + C (Perry,1997) = 1 + (3,230424 × 1000,3 × ((0,002 × 52,5) + (0,01 × 3)) + 1,2 = 3,9363 hp

Daya aktual Pa = P/ η = 3,9363 /0,85 = 4,631 hp LC.4.22 Belt Conveyor II (BC-102) Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari vibrating washer I ke tangki perendaman I

Jenis


Laju massa komponen

=

2.692,02 kg/jam


Faktor kelonggaran

= 20%


Panjang belt, L

= 52,5 ft = 16,00219 m

-

Tinggi, Z

= 3 ft

-

Lebar

-

Kecepatan, V

= 250 ft/min

-

Konstanta, C

= 1,2

-

Efisiensi daya, η

= 85%

(Perry,1997)

= 0,91441 m

= 20 in = 0,508 m

= 1 + (kapasitas × 1000,3 × ((0,002 × L) + (0,01 × Z)) + C (Perry,1997)

Daya, P

= 1 + (3,230424 × 1000,3 × ((0,002 × 52,5) + (0,01 × 3)) + 1,2 = 3,9363 hp Daya aktual Pa = P/ η = 3,9363 /0,85 = 4,631 hp

LC.4.23 Belt Conveyor III (BC-103) Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari vibrating washer II menuju crusher

Jenis


Laju massa komponen

=

2.456,62 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20%


Panjang belt, L

= 52,5 ft = 16,00219 m

-

Tinggi, Z

= 3 ft

-

Lebar

(Perry,1997)

= 0,91441 m

= 20 in = 0,508 m


-

Kecepatan, V

= 250 ft/min

-

Konstanta, C

= 1,2

-

Efisiensi daya, η

= 85%

= 1 + (kapasitas × 1000,3 × ((0,002 × L) + (0,01 × Z)) + C (Perry,1997)

Daya, P

= 1 + ( 2,947944 × 1000,3 × ((0,002 × 52,5) + (0,01 × 3)) + 1,2 = 16,6675 hp Daya aktual Pa = P/ η = 16,6675 /0,85 = 19,6088 hp LC.4.24 Belt Conveyor IV (BC-104) Fungsi

: Mengangkut rumput laut dari crusher menuju gudang penyimpanan

Jenis


Laju massa komponen

=

2.456,62 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20%


Panjang belt, L

= 52,5 ft = 16,00219 m

-

Tinggi, Z

= 3 ft

-

Lebar

-

Kecepatan, V

= 250 ft/min

-

Konstanta, C

= 1,2

-

Efisiensi daya, η

= 85%

Daya, P

(Perry,1997)

= 0,91441 m

= 20 in = 0,508 m

= 1 + (kapasitas × 1000,3 × ((0,002 × L) + (0,01 × Z)) + C (Perry,1997) = 1 + ( 2,947944 × 1000,3 × ((0,002 × 52,5) + (0,01 × 3)) + 1,2 = 16,6675 hp

Daya aktual Pa = P/ η = 16,6675 /0,85 = 19,6088 hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

LC.5 Rotary Steam Drier (RD-201) Fungsi

: Menguapkan H2O dari natrium alginat

Jenis

: Steam Tube Rotary Drier

Beban panas

= 567.709,6391 kJ/jam = 538.082,7901 btu/jam

Jumlah steam yang dibutuhkan

=

2.358,2664 kg/jam

Jumlah campuran umpan

= 616,14 kg/jam

Tabel LC.3 Komposisi campuran dalam Rotary Steam Drier (RD-201) No.

Komponen

Laju alir

ρ

ρ campuran

(kg/jam)

(kg/m3)

(kg/m3)

1.

Natrium alginat

545,89

2.467,3

2.171,224

2.

Air

70,25

992,215

119,0658

Total


616,14

2.290,2898

= 2.290,2898 kg/m3 = 64,8541 kg/ft3

Volume campuran umpan

= 616,14 kg/jam / 2.290,2898 kg/m3 = 0,2690 m3 = 9,4995 ft3

Perhitungan volume rotary drier, Faktor kelonggaran

= 8% (Schweitzer,1979)

Volume rotary drier

= 0,2690 m3× 1,08 = 0,29052 liter = 10,259 ft3

Perhitungan luas permukaan rotary drier, = 150 0C

= 302 0F

Temperatur umpan masuk rotary drier = 30 0C

= 86 0F

Temperatur umpan keluar rotary drier = 80 0C

= 176 0F

Temperatur saturated steam

Ud

= 110 btu/jam.0F.ft2

(Perry,1997)


(302 − 176) − (302 − 86)

LMTD =

 302 − 176  ln   302 − 86 

= 166,977 0F Luas permukaan rotary drier, A = =

Q Ud × LMTD

538.082,7901 110 × 166,977

= 29,2954 ft2 Perhitungan waktu tinggal (retention time), θ θ

=

0,075 × V × ρs S

(Schweitzer,1979)

Dimana : V = Volume rotary drier ρs = Densitas campuran umpan S = Laju massa campuran umpan Maka, θ

=

0,075 × 16,156 × 64,8541 616,14

= 0,1275 jam = 7,65 menit Dari tabel 12-22, Perry,1997 untuk kondisi operasi di atas diperoleh : Diameter rotary drier = 0,965 m Panjang rotary drier

= 4,572 m

Putaran rotary drier

= 6 rpm

Daya motor

= 2,2 hp

Tube steam OD

= 114 mm

Jumlah tube steam

= 14

LC.6 Crusher Fungsi


Jenis

: Rotary cutter

Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah

: 1 unit


Kapasitas

: 2456,62 kg/jam = 0,6825 kg/det

Perhitungan Daya Diperkirakan umpan rumput laut memiliki ukuran berkisar 40 – 60 mm Diambil diameter rata-rata (D) = 50 mm Pemecahan primer dilakukan dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (D) = 5 mm Sehingga rasio = 50/5 = 10 Daya yang digunakan adalah :

(Peters et.al., 2004)

P = 0,3 ms . R P = 0,3 x 0,6825 x 10 = 2,0475 W = 0,0027 hp Digunakan daya standar 1/16 hp

LC.7 Ball Mill (BM-201) Fungsi


Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1.060,608 kg/jam

Daya

: 0,5 hp

LC.6 Crusher Fungsi


Jenis

: Rotary cutter

Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2456,62 kg/jam = 0,6825 kg/det

Perhitungan Daya Diperkirakan umpan rumput laut memiliki ukuran berkisar 40 – 60 mm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diambil diameter rata-rata (D) = 50 mm Pemecahan primer dilakukan dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (D) = 5 mm Sehingga rasio = 50/5 = 10 Daya yang digunakan adalah :

(Peters et.al., 2004)

P = 0,3 ms . R P = 0,3 x 0,6825 x 10 = 2,0475 W = 0,0027 hp Digunakan daya standar 1/16 hp

LC.7 Ball Mill (BM-201) Fungsi


Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1.060,608 kg/jam

Daya

: 0,5 hp

LC.8.1 Filter Press Fungsi

: memisahkan larutan alginat dari filtrat

Jenis

: plate – and – frame filter press

Kapasitas : 17.722.69 kg/jam Tabel LC.4 komposisi Filtrat pada Filter Press (FP-101) Senyawa

Laju alir

% Berat

ρ (kg/m3)

ρcampuran (kg/m3)

(kg/jam) Na2CO3 12%

9.826,48

92,711

1.122,2

934,793

Sargassum

1.648,40

5,0728

1.582,9

221,606

16,17

0,00013

2.141,9

2,999

11.491,05

97,7839

alginat Total

1.185,32

Tabel LC.5 komposisi Cake pada Filter Press (FP-101) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Senyawa

ρ (kg/m3)

Laju alir (kg/jam)

alginat

792,05

Total

792,05

2.141,9

Luas filter : LA (1 – Fp) ρs =

(V + Fp L A) ρ W 1- W

Dimana : L = tebal cake = 10 cm = 0,1 m A = luas medium filter ρs = densitas cake = 2.141,9 kg/m3 ρ = densitas filtrat = 1.185,32 kg/m3 W = fraksi massa umpan padat =

2.321,04 = 0,131 17.722,68

V = volume filtrate = 14,0109 m3 Fp = cake porosity = 0,32 Maka :

145,65 A

(14,0109 + ( 0,32 . 0,1 . A)) 1.185,32 . 0,131 1 - 0,131 = 2.503,53 + 5,72 A

139,93 A

= 2.503,53

A

= 17,89 m2

0,1 . A . (1-0,32) 2.141,9 =

Faktor keamanan filter = 5%, maka Luas filter = 1,05 x 17,89 = 18,79 m2 ≈ 19 m2 Dari gambar 12 – 24 Badger, 1957 untuk Fp = 0,32 diperoleh Ps = 1200 psi Spesifikasi filter press : Jenis

: plate – and – frame filter press

Tebal chamber

: 10 cm

Luas filter

: 19 m2

Jumlah plate

: 19

Tekanan

: 1200 psi

Temperatur

: 50 0C


Media filter

: kanvas

Bahan filter

: carbon stell SA-36

LC.8.2 Sentrifus I (SF-201) Fungsi

: memisahkan asam alginat dari larutannya

Jenis


Jumlah

: 1


:

Tekanan = 1 atm = 80 0C

Suhu

Tabel LC.6 Komposisi campuran pada Sentrifus I (SF-201) Laju alir (kg/jam)

% Berat

ρ (kg/m3)

Asam alginat

81,81

0,0007

2.364,7

H2SO4 10%

78,69

0,8371

1.064

95,76

alginat

698,58

0,006

2.141,9

193,84

Total

859,08

0,8438

Senyawa

ρcamp (kg/m3) 1.937,87

2.227,47

Kapasitas = 859,08 kg/jam ρcamp

= 2.227,47 kg/m3

sgcamp

= 2437,69

laju volumetrik, Q =

859,08 kg/jam 2.227,47 kg/m 3

= 0,385 m3/jam = 0,1069 L/s Diameter bucket

= 20 in

Radius bucket

= 10 in = 0,254 m

Laju penggerak rotor = 1200 rpm Daya sentrifus P = 5,984 . 10 −10 × sg × Q x (laju penggerak rotor x rb ) 2 = 5,984. 10-10 x 2.437,69 x 0,1069 x (1200 x 0,254)2 = 0,014487 hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

LC.8.3 Sentrifus II (SF-202) Fungsi

: memisahkan natrium alginat dari larutannya

Jenis


Jumlah

: 1


:


Suhu

Tabel LC.7 Komposisi campuran pada Sentrifus II (SF-202) Laju alir (kg/jam)

% Berat

ρ (kg/m3)

74,8

0,0006

2.364,7

113,51

Methanol

698,58

21,802

791,8

380,86

Na2CO3

0,053

0,0005

2.500

Natrium alginat

12,58

0,0001

2.467,3

1.162,1

H2O

0,126

0,0069

988,037

0,05

Komponen Asam Alginat

Total

786,139 21,8101

ρ campuran

0,075

1.656,595

Kapasitas = 786,139 kg/jam ρcamp

= 1.656,595 kg/m3

sgcamp

= 2527,69

laju volumetrik, Q =

786,139 kg/jam 1.656,595 kg/m 3

= 0,474 m3/jam = 0,1316 L/s Diameter bucket

= 20 in

Radius bucket

= 10 in = 0,254 m

Laju penggerak rotor = 1200 rpm Daya sentrifus P = 5,984 . 10 −10 × sg × Q x (laju penggerak rotor x rb ) 2 = 5,984. 10-10 x 2.527,69 x 0,1316 x (1200 x 0,254)2 = 0,0184927 hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

LC.8.4 Kolom Ekstraksi (EK-201) Fungsi

: Memisahkan alginat dari rumput laut dengan mengunakan pelarut Na2CO3 12%

Jenis

: marine propeller 3 blades

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA- 283 Grade C Bentuk


Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 60 °C

Tabel LC.8 Komposisi campuran pada Kolom Ekstraksi (EK-201) Senyawa

Laju alir (kg/jam)

% Berat

ρ (kg/m3)

ρcamp (kg/m3)

Na2CO3 12%

9.826,48

92,711

1.122,2

876,4382

Sargassum

1.648,40

5,072

1.582,9

207,36

808,22

0,006

2.141,9

137,0816

12.283,1

97,789

alginat Total

Waktu tinggal

= 1 jam

Panas,Q

= 314.125,8526 kJ/jam

1.244,8078

Perhitungan : a. Volume tangki Volume larutan, Vl =

12.283,1 kg/jam × 1 jam = 9,867 m3 1.244,8078 kg/m 3


Volume shell tangki ( Vs)


-

Vs

=

1 π Di2 H 4

Vs

=

5 πD 3 16


-

π 24

D3

(Brownell,1959)

Volume tangki (V) V

= Vs + Vh

11,8404 m3 = Di Hs

17 πD 3 48

= 2,19 m

= 2,7375 m


= diameter tangki

= 2,19 m

Hh

1  Hh  =  × D =   × 2,19 4  D 

= 0,5475 m

Ht (Tinggi tangki)

= Hs + Hh

= 3,285 m


9,867 m 3 x 2,7375 m = 2,28125 m 11,8404 m 3


P0

= Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P

= 27,829 kPa + 101,325 kPa = 129,154 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign = (1,2) (133,045)

= 159,654 kPa


= 0,8

(Brownell,1959)


= 94.802,5825 KPa

(Brownell,1959)

Faktor korosi (C)

= 0,002 in/tahun


Umur alat (A) direncanakan 10 tahun Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal shell tangki:

(Peters dan Timmerhaus,

2004) t=

P.D (C × A) 2S . E − 1,2P

(129,154 kPa) (2,19 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 1,2(129,154 kPa)  tahun  = 0,02186 m = 0,8615 in

=

Tebal shell standar yang digunakan = ¾ in e. Tebal tutup tangki t=

(Brownell dan Young, 1959) (Peters dan Timmerhaus, 2004)

P.D (C × A) 2S . E − 0,2P

(129,154 kPa) (2,19 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(94.802,5825 kPa)(0,8) − 0,2(129,154 kPa)  tahun  = 0,8615 in =

Tebal tutup standar yang digunakan = ¾ in


f. Pengaduk (impeller) Jenis



(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi: 











Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 2,19 m = 0,1825 m Daya untuk pengaduk Da 2 Nρ


=

µ 0,73 2× 1 × 1.244,8078 0,6

= 1.105,59

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3 Maka,

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5 = 7,74 J/s = 10,38 x 10-3 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 10,38 x 10-3 / 0,8 = 12,99 x 10-3 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 0,013 hp. F.

Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jacket (γ) = ½ in sehingga : •


•


 3,14  2 2 Luas yang dilalui air panas =   x ( D 2 - D1 ) 4  

 3,14  2 2 =  x (7,4191 - 7,3358 )  4  = 0,9648 ft 2 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju massa air panas

= 286.982,8946 kg/jam

ρ air (65 OC)

= 980,557 kg/m3

laju volumetrik air panas

= 286.982,8946 kg/jam / 980,557 kg/m3 = 292,673 m3/jam = 292,673 m3/jam / 0,1004 m2

Kecepatan air panas

= 2.915,069 m/jam Tinggi jaket = Tinggi silinder = 2,7375 m Tebal dinding jaket (dj), •

P hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan = 1.244,8078 × 9,80655 × 2,28125 = 27.847,834 Pa = 0,2748 atm

Faktor keamanan = 15% = 1,15 × (0,2748 + 1)

Pdesain

= 1,46602 atm = 25,9423 psi Dipilih bahan jaket carbon steel, SA-283, Grade C - Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

25,9423 × 43,1535 + (0,0042 × 10 ) (16250 × 0,85) − (0,6 × 25,9423) = 0,12314 in

d=



LC.8.5

Vibrating Washer I (VW-101)

Fungsi

: memisahkan rumput laut, Sargassum dari air pencuci

Jenis

: Vibrasi listrik

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Tekanan = 1 atm Suhu

= 30 0C

Umpan rumput laut

: 2692,02 kg/jam

Umpan air pencuci

: 14168,55 kg/jam

Berdasarkan McCabe, hlm 388, 1986 diperoleh standar pada vibrating screen Jumlah ayak

:3

Getaran


Panjang ayak

: 48 in

Lebar ayak

: 120 in

Daya yang digunakan : 4 hp

LC.8.6 Vibrating Washer II (VW-102) Fungsi


Jenis

: Vibrasi listrik

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Tekanan = 1 atm Suhu

= 30 0C

Umpan rumput laut

: 2456,62 kg/jam

Umpan air pencuci

: 12283,10 kg/jam

Berdasarkan McCabe, hlm 388, 1986 diperoleh standar pada vibrating screen Jumlah ayak

:3

Getaran


Panjang ayak

: 48 in

Lebar ayak

: 120 in


Daya yang digunakan : 4 hp

LC.8.7 Vibrating Screen (VS-101) Fungsi

: memisahkan rumput laut dari NaOH 0,5%

Jenis

: Vibrasi listrik

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:


Suhu

Umpan rumput laut

: 2481,43 kg/jam

Umpan NaOH 0,5% : 339,42 kg/jam Berdasarkan McCabe, hlm 388, 1986 diperoleh standar pada vibrating screen Jumlah ayak

:3

Getaran


Panjang ayak

: 12 in

Lebar ayak

: 24 in

Daya yang digunakan : ¾ hp

LC.9.1 Reaktor 1 (R-201) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara alginat dengan asam sulfat menghasilkan asam alginat.

Jenis


: Stainless Steel SA-340

Laju alir massa total

= 873,79 kg/jam


= 2.199,0169 kg/m3

Laju volumetrik (Vo)

= 873,79 kg/jam / 2.199,0169 kg/m3 = 0,397 m3/jam

Tabel LC.9 Komposisi cairan dalam Reaktor I (R-201) No.

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)


1.

Alginat

792,05

2.

H2SO4 10%

3.

Asam Alginat

4.

SO42-

81,81 79,205

78,69 712,84 0,45

Total

873,79

873,79

A. Ukuran Tangki Waktu tinggal (τ)

= 30 menit

`

(Istini dkk,1994)

Volume cairan = Waktu tinggal (τ) × laju volumetrik umpan (νo) = 0,5 jam × 0,397 m3/jam = 0,198 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = Waktu tinggal (τ) × laju volumetrik umpan (νo) × 1,2 = 0,5 jam × 0,397 m3/jam × 1,2 = 0,2382 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3


12 Vt 3 12 × 0,2382 = 4π 4π

= 0,6105 m

= 24,063 in


= 0,6105 m


= 1 /6 × D = 1/6 × 0,6105 m

= 0,1142 m


Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2)

= 0,8389 m

B. Tekanan Desain Tinggi cairan dalam tangki Volume tangki = 0,2382 m3 Volume cairan = 0,198 m3 Tinggi tangki

= 0,8389 m


=


=

0,198 × 0,8389 0,2382


Tekanan hidrostatis

= 2.199,0169 × 9,80655 × 0,697 = 15.030,64 Pa = 0,1483 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15%

Pdesain

= 1,15 × (1 + 0,1483) = 1,3205 atm = 19,4054 psi

C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) -Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

19,4054 × 12,031 + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 19,6376 ) = 0,4447 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = ½ in D. Tebal dinding head (tutup tangki) -Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun



: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)


19,4054 × 13,4826 + (0,042 × 10 ) (2 × 12650 × 0,85) − (0,2 × 19,6376 ) = 0,4323 in

dh =

Dipilih tebal head standar = ½ in E. Pengaduk (impeller) Jenis


Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3 W : Da = 1 : 8 (Geankoplis,

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003) 2003)

(Geankoplis, 2003)


4 Baffle : Dt / J = 12 dimana : Da

(Geankoplis, 2003)

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi:  Diameter pengaduk (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 0,685 m = 0,2283 m  Lebar daun pengaduk (W) = 1/8 × Da = 1/8 × 0,2283 m = 0,0285 m  Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3 × Dt = 1/3 × 0,685 m = 0,2283 m  Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 0,685m = 0,0571 m Daya untuk pengaduk Da 2 Nρ


=

µ 0,2283 2 × 1 × 2.199,0169 0.7

=163,7353

Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

= 2,7277 J/s = 0,00366 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 0,00366 / 0,8 = 0,00457 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 0,005 hp. F.


Diameter dalam (D1) = D + (2 × tebal tangki)


= 26,9652 in + (2 × 0,25 in) = 27,4652 in •


 3,14  2 2 Luas yang dilalui steam =   x ( D 2 - D1 )  4 

 3,14  2 2 =  x (2,3304 - 2,2888 ) 4   = 0,1508 ft 2

Laju massa steam

= 151,8115 kg/jam

ρ steam

= 0,5237 kg/m3

laju volumetrik steam

= 151,8115 kg/jam / 0,5237 kg/m3 = 0,1548 m3/jam = 0,1548 m3/jam / 0,0140 m2

Kecepatan steam

= 11,0492 m/jam Tinggi jaket = Tinggi silinder =0,685 m Tebal dinding jaket (dj), Pdesain

= 19,6376 psi

Dipilih bahan jaket carbon steel, SA-283, Grade C - Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

19,6376 ×13,7326 + (0,0042 ×10 ) (16250 × 0,85) − (0,6 ×19,6376) = 0,0615 in

d=



: Tempat berlangsungnya reaksi antara asam alginat dengan sodium karbonat menghasilkan natrium alginat, alr dan CO2.

Jenis


Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-340 Kondisi operasi Temperatur

= 50 °C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir gas, Fgas

= 0,26 kg/jam = 14.558,0006 lbm/jam

Laju alir cairan, Fcairan = 1.979,03 kg/jam = 37.519,5950 lbm/jam Waktu tinggal reaktor = 1 jam

(Istini dkk, 1994)

Tabel LC.10 Komposisi cairan dalam Reaktor II (R-202) Senyawa

Laju alir

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) Asam alginat Metanol Na2CO3 Natrium alginat H2O Total

74,8 698,58 0,053 628,72 0,126 1.402,58

ρcampuran

2.245

112,0255

789,2573

394,4708

2.130

7,455

2.467,3

1208,7303

988,037

0,0543 1.722,7359


Tabel LC.11 Komposisi Gas pada Reaktor II (R-202) Komponen

CO2

ρgas =

A.

BM

Laju Massa (kg/jam)

0,31

44

P BM av (1 atm) (44 kg/kmol) = = 1,6605 kg/m 3 3 RT (0,082 m atm/kmol K)(323,1500 K)


= 1.722,7359 kg/m3

Densitas total

= 1.724,3964 kg/m3

Ukuran Tangki Untuk Fluida Cairan Laju volume umpan cair =

Massa Cairan

ρ

=

1.402,58 kg / jam 1.722,7359 kg / m 3

= 0,814 m3/jam Untuk Fluida Gas Laju volume umpan gas =

Massa gas 0,31 kg/jam = ρ 1,6605 kg/m 3

= 0,1866 m3/jam Volume umpan cair = τ x Laju volume umpan cair = 1 jam x 0,814 m3/jam = 0,814 m3 Volume umpan gas = τ x Laju volume umpan gas = 1 jam x 0,1866 m3/jam = 0,1866 m3 Volume total umpan = 1,0066 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume reaktor

= 1,2 x volume total umpan = 1,2 x 1,0066 m3 = 1,20072 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga

:

tinggi head (Hh) = 1/6×D


volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3 Diameter tangki (D) = 3

12 Vt 3 12 × 1,20072 = 4π 4π

= 1,046 m

= 41,181 in


= 1,046 m = 3,432 ft


= 1 /6 × D = 1/6 × 1,046 m = 0,174 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) B.

= 1,394 m


= 1,394 m


=


=

1,046×1,394 1,20072

= 1,214 m Tekanan akibat cairan

Tekanan hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 1.724,3964 × 9,80655 × 1,214 = 20.529,2 Pa = 0,2026 atm


Tekanan akibat gas A =

1 π D2 4

=

1 . 3,14 . 1,046 4

= 0,8211 m2

0,26 kg × 9,8 m / s 2 F m×g P = = = 3,103 Pa = A A 0,8211 m 2 Tekanan operasi = 101,325 Pa Tekanan total

= (20.529,2 + 3,103 + 101,325) kPa = 20.633,628 Pa

Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % P desain

= (1 + 0,2) × (20.633,628) Pa = 24.760,3536 Pa = 0,244 atm = 3,586 psia

C.


: 0,042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 3,586 × 22,5236 + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 3,586) = 0,2445122 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = ½ in D.


: 0,042 in/tahun



: 0,85

-Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal head (dh) =

P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 3,586 × 22,5236 + (0,042 × 10 ) (2 × 12650 × 0,85) − (0,2 × 3,586) = 0,3112156 in

d=

Dipilih tebal head standar = ½ in E.



Kecepatan putaran (N) = 30 rpm = 0,5 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi:  Diameter pengaduk (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 1,046 m = 0,348 m  Lebar daun pengaduk (W) = 1/8 × Da = 1/8 × 0,348 m = 0,0435 m  Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3 × Dt = 1/3 × 1,046 m = 0,348 m  Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 1,046 m = 0,087 m

Daya untuk pengaduk Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Da 2 Nρ


=

µ 0,0435 2 × 0,5 × 1.724,3964 0,8

= 141,664

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,1. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis,2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

= 2,2245 J/s

= 0,0036 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 0,0036 / 0,8 = 0,0042 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 0,0042 hp. F.

Jaket Pendingin Ditetapkan jarak jacket (γ) = ½ in sehingga : •


•


Tinggi jaket = Tinggi silinder = 1,046 m Tebal dinding jaket (dj) •

P hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan = 1.724,3964 × 9,80655 × 1,214

= 20.515,48 Pa = 0,1788 atm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor keamanan = 20% = 1,20 × (0,1788 + 1)

Pdesain

= 1,41456 atm

= 21,2243 psi Dipilih bahan jaket carbon steel, SA-283, Grade C - Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun 2

- Allowable working stress (S) : 12.650 lb/in - Efisiensi sambungan (E)


: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 21,2243 × 20,9015 + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 21,2243 ) = 0,3887 in

d=

Dipilih tebal jaket standar = ½ in


: Tempat berlangsungnya reaksi antara alginat dengan asam sulfat menghasilkan asam alginat.

Jenis


: Stainless Steel SA-340

Laju alir massa total

= 873,79 kg/jam


= 2.199,0169 kg/m3

Laju volumetrik (Vo)

= 873,79 kg/jam / 2.199,0169 kg/m3 = 0,397 m3/jam


Tabel LC.9 Komposisi cairan dalam Reaktor I (R-201) No.

Komponen

1.

Alginat

2.

H2SO4 10%

3.

Asam Alginat

4.

SO42-

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

792,05

81,81 79,205

78,69 712,84 0,45

Total

873,79

873,79

F. Ukuran Tangki Waktu tinggal (τ)

= 30 menit

`

(Istini dkk,1994)

Volume cairan = Waktu tinggal (τ) × laju volumetrik umpan (νo) = 0,5 jam × 0,397 m3/jam = 0,198 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki = Waktu tinggal (τ) × laju volumetrik umpan (νo) × 1,2 = 0,5 jam × 0,397 m3/jam × 1,2 = 0,2382 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979,hal 80) volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3


12 Vt 3 12 × 0,2382 = 4π 4π

= 0,6105 m

= 24,063 in



= 0,6105 m


= 1 /6 × D = 1/6 × 0,6105 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2)

= 0,1142 m

= 0,8389 m

G. Tekanan Desain Tinggi cairan dalam tangki Volume tangki = 0,2382 m3 Volume cairan = 0,198 m3 Tinggi tangki

= 0,8389 m


=


=

0,198 × 0,8389 0,2382


= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 2.199,0169 × 9,80655 × 0,697 = 15.030,64 Pa = 0,1483 atm

Faktor keamanan untuk tekanan = 15%

Pdesain

= 1,15 × (1 + 0,1483) = 1,3205 atm = 19,4054 psi

H. Tebal dinding tangki (bagian silinder) -Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun



: 0,85

-Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun


Tebal silinder (d) =

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

19,4054 × 12,031 + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 19,6376 ) = 0,4447 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = ½ in I. Tebal dinding head (tutup tangki) -Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun



: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)


19,4054 × 13,4826 + (0,042 × 10 ) (2 × 12650 × 0,85) − (0,2 × 19,6376 ) = 0,4323 in

dh =

Dipilih tebal head standar = ½ in J. Pengaduk (impeller) Jenis


Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Da : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi:  Diameter pengaduk (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 0,685 m = 0,2283 m  Lebar daun pengaduk (W) = 1/8 × Da = 1/8 × 0,2283 m = 0,0285 m  Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3 × Dt = 1/3 × 0,685 m = 0,2283 m  Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 0,685m = 0,0571 m Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =

Da 2 Nρ

µ

0,2283 2 × 1 × 2.199,0169 = 0.7

=163,7353

Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis, 2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

= 2,7277 J/s = 0,00366 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 0,00366 / 0,8 = 0,00457 hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dipilih motor pengaduk dengan daya 0,005 hp. F.



•


 3,14  2 2 Luas yang dilalui steam =   x ( D 2 - D1 ) 4  

 3,14  2 2 =  x (2,3304 - 2,2888 )  4  = 0,1508 ft 2

Laju massa steam

= 151,8115 kg/jam

ρ steam

= 0,5237 kg/m3

laju volumetrik steam

= 151,8115 kg/jam / 0,5237 kg/m3 = 0,1548 m3/jam = 0,1548 m3/jam / 0,0140 m2

Kecepatan steam

= 11,0492 m/jam Tinggi jaket = Tinggi silinder =0,685 m Tebal dinding jaket (dj), Pdesain

= 19,6376 psi

Dipilih bahan jaket carbon steel, SA-283, Grade C - Faktor korosi (C)

: 0,0042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

19,6376 ×13,7326 + (0,0042 ×10 ) (16250 × 0,85) − (0,6 ×19,6376) = 0,0615 in

d=



: Tempat berlangsungnya reaksi antara asam alginat dengan sodium karbonat menghasilkan natrium alginat, alr dan CO2.

Jenis


Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-340 Kondisi operasi Temperatur

= 50 °C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir gas, Fgas

= 0,26 kg/jam = 14.558,0006 lbm/jam

Laju alir cairan, Fcairan = 1.979,03 kg/jam = 37.519,5950 lbm/jam Waktu tinggal reaktor = 1 jam

(Istini dkk, 1994)

Tabel LC.10 Komposisi cairan dalam Reaktor II (R-202) Senyawa

Laju alir

ρ (kg/m3)

(kg/m3)

(kg/jam) Asam alginat Metanol Na2CO3 Natrium alginat

74,8 698,58 0,053 628,72

ρcampuran

2.245

112,0255

789,2573

394,4708

2.130

7,455

2.467,3

1208,7303


H2O

988,037

0,126 1.402,58

Total

0,0543 1.722,7359

Tabel LC.11 Komposisi Gas pada Reaktor II (R-202) Komponen

CO2

ρgas =

G.

BM

Laju Massa (kg/jam)

0,31

44

P BM av (1 atm) (44 kg/kmol) = = 1,6605 kg/m 3 RT (0,082 m 3 atm/kmol K)(323,1500 K)


= 1.722,7359 kg/m3

Densitas total

= 1.724,3964 kg/m3

Ukuran Tangki Untuk Fluida Cairan Laju volume umpan cair =

Massa Cairan

ρ

=

1.402,58 kg / jam 1.722,7359 kg / m 3

= 0,814 m3/jam Untuk Fluida Gas Laju volume umpan gas =

Massa gas 0,31 kg/jam = ρ 1,6605 kg/m 3

= 0,1866 m3/jam Volume umpan cair = τ x Laju volume umpan cair = 1 jam x 0,814 m3/jam = 0,814 m3 Volume umpan gas = τ x Laju volume umpan gas = 1 jam x 0,1866 m3/jam = 0,1866 m3 Volume total umpan = 1,0066 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume reaktor

= 1,2 x volume total umpan


= 1,2 x 1,0066 m3 = 1,20072 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = π/4 × D3 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga

:

tinggi head (Hh) = 1/6×D


volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh × 2 = π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)


Vt = 4π/12 × D3 Diameter tangki (D) = 3

12 Vt 3 12 × 1,20072 = 4π 4π

= 1,046 m

= 41,181 in


= 1,046 m = 3,432 ft


= 1 /6 × D = 1/6 × 1,046 m = 0,174 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) H.

= 1,394 m


= 1,394 m


=


=

1,046×1,394 1,20072

= 1,214 m Tekanan akibat cairan

Tekanan hidrostatis

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki


= 1.724,3964 × 9,80655 × 1,214 = 20.529,2 Pa = 0,2026 atm

Tekanan akibat gas A =

1 π D2 4

=

1 . 3,14 . 1,046 4

= 0,8211 m2

0,26 kg × 9,8 m / s 2 F m×g P = = = 3,103 Pa = A A 0,8211 m 2 Tekanan operasi = 101,325 Pa Tekanan total

= (20.529,2 + 3,103 + 101,325) kPa = 20.633,628 Pa

Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % P desain

= (1 + 0,2) × (20.633,628) Pa = 24.760,3536 Pa = 0,244 atm = 3,586 psia

I.


: 0,042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 3,586 × 22,5236 + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 3,586) = 0,2445122 in

d=

Dipilih tebal silinder standar = ½ in J.

Tebal dinding head (tutup tangki)


-Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun



: 0,85


P × Di + (C × A ) 2SE − 0,2P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 3,586 × 22,5236 + (0,042 × 10 ) (2 × 12650 × 0,85) − (0,2 × 3,586) = 0,3112156 in

d=

Dipilih tebal head standar = ½ in K.



Kecepatan putaran (N) = 30 rpm = 0,5 rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


2003)

C : Dt = 1 : 3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

dimana : Da

= diameter pengaduk

Dt

= diameter tangki

W


C


Jadi:  Diameter pengaduk (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 1,046 m = 0,348 m  Lebar daun pengaduk (W) = 1/8 × Da = 1/8 × 0,348 m = 0,0435 m Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

 Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3 × Dt = 1/3 × 1,046 m = 0,348 m  Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 1/12 × 1,046 m = 0,087 m

Daya untuk pengaduk

Da 2 Nρ


=

µ 0,0435 2 × 0,5 × 1.724,3964 0,8

= 141,664

Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,1. Maka, P = Np × ρ × N 3 × Da 5

(Geankoplis,2003)

P = Np × ρ × N 3 × Da 5

= 2,2245 J/s

= 0,0036 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 0,0036 / 0,8 = 0,0042 hp Dipilih motor pengaduk dengan daya 0,0042 hp. L.

Jaket Pendingin Ditetapkan jarak jacket (γ) = ½ in sehingga : •


•


Tinggi jaket = Tinggi silinder = 1,046 m Tebal dinding jaket (dj) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

•

= ρ × g × tinggi cairan

P hidrostatis

= 1.724,3964 × 9,80655 × 1,214

= 20.515,48 Pa = 0,1788 atm Faktor keamanan = 20% = 1,20 × (0,1788 + 1)

Pdesain

= 1,41456 atm

= 21,2243 psi Dipilih bahan jaket carbon steel, SA-283, Grade C - Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun



: 0,85


P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Timmerhaus, 1991)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 21,2243 × 20,9015 + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 21,2243 ) = 0,3887 in

d=

Dipilih tebal jaket standar = ½ in

LC.10.1.1 Heater 1 (E-201) Fungsi

: menaikkan temperatur sebelum masuk ke destilasi D-201

Jenis

: DoublePipe Heat Exchanger

Dipakai


Jumlah

: 1 unit


Fluida panas Laju alir steam masuk

= 48.805,8177 kg/jam = 123,0475 lbm/jam

Temperatur awal (T1)

= 150°C = 302°F

Temperatur akhir (T2)

= 150°C = 302°F

Fluida dingin Laju alir cairan masuk

= 786,14 kg/jam =1.733,15 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 40°C

= 113°F

Temperatur akhir (t2)

= 65°C

= 170,69 °F

Panas yang diserap (Q) = 124.323,8247 kJ/jam =117.835,78 Btu/jam

(1)

∆t = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas T1 = 302°F T2 = 302°F

Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah

T1 – T2 = 0°F

Selisih

Fluida dingin t2 = 170,69°F t1 = 113°F t 2 – t1 = 57,69°F

Selisih ∆t1 = 131,31°F ∆t2 = 189°F ∆t2 – ∆t1 = 57,69°F

Δt 2 − Δt1 57,69 = = 158,4080 °F  Δt 2   189   ln  ln  131,31   Δt1  T − T2 0 R= 1 = =0 t 2 − t1 57,69 t −t 57,69 S= 2 1 = = 0,3052 T1 − t1 302 − 113 LMTD =

Jika, R = 0 maka ∆t = LMTD = 158,4080 °F (2)

Tc dan tc T + T2 302 + 302 Tc = 1 = = 302 °F 2 2 t +t 113 + 170,69 tc = 1 2 = = 141,845 °F 2 2

Fluida panas : steam, anulus (3)

Flow area tube


D2 =

4,0260 = 0,33550 ft 12

D = 1

3,50000 = 0,29167 ft 12

a = a

π (D 2 − D 2 ) 2

1

4

=

(Tabel 11, Kern)

π (0,335502 − 0,29167 2 ) 4

= 0,02158 ft 2

(D 2 − D 2 ) (0,335502 − 0,29167 2 ) 2 1 = = 0,09425 ft Equivalen diam = Da = 0,29167 D 1 (4)

(5)

Kecepatan massa

Ga =

W a a

Ga =

lb m 169,0575 = 7.833,9898 0,02158 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada tc = 141,845 °F µ = 350,0175 mPa.s = 235.201,2595 lbm/ft.s

Re a =

D × Ga a μ

Re a =

0,09425 × 7.833,9898 = 0,003139 235.201,2595

(Pers. (7.3), Kern)

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 1 (7)

Pada Tc = 302 °F c = 0,65 Btu/lbm⋅°F k = 0,114 Btu/jam.oF

1 1  c ⋅ µ  3  0,65 × 846.714.534,2  3  = 1.690,1174  =  0,114  k   

(8)

1 k c⋅µ  3 ho = jH × ×  φs De  k 

(Pers. (6.15), Kern)


ho 0,114 = 1× × 1.690,1174 = 3.452,928 0,0558 φs

(9)

φs = 17,778 h h o = o × φs φs

ho = 3.452,928 Fluida dingin : inner pipe, udara (3′)

Flow area shell D=

3,0680 = 0,2557 ft 12

ap =

(4′)

(5′)

πD 2 4

= 0,05131 ft 2

Kecepatan massa Gp =

w ap

Gp =

lb m 169,0575 = 3.803,7938 0,05131 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada tc = 141,845°F µ = 350,0175 mPa.s = 235.201,2595 lbm/ft.s

Re = p Re p =

DG p μ 0,2557 × 3.803,7938 = 0,004135 235.201,2595

(6′)

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 1

(7′)

Pada tc = 141,845 °F c = 0,65 Btu/lbm⋅°F k = 0,114 Btu/jam.oF

1 1  c ⋅ µ  3  0,65 × 846.724.534,2  3  = 1.690,1174  =  0,114  k    Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 k c⋅µ  3 ho = jH × ×  φs De  k 

(8′)


ho 0,114 = 1× × 1.690,1174 = 3.211,2231 0,06 φs

φs = 17,778

(9′)

h h o = o × φs φs

ho = 3.211,2157 (10)

Clean Overall coefficient, UC h × h o 3.452,928 × 3.211,2157 = = 1.663,8442 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F U C = io h + h o 3.452,928 + 3.211,2157 io

(Pers. (6.38), Kern) (11)

UD Rd ketentuan = 0,002

1 1 1 = + RD = + 0,002 1.663,8442 UD UC


UD = 384,4649 Btu/(jam)(ft2)(0F)

(11)

Faktor pengotor, Rd Rd =

U C − U D 1.663,8442 − 384,4649 = = 0,02 U C × U D 1.663,8442 x 384,4649

(Pers. (6.13), Kern) Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam (1)

De’ = (D2 – D1) = (0,33550 – 0,29167) ft = 0,04383 ft

De × G a '

Rea’

=

µ

f = 0,0035 +

=

(Pers. (6.4), Kern)

0,04383 × 7.833,9898 = 0,00146 235.201,2595

0,264 = 0,0679 0,00146 0,42

s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5

(Pers. (3.47b), Kern) (Tabel 6, Kern)


4 × 0,0679 × 7.833,9898 2 × 160 = 0,0186 ft 8 2 2 × 4,18.10 × 62,5 × 0,04383

2

(2) ΔFa =

(3) V =

4fG a L 2gρ 2 D e

Ga

= '

=

3600 ρ

7.833,9898 = 0,0348 fps 3600 × 62,5

V2   0,0348 2  = 4 ×  Fi = 4 ×  '   2g   2 × 32,2 ∆Pa =

  = 0,00002 ft 

(0,0186 + 0,00002) × 62,5 = 0,00808 psi 144

∆Pa yang diperbolehkan = 10 psi

Fluida dingin : inner pipe, udara (1′) Untuk Rep = 0,004135 f = 0,0035 +

0,264 = 2,6501 0,004135 0,42

(Pers. (3.47b), Kern)

s = 0,94, ρ = 0,94 × 62,5 = 58,7500 2

(2′) ΔFp = (3′) ∆Pp =

4fG p L 2gρ 2 D

=

(Tabel 6, Kern)

4 × 2,6501 × 3.803,7938 2 × 160 = 0,0333 ft 8 2 2 × 4,18.10 × 58,75 × 0,2557

0,0333 × 58,75 = 0,01356 psi 144

∆Pp yang diperbolehkan = 10 psi

LC.10.1.2

Tangki Penampung Distilat Sementara (V-201)

Fungsi

: Menampung distilat pada destilasi 1 (T-101)

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi


Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 61,25 °C

Tekanan

= 1 atm


Laju alir massa

= 699,49 kg/jam

Kebutuhan perancangan= 5 menit Faktor kelonggaran

= 15 %

Densitas campuran

= 789,2573 kg/m3

Perhitungan: a. Volume tangki 699,49 kg/jam x 5 mnt x Volume larutan, Vl

=

Volume tangki, Vt

= (1 + 0,15) x 0,074 m3

Fraksi volum

= 0,074/ 0,0851 = 0,8695

789,2573 kg/m 3

1 jam 60 mnt = 0,074 m3 = 0,0851 m3

Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh Untuk fraksi volum 0,8695 maka H/D = 0,815

  α − sin α cos α  = LR 2    57,30

Volume tangki, Vt

Dimana cos α = 1-2H/D cos α = 1-2(0,815) cos α = -0.63 α = 2,25 derajat Asumsi panjang tangki (Lt)

=2m

Maka, volume tangki, Vt

  α − sin α cos α  = LR 2    57,30

  2,25 − sin 2,25 cos 2,25  0,5 m3 = 2 R 2    57,30 R (radius) = 0,6868 m D (diameter) = 1,37 m H (tinggi cairan) = 1,12 m

b. Tebal shell tangki PHidrostatik

=ρxgxl = 789,2573 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,12 m

= 8,542 kPa


P0

= Tekanan operasi

= 1 atm

P

= 8,542 kPa+ 101,325 kPa

= 101,325 kPa = 109,867 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign = (1,2) (109,867)

= 126,347 kPa


= 0,8

(Brownell,1959)


= 76186,8 KPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (126,347 kPa) (1,37 m) = 2(76186,8 kPa)(0,8) − 1,2(126,347 kPa) = 0,001 m = 0,056 in

t=


= 0,056 in + 1/8 in = 0,181 in


(Brownell,1959)

c. Tutup tangki Diameter tutup

= diameter tangki

= 1,37 m

Ratio axis

= L:D

= 1: 4

Lh

 Hh  1 =  × D =   × 1,37 = 0,3425 m  D  4

Lt (panjang tangki)

= Ls + Lh

Ls (panjang shell)

= 2 m – 2(0,3425 m) = 1,315 m

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup 1/4 in. LC.10.2 Kondensor Kolom Distilasi 1 (E-202) Fungsi

: Menurunkan

temperatur campuran metanol dan air sampai

temperatur dew point-nya tercapai Jenis

: DoublePipe Heat Exchanger

Dipakai


Fluida panas Laju alir umpan masuk = 2.899,7664 kg/jam = 6.392,9240 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 66,1819 oC = 151,13 °F Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur akhir (T2) = 63,2826 oC = 145,91 °F Fluida dingin Laju alir air pendingin = 94,8576 kg/jam = 209,1263 lbm/jam Temperatur awal (t1)

= 25°C = 77 °F


= 60°C = 140°F

Panas yang diserap (Q) = 13.877,6732 kJ/jam = 13.153,3697 Btu/jam ∆t = beda suhu sebenarnya

(1)

Fluida Panas T1 = 151,13 °F Temperatur yang lebih tinggi T2 = 145,91 °F Temperatur yang lebih rendah T1 – T2 = 22,88°F

LMTD =

Fluida dingin t2 = 140°F t1 = 77°F

Selisih

t 2 – t1 = 63°F

Selisih ∆t1 = 28,79°F ∆t2 = 68,91°F ∆t2 – ∆t1 = 40,12°F

Δt 2 − Δt 1 40,12 = = 45,97 °F  68,91   Δt 2   ln  ln 28,79 Δt    1

R=

T1 − T2 22,88 = = 0,3632 t 2 − t1 63

S=

t 2 − t1 63 = = 0,6863 T1 − t 1 168,79 − 77

Dari Fig 18, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,86 Maka ∆t = FT × LMTD = 0,86 × 45,97 = 39,53 °F (2)

Tc dan tc Tc =

T1 + T2 168,79 + 145,91 = = 157,35 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 77 + 140 = = 108,5 °F 2 2

Fluida panas : anulus, campuran heavy organics (3) Flow area tube Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

D2 =

4,0260 = 0,33550 ft 12

D = 1

3,50000 = 0,29167 ft 12

a = a

π (D 2 − D 2 ) 2

1

4

=

(Tabel 11, Kern)

π (0,335502 − 0,29167 2 ) 4

= 0,02158 ft 2

(D 2 − D 2 ) (0,335502 − 0,29167 2 ) 2 1 = = 0,09425 ft Equivalen diam = Da = 0,29167 D 1 (4) Kecepatan massa

Ga =

W aa

Ga =

lb m 2.899,7664 = 134.372,8638 0,02158 jam ⋅ ft 2

(5) Pada Tc = 172,3100 °F, µ = 0,3044 cP

(Chemchad Database 5, 1999)

µ = 0,65 cP = 1,5724 lbm/ft2⋅jam

Re a =

D ×G a a μ

Re a =

0,09425 × 2.899,7664 = 173,8126 1,5724

(6) JH = 2,5

(Gbr.24, Kern)

(7) Pada Tc = 157,35 °F, c = 0,6748 Btu/lbm.0F k = 0,1145 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

(Chemchad Database 5, 1999) (Chemchad Database 5, 1999)

1 1  c ⋅ µ  3  0,6748 × 1,5724  3 = = 2,1004    0,1145  k    0 ,14 1 k  c ⋅ µ  3  µ  (8) h0 = J H De  k   µ   w

= 2,5 ×


0,1145 × 2,1004 × 1 0,09425

= 6,3792 Btu/(jam)(ft2)(0F) Fluida dingin: inner pipe, air pendingin


(3′) D =

3,0680 = 0,2557 ft 12

ap = (4′)

(5′)

πD 2 4

= 0,05131 ft 2

Kecepatan massa

Gp =

w ap

Gp =

lb m 209,1263 = 4.075,7416 0,05131 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Pada tc = 111,200 °F, µ = 0,65 cP = 1,57242 lbm/ft2⋅jam

Re = p Re p =

(Gbr. 14, Kern)

DG p μ 0,2557 × 25.666,71004 = 662,7876 1,57242

(6′)

Taksir JH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh JH = 17,4

(7′)

Pada tc = 108,5 °F, c = 0,98 Btu/(lbm)(°F) 2

0

0,366 Btu/(jam)(ft )( F/ft)

(Gbr. 24, Kern) (Gbr. 2, Kern) k

=

(Tabel 4, Kern)

1 1  c ⋅ µ  3  0,98 × 1,57242  3  = 1,61475  =  0,366  k    0 ,14 1 k  c ⋅ µ  3  µ  (8′) hi = J H D  k   µ   w

hi = 17,4 × (9′) hi0 = hi ×

(Pers. (6.15a), Kern)

0,366 × 1,61475 × 1 = 40,22169 0,2557 3,0680 ID = 40,22169 × = 35,25718 Btu/(jam)(ft2)(0F) 3,5 OD (Pers. (6.5), Kern)

(10) Clean Overall coefficient, UC

h × ho 35,25178 × 6,3792 U C = io = = 5,4025 Btu/(jam)(ft 2 )(°F) h + h o 35,25178 + 6,3792 io (Pers, (6.7), Kern) (11) UD Rd ketentuan = 0,002

(Kern, 1950)


1 1 1 = + RD = + 0,002 UD UC 5,4025

(Pers, (6.10), Kern)

UD = 5,3447 Btu/(jam)(ft2)(0F) (12) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × ∆t A=

Q 13.153,3697 = = 62,2568 ft2 U D × ∆t 5,3447 × 39,53

Panjang yang diperlukan =

62,2568 = 67,8918 0,917

Berarti diperlukan 2 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri. (13) Luas sebenarnya = 80 × 0,917 = 73,36 ft2, maka UD =

Q 13.153,3697 = = 4,9010 Btu/(jam)(ft2)(0F) A × ∆t 67,8918 × 39,53

RD =

U C − U D 5,4025 − 4,9010 = = 0,027876 (jam)(ft2)(0F)/Btu UC × UD 5,4025 × 4,9010 (Pers, (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi rancangan kondensor ini dapat diterima.

Pressure drop Fluida panas: Anulus, campuran light organics (1)

De’ = (D2 – D1) = (0,33550– 0,29167)ft = 0,04383 ft

De × G a '

Rea’ =

µ

f = 0,0035 +

=

0,04383 × 134.372,8638 = 3.745,5404 1,57242 0,264

3.745,5404 0,42

= 0,0118

s = 0,7769, ρ = 1 × 62,5 = 48,55625 2

(2) ΔFa =

4fG a L 2gρ 2 D e

'

(Pers, (6.4), Kern)

(Pers. (3.47b), Kern) (Chemchad Database 5, 1999)

4 × 0,0118 × 134.372,8638 2 × 80 = 0,4777 ft = 2 × 4,18.108 × 62,5 2 × 0,04383 (Pers. (6.14), Kern)


(3) V =

Ga 3600 ρ

=

134.372,8638 = 0,5972 fps 3600 × 62,5

V2   0,5972 2     = 0,0093 ft Fi = 2 ×  = 2 ×  '  2 × 32 , 2 g 2     ∆Pa =

(0,4777 + 0,0093) × 48,55625 = 0,1642 psi 144


LC.10.3 Fungsi

Reboiler Kolom Distilasi-1 (E-203) : Menurunkan temperatur campuran metanol sebelum diumpankan kedalam tangki penyimpanan metanol

Jenis

: 2 - 4 shell and tube exchanger

Dipakai


Jumlah

: 1 unit

Fluida panas Laju alir umpan masuk

= 966,59 kg/jam o

= 2.130,9773 lbm/jam


= 64,28 C

= 147,704 °F


= 30 °C

= 86 °F

Fluida dingin Laju alir air pendingin

= 37.779,1909 kg/jam

= 83.289,2941 lbm/jam


= 25 °C

= 77 °F


= 60 °C

= 140 °F

Panas yang diserap (Q)

= 5.527.095,622 kJ/jam = 5.238.655,263 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 147,704 °F

Temperatur yang lebih tinggi

t2 = 140,000 °F

∆t1 = 7,704 °F

T2 = 86 °F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 77 °F

∆t2 = 9 °F

T1 – T2 = 61,704 °F

Selisih

t2 – t1 = 63 °F

∆t2 – ∆t1 = 1,296 °F


LMTD =

Δt 2 − Δt 1 1,296 = = 8,3352 °F  9   Δt 2   ln  ln  7,704   Δt 1 

R=

T1 − T2 61,704 = = 0,9794 t 2 − t1 63

S=

t 2 − t1 63 = = 0,8910 T1 − t 1 147,704 − 77

Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,96 Maka ∆t = FT × LMTD = 0,96 × 8,3352 = 8,0018 °F (2)

Tc dan tc

Tc =

T1 + T2 147,704 + 86 = = 116,852 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 77 + 140,000 = = 108,5 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: - Diameter luar tube (OD) = 1 in - Jenis tube = 16 BWG - Pitch (PT) = 1¼ in triangular pitch - Panjang tube (L) = 20 ft a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas aqueous solution dan fluida dingin air, diperoleh UD = 250-500, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 325 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q = U D × Δt

5.238.655,263 Btu/jam = 2.014,4142 ft 2 Btu 325 × 8,0018 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F

Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube, N t =

(Tabel 10, Kern)

2.014,4142 ft 2 A = = 384,7239 buah L × a " 20 ft × 0,2618 ft 2 /ft

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 397 tube dengan ID shell 29 in. c. Koreksi UD


A = L × Nt × a" = 20 ft × 397 × 0,2618 ft 2 /ft = 2.078,692 ft 2 Btu Q 5.238.655,263 Btu/jam = = 314,9503 2 A ⋅ Δt 2.078,692 ft × 8,0018 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

UD =

Fluida dingin : air, tube (3)

(4)

(5)

Flow area tube, at′ = 0,985 in2

at =

N t × a 't 144 × n

at =

397 × 0,985 = 0,67891 ft 2 144 × 4

(Tabel 10, Kern) (Pers. (7.48), Kern)

Kecepatan massa

Gt =

w at

Gt =

lb m 83.289,2941 = 122.682,7133 0,6789 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada tc = 108,5 °F µ = 0,65 cP = 1,5724 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 1,12 in = 0,09333 ft

Re t =

ID × G t μ

Re t =

0,09333 × 122.682,7133 = 7.281,8479 1,5724

(6)

Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 28

(7)

Pada tc = 108,5°F c = 0,99 Btu/lbm°F k = 0,366 Btu/jam.ft°F

(Pers. (7.3), Kern)

(Gbr 3, Kern) (Tabel 5, Kern)

1 1  c ⋅ µ  3  0,99 × 1,5724  3 = = 1,6202    0,366  k    Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 hi k c⋅µ  3 (8) = jH × ×  φs D  k 


h

i = 28 × 0,366 × 1,6202 = 177,9058 0,09333 φs

h

io = h i x ID φt φ t OD = 177,9058 x

1,12 1

= 213,4870 (9)

Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

h h io = io × φ t φt hio = 213,4870 × 1 = 213,4870

Fluida panas : shell, bahan (3′)

Flow area shell

as =

Ds × C' × B 2 ft 144 × PT

Ds

= Diameter dalam shell = 29 in

B

= Baffle spacing = 5 in

PT

= Tube pitch = 1 1/4 in

C′

= Clearance = PT – OD

(Pers. (7.1), Kern)

= 1 1/4 – 1 = 0,25 in

as = (4′)

(5′)

29 × 0,25 × 5 = 0,2014 ft 2 144 × 1,25

Kecepatan massa

Gs =

W as

Gs =

lb m 2.130,9773 = 10.580,8208 0,2014 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada Tc = 116,852 °F


µ = 0,9 cP = 2,1772 lbm/ft⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in. De =0,72/12 = 0,06000 ft

Res =

De × G s μ

Re s =

0,0600 × 10.580,8208 = 291,5898 2,1772

(6′)


(7′)

Pada Tc = 116,852 °F

(Pers. (7.3), Kern)

c = 0,6509 Btu/lbm⋅°F k = 0,3386 Btu/jam.ft.oF


1 1  c ⋅ µ  3  0,6509 × 2,1772  3 = = 1,6115    0,3386  k    (8′)

1 k c⋅µ  3 ho = jH × ×  φs De  k 


ho 0,3386 = 9× × 1,6115 = 163,7005 0,06000 φs (9′)

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

h h o = o × φs φs ho = 163,7005 × 1 = 163,7005 (10’) Clean Overall coefficient, UC

UC =

h io × h o 213,487 × 163,7005 = = 92,654 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 213,487 + 163,7005 (Pers. (6.38), Kern)

(11) Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 92,654 − 77,36684 = = 0,003154 U C × U D 92,654 × 77,36684 (Pers. (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima. Pressure drop Fluida dingin : air, tube Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

(1)

Untuk Ret = 7.281,8479 f = 0,00032 ft2/in2

(Gbr. 26, Kern)

s = 0,98

(Gbr. 6, Kern)

φt = 1 (2)

ΔPt =

ΔPt

2 f ⋅Gt ⋅L⋅n


5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t

2 ( 0,00032 )(122.682,7133) (20)(4 ) = 5,22 ⋅ 1010 (0,09333)(0,98)(1) = 0,0807 psi

(3)

Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh

V

2

2g'

= 0,002

4n V 2 . s 2g' (4).(4) .0,002 = 0,98 = 0,045714 psi

ΔPr =

∆PT

= ∆Pt + ∆Pr = 0,0807 psi + 0,045714 psi = 0,12642 psi

∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi Fluida panas : bahan, shell (1′)

Untuk Res = 1.247,6955 f = 0,0034 ft2/in2

(Gbr. 29, Kern)

φs =1 s = 0,7878 (2′)


N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

20 = 48 5


Ds = 29 in = 2,4167 ft (3′)

2 f ⋅ G s ⋅ Ds ⋅ (N + 1) ΔPs = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ φs



2 ( 0,0034 )(45.274,5012 ) (2,4167 )(48) ΔPs = 5,22 ⋅ 1010 (0,0600 )(0,7878)(1) = 0,32765 psi ∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

LC.10.4 Kondensor Recovery Kolom Distilasi-1 (E-204)

Fungsi Menurunkan temperatur metanol sebelum disimpan ke tangki penyimpanan metanol Jenis


Dipakai : 1 in OD Tube 16 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass

Fluida panas Laju alir steam masuk = 1.577,7903 kg/jam = 3.478,4504 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 150°C = 302°F Temperatur akhir (T2) = 150°C = 302°F Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 107.026,3881 kg/jam = 235.954,0292 lbm/jam Temperatur awal (t1)

= 66,1819°C = 151,13 °F


= 75,993°C = 168,79 °F

Panas yang diserap (Q) = 230.830,7261 kJ/jam = 218.784,4541 Btu/jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Temperatur yang lebih tinggi T1 = 302°F Temperatur yang lebih rendah T2 = 302°F T1 – T2 = 0°F

LMTD =

Selisih

Fluida dingin t2 = 168,79°F t1 = 151,13°F t 2 – t1 = 17,66°F

Selisih ∆t1 = 133,21°F ∆t2 = 150,87°F ∆t2 – ∆t1 = 17,66°F

Δt 2 − Δt 1 17.66 = = 141,86 °F  150,87   Δt 2   ln  ln  133,21   Δt 1 


T − T2 0 R= 1 = =0 t 2 − t1 17,66 t −t 17,66 S= 2 1 = = 0,117 T1 − t 1 302 − 151,13

Jika, R = 0 maka ∆t = LMTD = 141,86 °F (2)

Tc dan tc T + T2 302 + 302 Tc = 1 = = 302 °F 2 2 t +t 151,13 + 168,79 tc = 1 2 = = 159,96 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan reboiler dengan spesifikasi: -

Diameter luar tube (OD) = 1 in

-

Jenis tube = 14 BWG

-

Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch

-

Panjang tube (L) = 5 ft

a

Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, reboiler untuk fluida panas steam dan fluida dingin heavy organics, diperoleh UD = 10-40, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 25 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, Q 218.784,4541 Btu/jam = A= = 61,6902 ft 2 Btu U D × Δt 25 × 141,86 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft

(Tabel 10, Kern)

61,6902 ft 2 A = = 47,1278 buah Jumlah tube, N t = L × a " 5 ft × 0,2618ft 2 /ft b

Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 48 tube dengan ID shell 12 in.

c

Koreksi UD


A = L × Nt × a" = 5 ft × 48 × 0,2618 ft 2 /ft = 62,832 ft 2

Q 218.784,4541 Btu/jam Btu = = 24,5457 2 A ⋅ Δt 62,832 ft x141,86°F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

UD =

Fluida panas : steam, tube (3)

(4)

(5)

Flow area tube, at′ = 0,546 in2 at =

N t × a 't 144 × n

at =

48 × 0,546 = 0,091 ft 2 144 × 2

(Tabel 10, Kern) (Pers. (7.48), Kern)

Kecepatan massa

Gt =

W at

Gt =

lb m 3478,4504 = 38.224,73 0,2618 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada tc = 159,96 °F µ = 0,55 cP = 1,3305 lbm/ft⋅jam

(Gbr. 14, Kern)

Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 14 BWG, diperoleh ID = 0,834 in = 0,0695 ft

Re t = Re t =

ID × G t μ

(Pers. (7.3), Kern)

0,0695 × 38.224,73 = 1.996,707 1,3305

(6)

Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH =50

(7)

Pada tc = 159,96 °F c = 0,99 Btu/lbm°F k = 0,0098 Btu/jam.ft°F



1 1  c ⋅ µ  3  0,99 × 1,5724  3  = 5,1224  =  0,098  k    (8)

1 k c⋅µ  3 ho = jH × ×  φs D  k 


h

i = 20 × 0,0098 × 5,1224 = 36,115 φt 0,0695

h

io = h i x ID φt φ t OD = 36,115 x

0,695 1

= 25,0998 (9)

Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1 h h io = io × φ t φt

hio = 25,0998 × 1 = 25,0998 btu/hr. ft2.oF

Fluida dingin : shell, bahan (3′)

Flow area shell as =

Ds × C ' × B 2 ft 144 × PT

Ds

= Diameter dalam shell = 12 in

B

= Baffle spacing = 5 in

PT

= Tube pitch = 1,25 in

C′

= Clearance = PT – OD

(Pers. (7.1), Kern)

= 1,25 – 1 = 0,25 in as =

(4′)

12 × 0,25 × 5 = 0,083 ft 2 144 × 1,25

Kecepatan massa Gs =

w as

(Pers. (7.2), Kern)


Gs =

(5′)

lb m 235.954,0292 = 2.842.819,629 0,083 jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada tc = 159,96 °F µ = 0,55 cP = 1,5724 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in. De =0,72/12 = 0,06 ft Re s =

De × Gs μ

Re s =

0,06 x 2.842.819,629 = 108.476,96 1,5724

(6′)


(7′)

Pada tc = 159,96 °F

(Pers. (7.3), Kern)

c = 0,78 Btu/lbm⋅°F k = 0,165 Btu/jam.oF

(8′)

1 1  c ⋅ µ  3  0,78 × 1,5724  3  = 1,952  =  0,165  k    1 k c⋅µ  3 ho = jH × ×  φs De  k 


ho 0,165 = 250 × × 1,952 = 1.341,7263 0,06 φs

(9′)

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1 h h o = o × φs φs

ho = 1.341,7263 × 1 = 1.341,7263 (10) Clean Overall coefficient, UC


h × h o 25,0998 × 1.341,7263 U C = io = = 24,6489 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h + h o 25,0998 + 1.341,7263 io

(12)

Faktor pengotor, Rd Rd =


U C − U D 25,6489 − 25,5457 = = 0,00422 U C × U D 25,6489 x 25,5457


Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi reboiler dapat diterima. Pressure drop Fluida dingin : air, tube (1)

Untuk Ret = 1.996,707 f = 0,00025 ft2/in2

(Gbr. 26, Kern)

s = 0,92

(Gbr. 6, Kern)

φt = 1 (2)

ΔPt =

ΔPt =

f ⋅ Gt2 ⋅ L ⋅ n 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ

(Pers. (7.53), Kern) t

(0,0004)(38224,73)2 (5)(2) 5,22 ⋅ 1010 (0,0695)(0,92 )(1)

= 0,00175 psi

(3)

Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada diperoleh

V

2

2g'

=0,001

4n V 2 . ΔPr = s 2g' (4).(2) .0,001 = 0,92 = 0,0087 psi ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,00175 psi + 0,0087 psi = 0,01045 psi ∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi

Fluida panas : bahan, shell (1′)

Untuk Res = 108.476,96 f = 0,0012 ft2/in2

(Gbar. 29, Kern)

φs =1 s = 0,82 (2′)

N + 1 = 12 ×

L B



N + 1 = 12 ×

5 = 12 5

Ds = 17,25/12 = 1,4375 ft (3′)

f ⋅ G s 2 ⋅ Ds ⋅ (N + 1) ΔPs = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ φs ΔPs =


(0,0012)(2.842.819,629)2 (1,4375)(12) 5,22 ⋅ 1010 (0,06 )(0,82)(1)

= 6,5138 psi

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

LC.11 Kolom Destilasi (D-201)

Fungsi

: memisahkan metanol dengan air-asam alginat-natrium alginat

Jenis

: sieve – tray

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi: carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh: RDM

= 1

XHF = 0,0002

RD

= 1,4

XLF = 0,9997

XLW

= 0,9164

D

= 966,5902 kg/jam

XHW

= 0,0614

W

= 121,4197 kg/jam

XHD

= 0,0000001

αLD = 3,4959

XLD

= 0,9999999

αLW = 4,0496

α L ,av = α LD .α LW = (3,4959)(4,0496) = 3,7625 (Geankoplis,2003) log[( X LD D / X HD D)( X HW W / X LW W )] Nm = (Geankoplis,2003) log(α L ,av ) log[966,5901 / 0,0000967)(7,4552 / 111,269)] = 10,1534 = log(3,7625) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari Fig 11.7-3 (Geankoplis,2003) diperoleh

Nm = 0,53, maka: N

N m 10,1534 = 19,1574 = 0,53 0,53 Jumlah piring teoritis = 19,1574 - 1 reboiler

N=

Efisiensi piring = 85 %

(Geankoplis,2003)

Maka jumlah piring yang sebenarnya = 19,1574/0,85 = 22,54 piring ≈ 23 piring

Penentuan lokasi umpan masuk  X  W  X  2  Ne log = 0,206 log  HF   LW   Ns  X LF  D  X HD    0,0002  121,4197  0,9164  2  Ne = 0,206 log  log     Ns  0,9997  966,5902  0,0000001  

(Geankoplis,1997)

Ne = 83,3339 Ns Ne = 83,3339 Ns N = Ne + Ns 23 = 83,3339 Ns + Ns Ns = 0,2727 ≈ 1 Ne = 23 – 1 = 22 Jadi, umpan masuk pada piring ke –22 dari atas. Design kolom Direncanakan : Tray spacing (t)

= 0,4 m

Hole diameter (do)

= 4,5 mm

Space between hole center (p’) = 12 mm Weir height (hw)

= 5 cm

Pitch

= triangular ¾ in

(Treybal, 1984) (Treybal, 1984)

Data : Suhu dan tekanan pada destilasi D-201 adalah 367,6 K dan 1 atm

Tabel LC. 16 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 3 (T-103) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Alur Vd (kmol/jam) 90,617695 0,00001 90,617705

Komponen Metanol H2O Total

% mol

Mr

0,9999 0,0001

%mol x Mr 32 18

31,9999 0,0018 31,9927

Laju alir massa gas (G`) = 0,0252 kmol/s ρv=

31,9927 273 = 1,0615 kg/m3 x 22,4 367,6

Laju alir volumetrik gas (Q) = 0,0252 x 22,4 x

367,6 = 0,7601 m3/s 273

Tabel LC. 17 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 3 (T-103) ρL (kg/m3)

% Massa

F (kg/jam)

% massa x ρL

2.660,2528

0,0248

789,2573

19,6178

136,5120

0,0013

988,037

1,2602

68,2746

0,0006

2.130

1,3588

Asam alginat

88.892,3200

0,8306

2.245

1.864,6173

Natrium alginat

15.264,8100

0,1426

2.467,3

351,9026

Metanol H2O Na2CO3

Total

2.238,7567

107.026,3881

Laju alir massa cairan (L`) = 29,7296 kg/s Laju alir volumetrik cairan (q) =

29,7296 = 0,0133 m3/s 2.238,7567

Surface tension (σ) = 0,04 N/m

Ao d = 0,907 o Aa  p'

  

2

2

Ao  0,0045  = 0,907  = 0,1275 Aa  0,0120  q  ρL  Q'  ρ V

  

1/ 2

0,0133  2.238,7567  =   0,7601  1,0615 

1/ 2

= 0,8036 ≈ 0,9

α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,40) + 0,015 = 0,0272

  σ  1 CF = αlog + β   (q/Q)(ρ L / ρ V )   0,02 

0, 2

1   0,04  = 0,0415 log + 0,0272  3,6903   0,02  = 0,0789  ρ − ρV VF = C F  L  ρV

  

0, 2

0,5

 2238,7567 − 1,0615  = 0,0789  1,0615   = 3,6226 m/s

0,5

Asumsi 80 % kecepatan flooding V = 0,8 x 3,6226 = 2,8981 m/s An =

0,7601 = 0,2623 m2 2,8981

Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8%. At =

0,2623 = 0,2876 m2 1 − 0,088

Column Diameter (T) = [4(0,2876)/π]0,5 = 0,6053 m Weir length (W)

= 0,7(0,6053) = 0,4237 m

Downsput area (Ad)

= 0,088(0,2876) = 0,0253 m2

Active area (Aa)

= At – 2Ad = 0,2876 – 2(0,0253) = 0,2369 m2

Weir crest (h1) Misalkan h1 = 0,025 m h1/T = 0,025/0,6053 = 0,0413 2 2 2    Weff   T   T    =   −   − 1  W   W   W    2

{[

0,5

  h  T  + 2 1    T  W  

]

2

}

2 0,5  Weff  2 2   = (1,4286 ) − (1,4286) − 1 + 2(0,0413)(1,4286 )  W 


 Weff    = 0,7453  W   q  h 1 = 0,666  W

2/3

 Weff     W 

 0,0133  h 1 = 0,666   0,4237  h 1 = 0,0545 m

2/3

2/3

(0,7453)2 / 3

Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop Ao = 0,0253 x 0,2369 = 0,006 m2 uo =

Q 0,7601 = = 12,6819 Ao 0,006

 u o 2  ρ v  h d = 51,0 2    C o  ρ L   12,6819 2  1,0615   h d = 51,0  2 2238,7567 0,66    

h d = 89,2823 mm = 0,0893 m Hydraulic head Va =

z=

Q 0,7601 = 3,2085 m/s = A a 0,2369

T + W 0,6053 + 0,4237 = 0,7143 m = 2 2

h L = 0,0061 + 0,725 h w − 0,238 h w Va ρ V

0,5

q + 1,225  z

 0,0133  h L = 0,0061 + 0,725 (0,05) − 0,238 (0,05)(3,2085)(1,0615) 0,5 + 1,225   0,7143  h L = 0,0258 m Residual pressure drop

hR =

6 σ gc ρLdog


hR =

6 (0,04) (1) = 0,0024 m 2238,7567 (0,0045)(9,8)

Total gas pressure drop hG = hd + hL + hR hG = 0,0893 + 0,0258 + 0,0024 hG = 0,1175 m Pressure loss at liquid entrance Ada = 0,025 W = 0,025(0,4273) = 0,0107 m2 3  q  h2 = 2g  A da

  

2

2

3  0,0133  h2 =   = 0,0136 m 2g  0,0107  Backup in downspout h3 = hG + h2 h3 = 0,1175 + 0,0136 h3 = 0,1311 m Check on flooding hw + h1 + h3 = 0,05 +0,0266 + 0,1311 hw + h1 + h3 = 0,1967 m t/2 = 0,4/2 = 0,2 m karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.

Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom Tinggi tutup Tinggi total

= 23 x 0,4 m = 9,2 m =

1 (0,6053) = 0,1513 m 4

= 9,2 + 2(0,1513) = 9,5026 m

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Maka, Pdesign

= (1,05) (101,325 kPa) = 106,3913 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE - 1,2P (106,3913)(0,6053) = 0,0005 m = 0,0182 in t= 2(87218,714)(0,8) - 1,2(106,3913) Faktor korosi = 0,125 in t=

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0182 in + 0,125 in = 0,1432 in

Tebal shell standar yang digunakan

= ½ in

(Brownell,1959)

Kondensor Produk Samping (E-205) Fungsi

: Menurunkan temperatur campuran asam alginat dan natrium alginat sampai temperatur penyimpanan yang telah ditentukan tercapai

Jenis


Dipakai


Fluida panas Laju alir masuk

= 118,5097 kg/jam

= 261,2706 lbm/jam


= 75,993 °C

= 168,7874 °F


= 30 °C

= 86,000 °F

Laju alir masuk

= 4.426,8866 kg/jam

= 9.759,6653 lbm/jam


= 25 °C

= 77 °F


= 60 °C

= 140,00 °F

Panas yang diserap (Q)

= 592.317,4281 kJ/jam = 561.406,3921 Btu/jam

Fluida dingin

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 168,7874 °F

Temperatur yang lebih tinggi

t2 = 140,00 °F

∆t1 = 28,7874 °F

T2 = 86 °F

Temperatur yang lebih rendah

t1 = 77 °F

∆t2 = 9 °F


T1 – T2 = 82,7874 °F

t2 – t1 = 63 °F

Selisih

LMTD =

∆t2 – ∆t1 = - 19,7874 °F

Δt 2 − Δt 1 - 19,7874 = = 17,0183 °F 9    Δt 2   ln  ln  28,7874   Δt 1 

(2) Tc dan tc

T + T2 168,7874 + 86,000 Tc = 1 = = 127,3937 °F 2 2 t +t 77 + 140,00 tc = 1 2 = = 108,5 °F 2 2

Fluida panas : anulus, campuran heavy organics (3)

Flow area tube

D2 =

4,0260 = 0,33550 ft 12

D = 1

3,50000 = 0,29167 ft 12

a = a

π (D 2 − D 2 ) 2

1

4

=

(Tabel 11, Kern)

π (0,335502 − 0,29167 2 ) 4

= 0,02158 ft 2

(D 2 − D 2 ) (0,335502 − 0,29167 2 ) 2 1 = = 0,09425 ft Equivalen diam = Da = 0,29167 D 1 (4) Kecepatan massa

Ga =

W aa

Ga =

lb m 261,2706 = 12.107,0714 0,02158 jam ⋅ ft 2

(5) Pada Tc = 127,3937 °F


µ = 350,0175 mPa.s = 235.201,2595 lbm/ft.s

Re a =

D ×G a a μ

Re a =

0,09425 × 12.107,0714 = 0,0048 235.201,2595


(6) JH = 1

(Gbr.24, Kern)

(7) Pada Tc = 127,3937 °F c = 0,4810 Btu/lbm .0F


k = 0,0790 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)


1 1  c ⋅ µ  3  0,4810 × 235.201,2595  3 = = 127,7161    0,0790  k    0 ,14 1   k c⋅µ  3 µ  (8) h0 = J H De  k   µ   w

= 1×


0,14 0,0790  235.201,2595  × 127,7161 ×   0,09425 1  

= 533,7442 Btu/(jam)(ft2)(0F) Fluida dingin: inner pipe, air pendingin (3′) D =

3,0680 = 0,2557 ft 12

ap = (4′)

(5′)

πD 2 4

= 0,05131 ft 2

Kecepatan massa

Gp =

w ap

Gp =

lb m 9.759,6653 = 190.209,809 0,05131 jam ⋅ ft 2

Pada tc = 111,200 °F, µ = 0,65 cP = 1,57242 lbm/ft2⋅jam

Re = p Re p =

(Pers. (7.2), Kern)

(Gbr. 14, Kern)

DG p μ 0,2557 × 190.209,809 = 30.931,0796 1,57242

(6′)

Taksir JH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh JH = 100

(Gbr. 24, Kern)

(7′)

Pada tc = 108,5 °F, c = 0,98 Btu/(lbm)(°F)

(Gbr. 2, Kern)

k = 0,366 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

(Tabel 4, Kern)


1 1  c ⋅ µ  3  0,98 × 1,57242  3  = 1,61475  =  0,366  k    0 ,14 1 k  c ⋅ µ  3  µ  (8′) hi = J H D  k   µ   w

hi = 100 × (9′) hi0 = hi ×

(Pers. (6.15a), Kern)

0,366 × 1,61475 × 1 = 231,1296 0,2557 ID 3,0680 = 231,1296 × = 202,6016 Btu/(jam)(ft2)(0F) OD 3,5 (Pers. (6.5), Kern)

(10) Clean Overall coefficient, UC

h × ho 202,6016 × 533,7442 U C = io = = 146,8568 Btu/(jam)(ft 2 )(°F) h + h o 202,6016 + 533,7442 io (Pers, (6.7), Kern) (11) UD Rd ketentuan = 0,002

1 1 1 = + RD = + 0,002 UD UC 146,8568

(Kern, 1950) (Pers, (6.10), Kern)

UD = 113,5157 Btu/(jam)(ft2)(0F) (12) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × ∆t A=

Q 561.406,3921 = = 290,6063 ft2 U D × ∆t 113,5157 × 17,0183

(13) UD UD =

Q 561.406,3921 = = 113,5157 Btu/(jam)(ft2)(0F) A × ∆t 290,6063 × 17,0183

RD =

U C − U D 290,6063 − 113,5157 = = 0,05368 (jam)(ft2)(0F)/Btu UC × UD 290,6063 × 113,5157 (Pers, (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi rancangan kondensor ini dapat diterima.

Pressure drop Fluida panas: Anulus, campuran heavy organics Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

(1)

De’ = (D2 – D1) = (0,33550– 0,29167)ft = 0,04383 ft

De × G a '

Rea’

=

µ

f = 0,0035 +

=

0,04383 × 12.107,0714 = 0,002256 235.201,2595 0,264

3.745,5404 0,42

= 3,417

s = 0,7769, ρ = 1 × 62,5 = 48,55625 2

4fG a L

(2) ΔFa =

2gρ 2 D e

'

(Pers, (6.4), Kern)

(Pers. (3.47b), Kern) (Chemchad Database 5, 1999)

4 × 3,417 × 12.107,0714 2 × 80 = 1,1197 ft = 2 × 4,18.108 × 62,5 2 × 0,04383 (Pers. (6.14), Kern)

(3) V =

Ga

=

3600 ρ

12.107,0714 = 0,0538 fps 3600 × 62,5

V2   0,0538 2     = 0,0932 ft 2 = × '  2 32 , 2 × 2 g    

Fi = 2 × 

∆Pa =

(1,1197 + 0,0932) × 48,55625 = 0,4089 psi 144


Fluida dingin : inner pipe, air pendingin (1′)

Untuk Rep = 30.931,0796 f = 0,0035 +

0,264 30.931,0796 0,42

= 0,00693


s = 1, ρ = 1 × 62,5 = 62,5 (2′)

4 × 0,00693 × 190.209,809 2 × 440 = 0,5287 ft ΔFp = = 2gρ 2 D 2 × 4,18.108 × 62,5 2 × 0,2557

(3′)

∆Pp =

(Tabel 6, Kern)

2

4fG p L

0,5287 × 62,5 = 0,2295 psi 144

∆Pp yang diperbolehkan = 10 psi



LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

1. Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar yang terikut bersama air

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Stainless Steel

Kondisi operasi

:

- Temperatur

= 25°C

- Densitas air (ρ)

= 997,045 kg/m3

Laju alir massa (F)

= 53.402,3649 kg/jam

Laju alir volume (Q)

=

(Perry,1997)

53.402,3649 kg / jam × 1 jam / 3600 s = 0,0146 m3/s 3 997,045 kg / m

Direncanakan : - Ukuran bar

: Lebar bar Bar clear spacing

- Ukuran screen

= 5 mm;

Tebal bar

= 20 mm;

= 20 mm;

Slope

= 30°

: Panjang screen ( p )

= 2m

Lebar screen ( l )

= 2m

Perhitungan head loss : Misalkan : Jumlah bar

Maka :

=x

Bar clear spacing

=a

Tebal bar

=b

a (x + 1) + bx

=p

20 (x + 1) + 20x

= 2000

40x

= 1980

x Luas bukaan (A2) = a (x+1) . l

= 49,5 ≈ 50 buah = 20(50 + 1) x (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,040 m2

Untuk penyaringan air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 (coeffisient of discharge). (Metcalf dan Eddy, 1991)


Q2

Head loss (∆h) =

2

2 g Cd A 2

2

=

(0,0146 ) 2 (Metcalf dan Eddy, 1991) 2 (9,8) (0,6) 2 (2,040) 2

= 4,3813 x 10-6 m dari air = 0,0044 mm dari air 2000

2000

20

20

Gambar LD.1 Sketsa Bar Screen, satuan mm (dilihat dari atas)

2. Pompa Screening (PU-01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak sedimentasi (BS)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

(Geankoplis,

1997) -

Viskositas air (µ) = 0,7263 cP = 0,0005 lbm/ft⋅s

Laju alir massa (F)

(Geankoplis, 1997)

= 53.402,3649 kg/jam = 32,1876 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 32,1876 lb m /detik = ρ 62,247 lb m /ft 3 = 0,5171 ft3/s = 0,0146 m3/s

Penentuan Diameter Optimum Pipa Untuk aliran turbulen (NRe >2100), De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar,

dengan : D = diameter optimum (in)

ρ = densitas (lbm/ft3)


µ = viskositas (cP)

Q = laju volumetrik (ft3/s) Asumsi aliran turbulen Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,5171)0,45× (62,247)0,13 = 4,9592 in = 0,4133 ft

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2

Q 0,5171 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 3,7201 ft/s At 0,1390 ft 2 Bilangan Reynold, NRe=

(62,247 lbm / ft 3 )(3,7201 ft / s )(0,4206 ft ) 0,0005 lbm/ft.s

= 194.792,5324 (Turbulen) Pada NRe = 194.792,5324 dan ε/D =0,00036 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,004 Friction loss:

 A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c 

3,72012 2(1)(32,174 )

= 0,1075 ft.lbf/lbm

3,72012 2(32,174)

= 0,4839 ft.lbf/lbm

3,72012 v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,4301 ft.lbf/lbm

= 0,5 (1 − 0 )

3 elbow 90° = hf = n.Kf.

v2 2.g c

= 3(0,75)

(70)(. 3,7201) ∆L.v 2 Pipa lurus 70 ft = Ff = 4f = 4(0,004) (0,4206).2.(32,174) D.2.g c 2

= 0,5727 ft.lbf/lbm


2

 A1  v2  1 Sharp edge exit = hex = 1 − A2  2.α .g c 

3,72012 = (1 − 0 ) = 0,2151 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) Total friction loss : ∑ F = 1,8093 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana: v1 = v2 P1 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft²;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 25 ft Maka: 0+

32,174 ft/s 2 (25 ft ) + 0 ft.lbf/lbm + 1,8093 ft.lbf/lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = - 26,8093 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η = 80 % Ws - 26,8093 Wp


Daya pompa : P = m x Wp = 32,1876 lbm/s × 33,0463 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 1,9612 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 2 hp


3. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : Untuk mengendapkan lumpur yang terikut bersama air Jumlah : 1 unit Jenis

: Beton kedap air

Data : Kondisi penyimpanan Temperatur = 25 oC Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

: F = 53.402,3649 kg/jam = 32,1876 lbm/detik

Densitas air

: ρ = 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

Laju air volumetrik, Q =

F 32,1876 lb m /detik = ρ 62,247 lb m /ft 3

= 0,5171 ft3/s = 0,0146 m3/s Disain Perancangan: Bak dibuat persegi panjang untuk disain efektif

(Kawamura, 1991)

Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah

(Kawamura, 1991)

υ 0 = 1,57 ft/min = 8 mm/s Disain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki

= 8 ft

Lebar tangki

= 3 ft

Kecepatan aliran v =

Q 31,026 ft 3 /min = = 1,2927 ft/min At 8 ft x 3 ft

 h Desain panjang ideal bak: L = K   υ0

  v 

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,2 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka : L = 1,2 x (10/1,57) x 1,2927 = 9,8805 ft Diambil panjang bak = 12 ft


Uji disain:

t=

Waktu retensi (t):

Va panjang × lebar × tinggi = Q laju alir volumetrik

(12 x 3 x 10) ft 3 = = 11,6032 menit 31,026 ft 3 / min

Disain diterima, dimana t diizinkan 6 – 15 menit Surface loading :

(Kawamura, 1991)

laju alir volumetrik Q = A luas permukaan masukan air =

31,026 ft 3 / mnt × 7,481 gal/ft 3 = 6,4474 gpm/ft 2 3 ft × 12 ft

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

v2 (1,2927 ft/mnt × 1 mnt/60 s × 1 m/3,2808 ft) 2 = 1,2 2g 2 × 9,8 m 2 / s = 2,6403 x 10-6 m dari air

4. Pompa Bak Sedimentasi (PU-02) Fungsi

: Memompa air dari bak sedimentasi ke Clarifier (CL)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

- Densitas air (ρ) -

= 28°C = 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3


Laju alir massa (F)

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

= 53.402,3649 kg/jam = 32,1876 lbm/detik





(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)


dengan : D = diameter optimum (in) Q = laju volumetrik (ft3/s)

ρ = densitas (lbm/ft3) µ = viskositas (cP)

Asumsi aliran turbulen, Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,5171)0,45× (62,247)0,13 = 4,9592 in = 0,4133 ft


: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2


Q 0,5171 ft 3 /s = = 3,7201 ft/s At 0,1390 ft 2

(62,247 lbm / ft 3 )(3,7201 ft / s )(0,4206 ft ) Bilangan Reynold, NRe= 0,0005 lbm/ft.s = 194.792,5324 (Turbulen) Pada NRe = 194.792,5324 dan ε/D =0,00036 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,004 Friction loss:

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 −  A1  2α .g c 

3,72012 = 0,5 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )

= 0,1075 ft.lbf/lbm


3,72012 2(32,174)

= 0,4839 ft.lbf/lbm

3,72012 v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,4301 ft.lbf/lbm


v2 2.g c

= 3(0,75)


= 0,5727 ft.lbf/lbm

2

 A1  v2   1 Sharp edge exit = hex = 1 − A2  2.α .g c 

3,72012 = (1 − 0 ) = 0,2151 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) Total friction loss : ∑ F = 1,8093 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana: v1 = v2 P1 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² ;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Maka : 0+


Ws = - 31,8093 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp

- 31,8093 = -0,80 x Wp Wp Daya pompa P

= 39,7616 ft.lbf/lbm = m x Wp


= 32,1876lbm/s × 39,7616 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 2,327 hp Maka dipilih pompa dengan daya = 2 ½ hp 5. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO ] (TP-01) 4)3motor 5. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi

: Tempat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Jumlah

: 1 unit

Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 28°C Tekanan Al2(SO4)3 yang digunakan

= 1 atm = 50 ppm

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

= 2,6280 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1.363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %


Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,628 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 4,6274 m 3 3 0,3 × 1.363 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 4,6274 m3 = 5,5529 m3 Untuk tangki pencampur standar perbandingan diameter dengan tinggi cairan dalam tangki, D : Hf = 1 : 1

(Geankoplis, 1997)

1 πD 2 H f 4 1 5,5529 m 3 = πD 2 (D ) 4 1 5,5529 m 3 = πD 3 4 V=


Maka: D = 1,9196 m ; Hf = 1,9196 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 Maka, H = 2,8794 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x Hf = 1.363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,9196 m = 25.640,865 Pa = 25,6408 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 25,6408 kPa + 101,325 kPa = 126,9658 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) x (126,9658 kPa) = 133,3141 kPa

Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young, 1959) Faktor korosi (C) = 0,002 in/tahun


Umur alat (A) direncanakan 10 tahun Tebal shell tangki t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P

(133,3141 kPa) (1,9196 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(133,3141 kPa)  tahun   1in  = 0,0018 m   + 0,02 in  0,0254 m  =

= 0,0923 in

Tebal shell standart yang digunakan adalah ¼ in


Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 1,9196 m = 0,6398 m = 2,0993 ft

E/Da = 1

; E

= 0,6398 m

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,6398 m = 0,1600 m


W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,5234 m = 0,1279 m

J/Dt

; J

= 1/12

= 1/12 x 1,9196 m = 0,1600 m

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

= lebar baffle

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

( Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, N Re =

N Re

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

2 ( 85,0889 )(1)(2,0993) =

6,72 ⋅ 10 − 4

= 558.023,7044

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ P= gc

(McCabe dkk,1999)

KT = 6,3

(McCabe dkk,1999)

5

6,3 × (1 put/det) 3 × (2,0993 ft) 5 × 85,0889 lbm/ft 3 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp = 679,3302 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 1,2351 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,4524 = 1,5439 hp 0,8

Daya pompa standart yang dipilih adalah 1 ¾ hp


6. Pompa Alum [Al2(SO4)3] (PU-03) Fungsi

: Memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum (TP-01) ke clarifier (CL)

Jenis

: Pompa injeksi


: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas alum (ρ) = 1.363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft 3

-

Viskositas alum (µ) = 6,72.10-4 cP = 4,5158.10-7 lbm/ft.s (Geankoplis, 1997)

(Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F) = 2,6280 kg/jam = 0,0016 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 0,0016 lb m /detik = ρ 85,0889 lb m /ft 3 = 1,8914 x 10 −5 ft3/s = 5,3561 x 10 −7 m3/s


(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar , De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 dengan : D = diameter optimum (in) Q = laju volumetrik (ft3/s)

(Walas, 1988)


Asumsi aliran turbulen Di,opt = 3,9 × Q0,4 × µ0,2 = 3,9 × (1,8914 x 10 −5 )0,4× (85,0898)0,2 = 0,1224 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 80


Diameter Dalam (ID)

: 0,2150 in = 0,0179 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,4050 in = 0,0338 ft


: 0,00025 ft2

Kecepatan linear, v =

Q 1,8914 x 10 -5 ft 3 /s = = 0,0756 ft/s At 0,00025 ft 2

Bilangan Reynold, NRe

=

ρ ×v× D µ

=

(85,0898 lbm / ft 3 )(0,0756 ft / s )(0,0179 ft ) 4,5158.10 -7 lbm/ft.s


 A 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 − 2  A1

 v2 (0,0756 ) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 4,885.10-5 ft.lbf/lbm


(0,0756 ) 2 v2 = 3(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 1,9984.10-4 ft.lbf/lbm

1 gate valve = hf = n.Kf.

(0,0756 ) 2 v2 = 1(2) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 1,7764.10-4 ft.lbf/lbm


(40)(. 0,0756) ∆L.v 2 = 4(0,007) (0,0179).2.(32,174) D.2.g c 2

= 5,5574.10-3 ft.lbf/lbm

 A 1 Sharp edge exit = hex 0,55 1 − 2  A1

 v2 (0,0756 ) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 4,8851.10-5 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F = 6,0326.10-3 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


dimana: v1 = v2

P1 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft²;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft Maka : 0+

32,174 ft/s 2 (20 ft ) + 0 + 6,0326.10 -4 ft.lbf/lbm + Ws = 0 2 32,174 ft.lbm / lbf .s

Ws = - 20,0060 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws - 20,0060 Wp



1 hp 550 ft.lbf / s

= 7,275.10-5 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 hp

7. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) Fungsi

: Tempat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Jumlah

: 1 unit

Data : Kondisi pelarutan : Temperatur = 28°C Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3

= 1,4191 kg/jam


Densitas Na2CO3 30 %

= 1.327 kg/m3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %




Volume tangki, Vt = 1,2 × 2,5666 m3 = 3,0799 m3 Untuk tangki pencampur standart perbandingan diameter dengan tinggi cairan dalam tangki, D : Hf = 1 : 1

(Geankoplis, 1997)

1 πD 2 H f 4 1 3,0799 m 3 = πD 2 (D ) 4 1 3,0799 m 3 = πD 3 4 V=

Maka: D = 1,5772 m ; Hf = 1,5772 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 Maka, H = 2,3658 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x Hf = 1.327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5772 m = 20.510,8551 Pa = 20,5108 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 20,5108 kPa + 101,325 kPa =121,8358 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) x (121,8358 kPa) = 127,9276 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Allowable stress

= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young, 1959)

Faktor korosi (C)

= 0,002 in/tahun



Umur alat (A) direncanakan 10 tahun Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal shell tangki t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,077 in




Jumlah baffle

: 4 buah


; Da = 1/3 x 1,5772 m = 0,5257 m = 1,7248 ft

E/Da = 1

; E = 0,5257 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,5257 m = 0,1314 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,5257 m = 0,1051 m

J/Dt

; J = 1/12 x 1,5772 m = 0,1314 m

= 1/12


= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

N Re =

N Re =

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

(82,845)(1)(1,7248)2 3,69 ⋅ 10 − 4

= 667.909,1962

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K .n 3 .D a ρ P= T gc

(McCabe dkk,1999)

KT = 6,3

(McCabe dkk,1999)

5

6,3 × (1 put/det) 3 × (1,7248 ft) 5 × 82,845 lbm/ft 3 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp = 247,6256 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 0,4502 hp

P=


0,1649 = 0,6003 hp 0,75

Daya pompa standart yang dipilih adalah ¾ hp

8. Pompa Soda Abu [Na2CO3] (PU-04) Fungsi

: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

Jenis

: Pompa injeksi


: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas soda abu (ρ)

= 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3

-

Viskositas soda abu (µ) = 0,0004 lbm/ft⋅dtk = 2,4797.10-7 Pa.s

(Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F) = 1,4191 kg/jam = 8,6905 x 10-4 lbm/detik



F 8,6905 .10 -4 lb m /detik = ρ 82,8423 lb m /ft 3 = 1,049 x 10-5 ft3/s = 2,9707 x 10-7 m3/s


(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)




Asumsi aliran turbulen Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (1,049 x 10-5)0,4× (82,8423)0,2 = 0,0962 in


: 1/8 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,215 in = 0,0179 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,4050 in = 0,0338 ft


: 0,00025 ft2


Q 1,049 x 10 -5 ft 3 /s = = 0,0419 ft/s At 0,00025 ft 2

Bilangan Reynold, NRe =

ρ × v × D (82,8423 lbm / ft 3 )(0,0419 ft / s )(0,0179 ft ) = µ 2,4797.10 -7 lbm/ft.s

= 250.923,6039 (Turbulen) Pada NRe = 250.923,6039 dan ε/D =0,0026 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997) diperoleh harga f = 0,007

Friction loss:


 v2 (0,0419 ) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 1,5006.10-5 ft.lbf/lbm


(0,0419 ) 2 v2 = 2(0,75) = 4,0925.10-5 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

(0,0419 ) 2 v2 1 gate valve = hf = n.Kf. = 1(2) = 5,4566.10-5 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


= 2,0622.10-4 ft.lbf/lbm


 v2 (0,0146) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 1,7071.10-3 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F

= 2,0238.10-3 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft²;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft Maka : 0+

32,174 ft/s 2 (20 ft ) + 0 + 2,0238.10 -3 ft.lbf/lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = - 20,0020 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η = 80 % Ws

= - η x Wp


- 20,0020 Wp Daya pompa: P

= -0,80 x Wp = 25,0025 ft.lbf/lbm = m x Wp = 0,00087lbm/s × 25,0003 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/20 hp 9. Clarifier (CL) Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Data Laju massa air (F1)

= 53.402,3649 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 2,6280 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 1,4191 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 1.363 kg/m3


Densitas Na2CO3

= 1.327 kg/m3


Densitas air

= 997,045 kg/m3

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3↓ + 3 Na2SO4 + 3CO2

Perhitungan Dari Metcalf dan Eddy (1991), diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 6 m, waktu pengendapan = 1 jam Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter dan Tinggi Clarifier Densitas larutan,

ρ=

(53.402,3649 53.402,3649 997,045

Volume cairan, V =

+ 2,6280 + 1,4191) = 997,065 kg/m 3 = 0,9970 gr/cm 3 2,6280 1,4191 + + 1.363 1.327

53.402,3649 kg/jam × 1 jam = 53,5606 m 3 997,045

V = 1/4 π D2H

4V  4 × 53,5606  D = ( )1 / 2 =   πH  3,14 × 6 

1/ 2

= 3,3455 m

Maka, diameter clarifier = 3,3455 m tinggi clarifier

= 1,5 D = 5,0182 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 997,045 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 6 m = 58.626,246 Pa = 58,6262 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 58,6262 kPa + 101,325 kPa = 159,9512 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (159,9512 kPa) = 167,9488 kPa

Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress

= 87.218,714 kPa


Faktor korosi (C) = 0,002 in/tahun


Umur alat (A) direncanakan 10 tahun Tebal shell tangki: t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,1787 in Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal shell standart yang digunakan adalah ¼ in Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (3,5017)2 = 0,0736 kW = 0,0987 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp

10. Pompa Clarifier (PU-05) Fungsi

: Memompa air dari Clarifier ke tangki filtrasi

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= ρ = 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3(Geankoplis, 1997)

-


Laju alir massa (F)

(Geankoplis, 1997)

= 53.402,3649 kg/jam = 32,1876 lbm/detik




(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)




Asumsi aliran turbulen, Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,5171)0,45× (62,247)0,13 = 4,9592 in = 0,4133 ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel Ukuran nominal

: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2


Q 0,5171 ft 3 /s = = 3,7201 ft/s At 0,1390 ft 2

(62,247 lbm / ft 3 )(3,7201 ft / s )(0,4206 ft ) Bilangan Reynold, NRe= 0,0005 lbm/ft.s = 194.792,5324 (Turbulen) Pada NRe = 194.792,5324 dan ε/D =0,00036 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,004 Friction loss:

 A2  v 2  1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 −  A1  2α .g c 


3,72012 = 0,5 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )

= 0,1075 ft.lbf/lbm

3,72012 2(32,174)

= 0,4839 ft.lbf/lbm

3,72012 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,4301 ft.lbf/lbm

v2 2.g c


= 3(0,75)


= 0,5727 ft.lbf/lbm

2

 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 1 − 1  A2  2.α .g c  Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= (1 − 0 )

3,72012 = 0,2151 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

Total friction loss : ∑ F = 1,8093 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Maka : 0+



= - η x Wp


= 39,7616 ft.lbf/lbm = m x Wp = 32,1876lbm/s × 39,7616 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 2,327 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 2½ hp

11. Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

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

Bentuk



: 1 unit

Data Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi penyaringan : Temperatur = 28°C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 53.402,3649 kg/jam = 32,1876 lbm/detik

Densitas air

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki

Ukuran Tangki Filter Volume air, Va =

53.402,3649 kg/jam × 1/4 jam = 13,1789 m3 3 997,045 kg/m

Faktor keamanan 5 %, volume tangki, Vt = 1,05 x 13,1789 = 13,8378 m3 Volume total = 4/3 x 13,8378 m3 = 18,4505 m3 Volume silinder tangki (Vs) =

π.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1 Vs =

3π.Di 3 = 2,3562 Di 3 4

18,4505 m3 = 2,3562 Di3 Di = 1,9858 m; H = 5,9574 m Tinggi penyaring = ¼ x 5,9574 m = 1,4893 m Tinggi air =

13,1789 m 3 × 5,9574 m = 4,2553 m 18,4505 m 3

Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (1,9858) = 0,4965 m Tekanan hidrostatik Pair = ρ x g x l = 997,045 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,2553 m = 41.578,7108 Pa = 41,5787 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 41,5787 kPa + 101,325 kPa = 142,9037 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (142,9037 kPa) = 150,0489 kPa


Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress


Faktor korosi (C)

= 0,002 in/tahun


Umur alat (A) direncanakan 10 tahun

Tebal shell tangki t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,1042 in


12. Pompa Tangki Filtrasi (PU-06) Fungsi

: Memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas-01

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

-


Laju alir massa (F)


= 53.402,3649 kg/jam = 32,1876 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, , Q =


Perencanaan Diameter Optimum Pipa Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk aliran turbulen (NRe >2100), De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar, ρ = densitas (lbm/ft3)



Q = laju volumetrik (ft3/s) Asumsi aliran turbulen, Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,5171)0,45× (62,247)0,13 = 4,9592 in = 0,4133 ft

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel Ukuran nominal

: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2


(62,247 lbm / ft 3 )(3,7201 ft / s )(0,4206 ft ) 0,0005 lbm/ft.s



3,72012 2(1)(32,174 )

= 0,1075 ft.lbf/lbm

3,72012 = 3(0,75) 2(32,174)

= 0,4839 ft.lbf/lbm

= 0,5 (1 − 0 ) v2 3 elbow 90° = hf = n.Kf. 2.g c



3,72012 v2 = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c


(70)(. 3,7201) ∆L.v 2 = 4(0,004) (0,4206).2.(32,174) D.2.g c

= 0,4301 ft.lbf/lbm 2

= 0,5727 ft.lbf/lbm 2

 A1  v2   1 Sharp edge exit = hex = 1 − A2  2.α .g c 

3,72012 = (1 − 0 ) = 0,2151 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) Total friction loss : ∑ F = 1,8093 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Maka : 0+



= - η x Wp


= 39,7616 ft.lbf/lbm = m x Wp = 32,1876lbm/s × 39,7616 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 2,327 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 2 ½ hp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

13. Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: Temperatur

= 28oC

Laju massa air

= 53.402,3649 kg/jam

Densitas air

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 12 jam

Perhitungan Ukuran Tangki Volume air, Va =

53.402,3649 kg/jam × 12 jam = 656,6810 m3 997,045 kg/m 3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 656,6810 m3 = 788,0173 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

1 πD 2 H 4 1 3  788,0173 m 3 = πD 2  D  4 2  3 788,0173 m 3 = πD 3 8 V=

Maka, D = 8,7470 m ; H = 13,1205 m Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

656,6810 × 13,1205 = 10,9337 m = 35,8714 ft 788,0173

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 997,045 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 10,9337 m = 106.833,631 Pa = 106,8336 kPa Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 106,8336 + 101,325 kPa = 208,1586 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign

= (1,05) (208,1586 kPa) = 218,5665 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Allowable stress






PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,5604 in

Tebal shell standart yang digunakan adalah ¾ in 14. Pompa Utilitas Cation Exchanger (PU-07) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas-01 ke cation exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,2601 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F) = 51.888,3121 kg/jam = 31,7763 lbm/detik




Perencanaan Diameter Optimum Pipa Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk aliran turbulen (NRe >2100), De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar, ρ = densitas (lbm/ft3)



Q = laju volumetrik (ft3/s)

Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 3,91 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,91 × (0,5109)0,45× (62,195)0,13 = 4,9444 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2


Q 0,5109 ft 3 /s = = 3,6755 ft/s At 0,1390 ft 2

Bilangan Reynold,

ρ × v × D (62,195 lbm / ft 3 )(3,6755 ft / s )(0,4206 ft ) NRe = = 0,0005 lbm/ft.s µ = 192.296,4042 (Turbulen) Pada NRe = 56.323,9279 dan ε/D =0,0001 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997) diperoleh harga f = 0,004

Friction loss:


 v2 (3,6755) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 0,1155 ft.lbf/lbm



(3,6755) 2 v2 = 2(0,75) = 0,315 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

(3,6755) 2 v2 1 gate valve = hf = n.Kf. = 1(0,17) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 0,0357 ft.lbf/lbm




 (3,6755) 2 A  v2 = 0,55 1 − 1  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 


= 0,8967 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft² ;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft Maka : 0+

32,174 ft/s 2 (20 ft ) + 0 + 0,8967 ft.lbf/lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2




1 hp 550 ft.lbf / s



15. Tangki Pelarutan Asam Sulfat H2SO4 (TP-03) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Jumlah

: 1 Unit

Data: Kondisi pelarutan : Temperatur = 28°C ; Tekanan = 1 atm H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat) Laju massa H2SO4

= 5,4067 kg/jam

Densitas H2SO4

= 1.061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Perry

dan

Green,

1999) Kebutuhan perancangan = 5 hari = 20 %

Faktor keamanan


5,4067 kg/jam × 24 jam × 5 hari = 12,222 m 3 0,05 × 1.061,7 kg/m 3


(Geankoplis, 1997)

1 πD 2 H f 4 1 14,6664 m 3 = πD 2 (D ) 4 1 14,6664 m 3 = πD 3 4 V=

Maka: D = 2,6535 m ; Hf = 2,6535 m Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 Maka, H = 3,9802 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x Hf = 1.061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,6535 m = 27.608,7653 Pa = 27,6087 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 27,6087 kPa + 101,325 kPa = 128,9337 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) x (128,9337 kPa) = 135,3804 kPa

Joint efficiency

= 0,8


(Brownell dan Young, 1959) (Brownell dan Young, 1959)


(Perry & Green,1999)


PD + (C × A) 2SE − 1,2P


=

= 1,3515 in

Tebal shell standart yang digunakan adalah 1 ½ in (Brownell dan Young, 1959)



Jumlah baffle

: 4 buah


; Da = 1/3 x 2,6535 m = 0,8845 m = 2,9019 ft

E/Da = 1

; E = 0,8845 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,8845 m = 0,2211 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,8845 m = 0,1769 m


J/Dt

= 1/12

; J = 1/12 x 2,6535 m = 0,2211 m

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

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 5 % = 0,012 lbm/ft⋅detik Bilangan Reynold, N Re = N Re =

(Othmer, 1967)

ρ N (D a )2 μ

(66,2801)(1)(2,9019)2 0,012

(Geankoplis, 1997) = 46.512,1906

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

(McCabe dkk,1999)

KT = 6,3

(McCabe dkk,1999)

6,3 × (1 put/det) 3 × (2,6535 ft) 5 × 66,2801 lbm/ft 3 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp = 1.707,3168 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 3,1042 hp

P=


3,1042 = 3,8803 hp 0,8

Daya pompa standart yang dipilih adalah 4 hp

16. Pompa H2SO4 (PU-10) Fungsi

: Memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke penukar kation (cation exchanger)

Jenis

: Pompa injeksi



: 1 Unit

Kondisi operasi

:

-

Temperatur

= 28°C

-

Densitas H2SO4 (ρ)

= 1.061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

-

Viskositas H2SO4 (µ) = 0,012 lbm/ft⋅dtk = 0,0178 Pa.s

Laju alir massa (F) = 5,4067 kg/jam = 0,0033 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 0,0033 lb m /detik = ρ 66,2801 lb m /ft 3 = 4,9955 x 10-5 ft3/s = 1,4146 x 10-6 m3/s

Perencanaan Diameter Optimum Pipa Untuk aliran turbulen (NRe >2100), De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar , De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 dengan : D = diameter optimum (in) Q = laju volumetrik (ft3/s)

(Walas, 1988)


Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 = 0,133 × (4,9955 x 10-5 )0,4 × (0,0178)0,2 = 0,0011 m = 0,0443 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,2690 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,4050 in = 0,0338 ft


: 0,0004 ft2

Q 4,9955 x 10 −5 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 0,1249 ft/s At 0,0004 ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (66,2801)(0,1249 )(0,0443) = = 30,558 μ 0,012


Aliran adalah laminar, maka dari Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997, diperoleh f = 16/NRe = 16/30,558 = 0,5236 Friction loss:


 v2 (0,1249) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 1,3334.10-4 ft.lbf/lbm


(0,1249) 2 v2 = 2(0,75) = 3,6365.10-4 ft.lbf/lbm ( )( ) 2 1 32,174 2.g c


(0,1249) 2 v2 = 1(2) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 4,8486.10-4 ft.lbf/lbm


= 0,9116 ft.lbf/lbm


 v2 (0,1249) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 1,3334.10-4 ft.lbf/lbm


= 0,9127 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft

Maka: 0+



Ws = - 20,9127 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η = 80 % Ws - 20,9127 Wp



1 hp 550 ft.lbf / s

= 1,0456.10-4 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 hp

17. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 Unit

Kondisi penyimpanan : Temperatur Tekanan

= 28°C = 1 atm

Data : Laju massa air

= 51.888,3121 kg/jam = 13.747,9606 gal/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Resin yang digunakan

: IRR-122

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

= 7 ft

= 2,1336 m

- Luas penampang penukar kation = 38,5 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 4,9562 ft Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 1,2 × 4,9562 ft

Tinggi silinder

= 5,9474 ft = 1,8128 m Diameter tutup

= diameter tangki = 7 ft = 2,1336 m

Rasio axis

=2:1

Tinggi tutup

=

1 (2,1336) = 1,0668 m 2


Sehingga, tinggi cation exchanger = 1,8128 m + 2(1,0668) m = 3,9464 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (101,325 kPa) = 106,3913 kPa Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young, 1959) Faktor korosi (C) = 0,002 in/tahun



PD + (C × A) 2SE − 1,2P

(106,3913 kPa) (2,1336 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(106,3913 kPa)  tahun   1in  = 0,0016 m   + 0,02 in  0,0254 m  =

= 0,0841 in

Maka tebal shell standart yang digunakan adalah 1/8 in

18. Pompa Cation Exchanger (PU-11) Fungsi

: Memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,2601 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


-






(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)





: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2

Q 0,5109 ft 3 /s Kecepatan linear, v = = = 3,6755 ft/s At 0,1390 ft 2 Bilangan Reynold,


NRe =

ρ × v × D (62,195 lbm / ft 3 )(3,6755 ft / s )(0,4206 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s µ

= 192.296,4042 (Turbulen) Pada NRe = 56.323,9279 dan ε/D =0,0001 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997) diperoleh harga f = 0,004

Friction loss:


 v2 (3,6755) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 0,1155 ft.lbf/lbm


(3,6755) 2 v2 = 2(0,75) = 0,315 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(3,6755) 2 v2 = 1(0,17) 2(1)(32,174 ) 2.g c


(40)(. 3,6755) ∆L.v 2 = 4(0,004) (0,4266).2.(32,174) D.2.g c

= 0,0357 ft.lbf/lbm 2



 (3,6755) 2 A1  v2   = 0,55 1 − = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 


= 0,8967 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft Maka : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

0+





1 hp 550 ft.lbf / s

= 1,5091 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 2 hp 19. Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Data : NaOH yang digunakan berupa larutan 4 % (% berat) Laju massa NaOH

= 11,9737 kg/jam

Kondisi pelarutan

= Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm

Densitas larutan NaOH 4 %

= 1.518 kg/m3 = 94,7654 lbm/ft3 (Perry dan Green,

1999) Kebutuhan perancangan

= 5 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =


Volume tangki, Vt = 1,2 × 23,6634 m3 = 28,3961 m3 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk tangki pencampur standart perbandingan diameter dengan tinggi cairan dalam tangki, D : Hf = 1 : 1

(Geankoplis, 1997)

1 πD 2 H f 4 1 28,3961 m 3 = πD 2 (D ) 4 1 28,3961 m 3 = πD 3 4 V=

Maka: D = 3,3072 m ; Hf = 3,3072 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 Maka, H = 4,9608 Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x Hf = 1.518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,3072 m = 49.199,2300 Pa = 49,1992 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 49,1992 kPa + 101,325 kPa = 150,5242 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) x (150,5242 kPa) = 158,0504 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell dan Young,1959)

Allowable stress

= 87.218,714 kPa


Faktor korosi (C)

= 0,002 in/tahun


Umur alat (A) direncanakan 10 tahun Tebal shell tangki t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P

(158,0504 kPa) (3,3072 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(158,0504 kPa)  tahun   1in  = 0,0037 m   + 0,02 in  0,0254 m  =

= 0,1677 in

Maka tebal shell standar yang digunakan ¼ in Daya Pengaduk Jenis pengaduk



Jumlah baffle

: 4 buah


; Da = 1/3 x 3,3072 m = 1,1024 m = 3,6167 ft

E/Da = 1

; E = 3,6167 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 3,6167 m = 0,9042 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 3,6167 m = 0,7233 m

J/Dt

; J = 1/12 x 3,3072 m = 0,2756 m

= 1/12


= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4 % = 4,302.10 −4 lbm/ft⋅detik Bilangan Reynold, N Re N Re

ρ N (D a )2 = μ

2 ( 94,7654 )(1)(3,6167 ) =

4,302.10 -4

( Othmer, 1967) (Geankoplis, 1997)

= 2.881.405,404

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

(McCabe dkk,1999)

KT = 6,3

(McCabe dkk,1999)

6,3 × (1 put/det) 3 × (3,6167 ft) 5 × 94,7654 lbm/ft 3 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp = 11.482,7979 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 20,8778 hp

P=


20,8778 = 26,0973 hp 0,8


Maka daya motor yang dipilih adalah 27 hp.

20. Pompa NaOH (PU-12) Fungsi

: Memompa larutan natrium hidroksida (NaOH) dari tangki pelarutan ke penukar anion (anion exchanger)

Jenis

: Pompa injeksi


: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas NaOH (ρ)

= 1.518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3

-

Viskositas NaOH (µ) = 0,0004 lbm/ft⋅dtk = 2,8909.10-7 Pa.s

(Geankoplis, 1997)

= 11,9737 kg/jam = 0,0073 lbm/detik

Laju alir massa (F)


F 0,0073 lb m /detik = ρ 94,7662 lb m /ft 3 = 7,7376 x 10-5 ft3/s = 2,1912 x 10-6 m3/s


(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)




Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (7,7376 x 10-5)0,45× (94,7662)0,13 = 0,0995 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID) : 0,2690 in = 0,0224 ft Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,0388 ft Inside sectional area : 0,0004 ft2 Kecepatan linear, v =

Q 7,7376 x 10 -5 ft 3 /s = = 0,1934 ft/s At 0,0004 ft 2


ρ × v × D (94,7662 lbm / ft 3 )(0,1934 ft / s )(0,0224 ft ) = µ 4,3020.10 -4 lbm/ft.s

= 954,5031 (Turbulen) Sehingga f = 16/NRe = 16/954,5031 = 0,0167 Friction loss:


 v2 (0,1934 ) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 3,197.10-4 ft.lbf/lbm


(0,1934) 2 v2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c

(0,1934) 2 v2 1 gate valve = hf = n.Kf. = 1(2) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 8,719.10-4 ft.lbf/lbm = 1,1625.10-3 ft.lbf/lbm

(30)(. 0,1934) ∆L.v 2 = 4(0,0167) (0,0224).2.(32,174) D.2.g c 2


= 0,052 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = hex

 A 0,55 1 − 2  A1

 v2 (0,1934) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 3,197.10-4 ft.lbf/lbm


= 0,0547 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm


∆Z = 20 ft Maka: 32,174 ft/s 2 (20 ft ) + 0 + 0,0547 ft.lbf/lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 20,0547 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η = 80 % Ws - 20,0547 Wp



1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,00033 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 hp 21. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal


: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur = 28°C Tekanan

= 1 atm

Data : Laju massa air

= 51.888,3121 kg/jam = 13.747,9606 gal/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3

= 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Resin yang digunakan

: IRA-410

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

= 7 ft = 2,1336 m

- Luas penampang penukar anion

= 38,5 ft2


Tinggi resin dalam anion exchanger = 32,9279 ft Tinggi silinder = 1,2 × 32,9279 ft = 39,5135 ft = 12,0438 m Diameter tutup = diameter tangki = 7 ft = 2,1336 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1 (2,1336) = 1,0668 m 2


Sehingga, tinggi anion exchanger = 12,0438 m + 2(1,0668) m = 14,1774 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (101,325 kPa) = 106,3913 kPa Joint efficiency

= 0,8


(Brownell dan Young, 1959) (Brownell dan Young, 1959)




PD + (C × A) 2SE − 1,2P

(106,3913 kPa) (2,1336 m) in   +  0,002 × 10 tahun  2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(106,3913 kPa)  tahun   1in  = 0,0016 m   + 0,02 in  0,0254 m 

=

= 0,0841 in

Maka tebal shell standart yang digunakan adalah ¼ in

22. Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi

: Memompa air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

-


(Geankoplis, 1997)

-





(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)





: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,4206 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,4636 ft


: 0,1390 ft2


Q 0,5109 ft 3 /s = = 3,6755 ft/s At 0,1390 ft 2



= 192.296,4042 (Turbulen) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pada NRe = 56.323,9279 dan ε/D =0,0001 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997) diperoleh harga f = 0,004 Friction loss:


 v2 (3,6755) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 0,1155 ft.lbf/lbm


(3,6755) 2 v2 = 2(0,75) = 0,315 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(3,6755) 2 v2 = 1(0,17) 2(1)(32,174 ) 2.g c


(40)(. 3,6755) ∆L.v 2 = 4(0,004) (0,4266).2.(32,174) D.2.g c

= 0,0357 ft.lbf/lbm 2



 (3,6755) 2 A1  v2  = 0,55 1 − = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 


= 0,8967 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft Maka : 32,174 ft/s 2 (20 ft ) + 0 + 0,8967 ft.lbf/lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 20,8967 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp


- 20,8967 Wp

= -0,80 x Wp = 26,1208 ft.lbf/lbm


1 hp 550 ft.lbf / s


23. Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal


: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur = 80 0C Tekanan

Kebutuhan Perancangan

= 1 atm = 24 jam

Laju alir massa air = 2.483,0424 kg/jam = 1,5206 lbm/detik Densitas air (ρ)

= 965,321 kg/m3 = 60,2662 lbm/ft3 (Perry dan Green, 1999)

Faktor keamanan

= 20 %


2.483,0424 kg/jam × 24 jam = 61,7339 m 3 3 965,321 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 61,7339 m3 = 74,0807 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  74,0807 m 3 = πD 2  D  4 2  3 74,0807 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 3,9772 m ; H = 5,9658 m Tinggi cairan dalam tangki =

61,7339 × 5,9658 = 4,9715 m 74,0807


Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 3,9772 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 x 3,9772 m = 0,9943 m 4


Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 965,321 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,9715 m = 47.031,1148 Pa = 47,0311 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 47,0311 kPa + 101,325 kPa = 148,3561 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, Pdesign

= (1,05) (148,3561 kPa) = 155,774 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Allowable stress = 87.218,714 kPa Faktor korosi (C) = 0,002 in/tahun

(Brownell dan Young, 1959) (Brownell dan Young, 1959) (Perry dan Green,1999)


PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,195 in

Maka tebal shell yang digunakan ¼ in

24. Pompa Deaerator (PU-17) Fungsi

: Memompa air dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: Pompa rotari tipe internal-gear pump

Jumlah

: 1 unit


Kondisi operasi : -

Temperatur

= 80 °C

-

Densitas air (ρ)

= 965,321 kg/m3 = 60,2662 lbm/ft3

-


-

Laju alir massa (F)


= 481,2403 kg/jam = 0,2947 lbm/detik




(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)





: ½ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,622 in = 0,0518 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,84 in = 0,07 ft


: 0,00211 ft2


Q 0,0049 ft 3 /s = = 2,3333 ft/s At 0,00211 ft 2


ρ × v × D (60,2662 lbm / ft 3 )(2,3333 ft / s)(0,0518 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s µ

= 14.568,3494 (Turbulen) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pada NRe = 14.568,3494 dan ε/D =0,0009 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997) diperoleh harga f = 0,007

Friction loss:


 v2 (2,3333) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 0,0465 ft.lbf/lbm


(2,3333) 2 v2 = 2(0,75) = 0,1269 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(2,3333) 2 v2 = 1(0,17) = 0,0144 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(60)(. 2,3333) ∆L.v 2 = 4(0,007) (0,0518).2.(32,174) D.2.g c 2

= 2,7440 ft.lbf/lbm 2


 (2,3333) 2 A  v2 = 0,55 1 − 1  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 

= 0,0465 ft.lbf/lbm Total friction loss: ∑ F = 2,9783 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 306,2313 ft.lbf/lbm

∆Z = 50 ft Maka : 0+

32,174 ft/s 2 (50 ft ) + 306,2313 + 2,9783 ft.lbf/lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = - 52,9783 ft.lbf/lbm Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Effisiensi pompa , η= 80 % Ws - 52,9783 Wp



1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,0358 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/16 hp

25. Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Total kebutuhan uap = 2.406,2016 kg/jam = 5.304,7942 lbm/jam Uap panas yang digunakan bersuhu 150 0C pada tekanan 4,7 atm Panas yang harus disuplai boiler = 4.887.039,3 Btu/jam W =

34,5 x P x 970,3 H

(Subbab 7.6) (Caplan, 1980)

P =

W xH 34,5 x 970,3

P =

4.887.039,3 = 145,9892 hp 34,5 × 970,3

dimana: (W x H) = panas yang harus disuplai boiler

Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2/hp = 145,9892 hp x 10 ft2/hp = 1.459,892 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : − Panjang tube (L)

= 30 ft


− Diameter tube

= 3 in

− Luas permukaan pipa (a’)

= 0,9170 ft2 / ft

Sehingga jumlah tube (Nt) Nt =

(1.459,892 ft 2 ) A = = 53,0677 ≈ 54 buah 30 ft x 0,9170 ft 2 / ft L x a'

26. Pompa Air Pendingin (PU-08) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas (TU-01) ke titik temu air pendingin dari cooling tower

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

-

Viskositas air (µ) = 0,8036 cP = 0,0005 lbm/ft⋅detik

(Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F)

= 175,5425 kg/jam = 0,1075 lbm/detik




(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)




Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,0017)0,45× (62,247)0,13 = 0,3784 in Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009


: 3/8 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,423 in = 0,0353 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,675 in = 0,0563 ft


: 0,00098 ft2


Q 0,0017 ft 3 /s = = 1,7347 ft/s At 0,00098 ft 2

Bilangan Reynold,

ρ × v × D (62,247 lbm / ft 3 )(1,7347 ft / s )(0,0798 ft ) = NRe = 0,0005 lbm/ft.s µ = 17.233,5266 (Turbulen) Pada NRe = 17.233,5266 dan ε/D =0,0013 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,006

Friction loss:


 v2 (1,7347) 2  = 0,55 (1 − 0) 2(1)(32,174)  2α = 0,0257 ft.lbf/lbm


(1,7347 ) 2 v2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c


(1,7347) 2 v2 = 1(0,17) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 0,0701 ft.lbf/lbm

= 0,0079 ft.lbf/lbm

( 60 ).1,7347 2 ∆L.v 2 Pipa lurus 60 ft = Ff = 4f = 4(0,006) (0,0798).2.(32,174) D.2.g c = 0,8439 ft.lbf/lbm 2

 (2,6253 ) 2 A  v2 = 0,55 (1 − 0 ) 1 Sharp edge exit = hex = 0,55 1 − 1  2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 


= 0,9733 ft.lbf/lbm



(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 40 ft Maka : 0+


Ws = - 40,9733 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η = 80 % Ws - 40,9733 Wp



1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,0761 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/8 hp

27. Pompa Tangki Utilitas-01 (PU-09) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas-01 ke tangki utilitas-02

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

-



- Laju alir massa (F) = 857,27 kg/jam = 0,525 lbm/detik Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009


F 0,525 lb m /detik = ρ 62,247 lb m /ft 3

= 0,0084 ft3/s = 0,00024 m3/s Perencanaan Diameter Optimum Pipa Untuk aliran turbulen (NRe >2100), De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar, dengan : D = diameter optimum (in) ρ = densitas (lbm/ft3) Q = laju volumetrik (ft3/s)



: ¾ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,0687 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,050 in = 0,0875 ft


: 0,0030 ft2


Q 0,0084 ft 3 /s = = 2,8 ft/s At 0,0030 ft 2






 v2 (2,8) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 0,067 ft.lbf/lbm


(2,8) 2 v2 = 2(0,75) = 0,1828 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(2,8) 2 v2 = 1(0,17) = 0,0207 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(40)(. 2,8) ∆L.v 2 = 4(0,006) (0,0687 ).2.(32,174) D.2.g c 2

= 1,7025 ft.lbf/lbm 2

 (2,8) 2 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 0,55 1 − 1  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 

= 0,067 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 2,04 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Maka: 32,174 ft/s 2 (30 ft ) + 0 + 2,04 ft.lbf/lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 32,04 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η = 80 % Ws - 32,04 Wp


Daya pompa : P = m x Wp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,525 lbm/s × 38,2740 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s


28. Tangki Utilitas (TU-02) Fungsi

: Menampung air yang telah diolah untuk keperluan air domestik

Bentuk



: 1 unit

Kondisi operasi


Laju massa air

= 857,27 kg/jam = 0,525 lbm/dtk

Densitas air

= 997,045 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

Kebutuhan perancangan = 24 jam


857,27 kg/jam × 24 jam = 20,6355 m3 3 997,045 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 20,6355 m3 = 24,7625 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

1 πD 2 H 4 1 4  24,7625 m 3 = πD 2  D  4 3  1 24,7625 m 3 = πD 3 3 V=

Maka D = 2,8707 m; H = 4,3061 m Tinggi cairan dalam tangki =



=

20,6355 × 4,3061 = 3,5885 m = 11,7730 ft 24,7625

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 997,045 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,5885 m = 35.063,3806 Pa = 35,0633 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 35,0633 + 101,325 kPa = 136,3883 kPa Faktor kelonggaran 5 %. Maka, Pdesign

= (1,05)( 136,3883 kPa) = 143,2077 kPa

Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress = 87.218,714 kPa





PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,1361 in

Tebal shell standar yang dibutuhkan adalah ¼ in 29. Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]

Bentuk


Bahan konstruksi : Plate Steel SA–167, Tipe 304 Jumlah

: 1 unit

Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 25°C Tekanan

= 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat) Laju massa Ca(ClO)2 = 0,0017 kg/jam Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Densitas Ca(ClO)2 70 %

= 1.272 kg/m3

Kebutuhan perancangan

= 90 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry & Green, 1999)


0,0017 kg/jam × 24 jam/hari × 90 hari = 0,0041 m 3 0,7 × 1.272 kg/m 3


(Geankoplis, 1997)

1 πD 2 H f 4 1 0,0049 m 3 = πD 2 (D ) 4 1 0,0049 m 3 = πD 3 4 V=

Maka: D = 0,1847 m ; Hf = 0,1847 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 Maka, H = 0,2771

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x Hf = 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,1847 m = 2.302,3963 Pa = 2,3024 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 2,3024 kPa + 101,325 kPa = 103,6274 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) x (103,6274 kPa) = 108,8088 kPa Allowable working stress (s) = 87.218,714 kPa

(Brownell & Young, 1959)

Efisiensi sambungan (E) = 0,80

(Brownell & Young, 1959)


Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,0257 in

Dipilih tebal tangki standar 1/8 in. Daya Pengaduk Tipe pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 x 0,1847 m = 0,0616 m = 0,2019 ft

E/Da = 1

; E = 0,0616 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,0616 m = 0,0154 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,0616 m = 0,0123 m

J/Dt

; J = 1/12 x 0,1847 m = 0,0154 m

= 1/12

Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas kaporit 70% = 6,7197. 10-4 lbm/ft.det

(Othmer dan Kirk, 1967)


(79,4088)(1)(0,1847) 2 ρN (Da) 2 = = 4.031,3689 µ 6,7197.10 − 4

Dari grafik 3.4-5, Geankoplis, 2003 untuk NRe = 4.031,3689 diperoleh Np = 3, sehingga: P =

N p N 3 Da 5 ρ gc

=

(3)(1) 3 (0,1847) 5 (79,4088) 32,174(550)

= 2,894.10-6 Hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

2,894.10 −6 = 3,6171.10-6 Hp 0,8

Digunakan daya pompa standar 1/20 hp. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

30. Pompa Kaporit (PU-14) Fungsi

: Memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas-02

Jenis

: Pompa injeksi


: 1 unit


= 28 °C

Densitas kaporit (ρ)

= 1.272 kg/m3 = 79,411 lbm/ft3

(Perry & Green, 1999)

Viskositas kaporit (µ) = 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik = 1.10-3 Pa.s (Perry & Green, 1999) Laju alir massa (F)

= 0,0017 kg/jam = 1,0411.10-6 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

F

ρ

=

1,0411 ⋅ 10 −6 lbm / det ik = 1,311 ⋅ 10 −8 ft3/s 3 79,411 lbm / ft

= 3,7125.10-10 m3/s

Perhitungan Diameter Optimum Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters dan Timmerhaus,2004)

ρ = densitas (kg/m3) µ = viskositas (Pa.s)

Maka : Di,opt = 0,133 × (3,7125.10-10)0,4× (0,001)0,2 = 5,6457.10-6 m = 2,2227.10-4 in

Spesifikasi pipa yang digunakan:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 0,269 in = 0,0224 ft

- Diameter luar (OD)

= 0,405 in = 0,0338 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel



Q 1,311 ⋅ 10 −8 ft 3 / s = = 3,2775 ⋅ 10 −5 ft / s At 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (79,411)(3,2775 ⋅ 10 −5 )(0,0224) = = = 0,0868 µ 6,7197 ⋅ 10 − 4

Aliran adalah laminar, maka dari Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997, diperoleh : f = 16/NRe = 16/0,0868 = 184,3318 Friction loss:


 v2 (3,2775.10 -5 ) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 9,1815.10-12 ft.lbf/lbm


(3,2775.10 -5 ) 2 v2 = 2(0,75) = 2,5040.10-11 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(3,2775.10 -5 ) 2 v2 = 1(2) 2(1)(32,174 ) 2.g c


(30).(3,2725.10 -5 ) ∆L.v 2 = 4(184,3318) (0,0224).2.(32,174) D.2.g c

= 3,3387.10-11 ft.lbf/lbm 2

= 1,6435.10-5 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = hex

 A 0,55 1 − 2  A1

 v2 (3,2725.10 -5 ) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 9,1815.10-12 ft.lbf/lbm


= 1,64351.10-5 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 20 ft Maka: Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

0+

32,174 ft/s 2 (20 ft ) + 0 + 1,64351.10 -5 ft.lbf/lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = - 20,0000 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 20,0000 = -0,80 x Wp Wp = 25,0000 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = m x Wp =

1 hp 0,0027 lbm/s × 25,0000 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf / s

= 4,7323.10-8 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/20 hp

31. Pompa Air Domestik (PU-15) Fungsi

: Memompa air dari tangki utilitas-02 ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 997,045 kg/m3 = 62,247 lbm/ft3

-


Laju alir massa (F)


= 857,27 kg/jam = 0,525 lbm/detik




(Walas, 1988)


Untuk aliran laminar, De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 dengan : D = diameter optimum (in) Q = laju volumetrik (ft3/s)

(Walas, 1988)



: ¾ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,0687 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,050 in = 0,0875 ft


: 0,00371 ft2


Q 0,0084 ft 3 /s = = 2,2642 ft/s A t 0,00371 ft 2





 v2 (2,2642) 2  = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  2α = 0,0438 ft.lbf/lbm


(2,2642) 2 v2 = 2(0,75) = 0,1195 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

(2,2642) 2 v2 1 gate valve = hf = n.Kf. = 1(0,17) = 0,0135 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c


(100)(. 2,2642) ∆L.v 2 = 4(0,006) (0,0687 ).2.(32,174) D.2.g c 2


= 2,7832 ft.lbf/lbm 2

 (2,2642) 2 A  v2 = 0,55 (1 − 0 ) 1 Sharp edge exit = hex = 0,55 1 − 1  2(1)(32,174 ) A2  2.α .g c 

= 0,0438 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 3,0038 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana: v1 = v2 P1 = 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft²

P2 = 101,325 kPa = 2.116,2281 lbf/ft²;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 40 ft Maka: 32,174 ft/s 2 (40 ft ) + 0 + 3,0038 ft.lbf/lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 43,0038 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws - 43,0038 Wp



1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,0513 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp

32. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 60°C


menjadi 28°C Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 grade B Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)

= 60°C = 140°F

Suhu air keluar menara (TL1)

= 28°C = 82,4°F

Suhu udara (TG1)

= 28°C = 82,4°F

Dari Gambar 12-14 Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, Tw = 80°F. Dari kurva kelembaban Geankoplis (2003), diperoleh H = 0,0220 kg uap air/kg udara kering. Dari Gambar 12-14 Perry (1999), diperoleh konsentrasi air = 1,25 gal/ft2⋅menit Laju massa air pendingin

= 5.720,3269 kg/jam

Densitas air (60°C)

= 983,24 kg/m3

Laju volumetrik air pendingin

= 5.720,3269 / 983,24 = 5,8178 m3/jam

Kapasitas air, Q

(Geankoplis, 1997)

= (5,8178 m3/jam × 264,17 gal/m3) / 60 menit/jam = 25,615 gal/menit

Faktor keamanan = 20 % Luas menara, A

= 1,2 x (kapasitas air / konsentrasi air) = 1,2 x (25,615 gal/menit) / (1,25 gal/ft2. menit) = 24,5904 ft2

Diambil performance 90% maka daya 0,03 hp/ft2 (gambar 12-15 Perry, 1999) Daya untuk fan

= 0,03 hp/ft2 x 24,5904 ft2

= 0,7377 hp

Kecepatan rata-rata udara masuk = 4 - 6 ft/detik, maka diambil 5 ft/dtk = 0,0733 lb/ft3

Densitas udara (82,4°F) Laju alir air tiap satuan luas (L) =

(Geankoplis, 1997)

(5.720,3269 kg/jam).(1 jam).(3,2808 ft) 2 (24,5904 ft 2 ).(3600 s).(1m 2 )

= 0,212 kg/s.m2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G)

= 0,2544 kg/s.m2


Pada temperatur bola basah 26,66670C dari gambar 9.3-2 (Geankoplis,2003) diperoleh : H1 = 0,0220 kg uap air/kg udara kering Perhitungan tinggi menara: Dari Pers. 9.3-9 Geankoplis (2003) : Hy1 = (1,005 + 1,88 x H).103 (T°C – 0) + 2,5014 .106 (H) = (1,005 + 1,88 x 0,0220).103 (28 – 0) + 2,5014 .106 (0,0220) = 84,3289 .103 J/kg Dari Pers. 10.5-2 Geankoplis (2003) : Hy2 – Hy1

= (L/G) . CL . (TL2 – TL1)

Hy2 – 84,3289 .103

= 0,8333 (4,187.103).(60 - 28)

Hy2

= 195,9822 .103 J/kg 600

garis kesetimbangan garis operasi

entapi.10^-3

500 400 300 200 100 0 10

20

30

40

50

60

70

suhu

Gambar LD.2 Kurva Entalpi vs Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)

G Ketinggian menara, z = M.k G .a.P

Hy 2

∫

Hy1

dHy Hy * - Hy

(Geankoplis,2003)

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin Hy

Hy*

1/(Hy*-Hy)

84,3289

95,0000

0,0937

100,0000

112,1000

0,0826

150,0000

224,5000

0,0134

195,9822

461,5000

0,0038


0,100 0,090 0,080

1/(Hy*-Hy)

0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 50

100

150

200

250

Hy

Gambar LD.3 Kurva Hy vs 1/(Hy*– Hy) Luasan daerah di bawah kurva dari Gambar LD.3 :

Hy 2

∫

Hy1

dHy = 3,4925 m Hy * − Hy

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 Maka ketinggian menara , z =

(Geankoplis, 1997)

0,2544 (3,4925) = 2,5058 m 29 × 1,207.10 −7 × 1,013.10 5

33. Pompa Menara Pendingin Air (PU-16) Fungsi

: Memompa air pendingin dari menara pendingin air (TC) ke unit proses pendingin air

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 6 unit


Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

-


Laju alir massa (F)


= 5.720,3269 kg/jam = 3,5031 lbm/detik





(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)




Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 3,9 × (0,0563)0,45× (62,195)0,13 = 1,8280 in Dari Tabel A.5.1 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 2 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 1,939 in = 0,1616 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,375 in = 0,198 ft


: 0,0205 ft2


Q 0,0563 ft 3 /s = = 0,4458 ft/s At 0,1263 ft 2



= 8.960,4923 (Turbulen) Pada NRe = 8.960,4923 dan ε/D = 0,00028 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,007

Friction loss:



 v2 (0,4458) 2  = 0,55 (1 − 0) 2(1)(32,174)  2α = 0,0017 ft.lbf/lbm


(0,4458) 2 v2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c


= 0,0046 ft.lbf/lbm

(0,4458) 2 v2 = 1(0,17) = 0,0005 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

(100)(. 0,4458) ∆L.v 2 = 4(0,004) (0,4011).2.(32,174) D.2.g c 2


= 0,0123 ft.lbf/lbm 2

 (0,4458) 2 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 0,55 1 − 1  = 0,55 (1 − 0) 2(1)(32,174) A2  2.α .g c 

= 0,0017 ft.lbf/lbm Total friction loss: ∑ F = 0,0225 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ


∆Z = 30 ft Maka: 0+

32,174 ft/s 2 (30 ft ) + 17,0132 + 0,0225 ft.lbf/lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = - 30,0225 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η = 80 % Ws

= - η x Wp

- 30,0225 = -0,80 x Wp Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Wp


Daya pompa: P

= m x Wp = 26,6390 lbm/s × 37,5281 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s


34. Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: Menampung bahan bakar solar sebelum didistribusikan ke ketel uap dan generator

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi penyimpanan


Jumlah

: 1 unit


= 28oC

Laju volume solar

= 1.346,9123 ltr/jam = 1,3469 m3/jam

Densitas solar

= 0,89 kg/ltr


Kebutuhan perancangan = 5 hari Perhitungan Ukuran Tangki Volume solar, Vs = 1,3469 m3/jam × 24 jam/hari × 5 hari = 161,628 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 161,628 m3 = 193,9536 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6 1 πD 2 H 4 1 6  193,9536 m 3 = πD 2  D  4 5  6 193,9536 m 3 = πD 3 20 V=

Maka, D = 5,9235 m ; H = 7,1082 m Tinggi cairan dalam tangki =



=

163,1571 × 7,1082 = 5,9235 m = 19,4338 ft 195,7885

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 890 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5,9235 m = 51.664,767 Pa = 51,6647 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 51,6647 + 101,325 kPa = 152,9898 kPa Faktor kelonggaran 5 %. Maka, Pdesign

= (1,05) (152,9898 kPa) = 160,6393 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Allowable stress





Umur alat (A) direncanakan 10 tahun

Tebal shell tangki: t=

PD + (C × A) 2SE − 1,2P


= 0,2888 in

Tebal shell standart yang digunakan adalah ½ in 35. Pompa Bahan Bakar untuk Ketel Uap (PU-18) Fungsi

: Memompa solar dari tangki bahan bakar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Commercial steel


Kondisi operasi : - Temperatur

= 28°C

- Densitas solar (ρ)

= 890 kg/m3 = 55,5612 lbm/ft3


- Viskositas solar (µ)

= 1,1 cP = 7,392. 10-4 lbm/ft⋅s


Laju alir volumetrik

= 125,4123 liter/jam = 0,1254 m3/jam = 3,4837.10-5 m3/s

= 0,0012 ft3/s


(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)



Asumsi aliran turbulen Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 = 0,363 × (0,0012)0,45× (55,5612)0,13 = 0,00075 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft


: 0,0004 ft2


Q 0,0012 ft 3 /s = = 3 ft/s At 0,0004 ft 2

(55,5612 lbm / ft 3 )(3 ft / s )(0,0224 ft ) Bilangan Reynold, NRe= 7,3920.10 − 4 lbm/ft.s = 5.051,0182 (Turbulen) Pada NRe = 5.051,0182 dan ε/D =0,00205 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,009 Friction loss: Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009


= 0,5 (1 − 0 )

32 2(1)(32,174 )

= 0,0699 ft.lbf/lbm 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

32 v2 = 2(0,75) = 0,2098 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c


32 v2 = 1(2,0) = 0,2797 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c


(50)(. 3) ∆L.v 2 = 4(0,009) (0,0224).2.(32,174) D.2.g c 2

= 11,2391 ft.lbf/lbm 2

 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0 )

32 = 0,1398 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

Total friction loss : ∑ F = 11,9383 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Maka : 32,174 ft/s 2 (30 ft ) + 0 ft.lbf/lbm + 11,9383 ft.lbf/lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 41,9383 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws

= - η x Wp


- 41,9383 Wp

= -0,80 x Wp = 52,4229 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 1 hp

= 0,0684 lbm/s × 52,4229 ft.lbf/lbm x

550 ft.lbf / s

= 0,0065 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/8 hp 36. Pompa Bahan Bakar untuk Generator (PU-19) Fungsi

: Memompa solar dari tangki bahan bakar ke generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur

= 28°C

- Densitas solar (ρ)

= 890 kg/m3 = 55,5612 lbm/ft3


- Viskositas solar (µ)

= 1,1 cP = 7,392. 10-4 lbm/ft⋅s


Laju alir volumetrik

= 1.221,50 liter/jam

= 1,2215 m3/jam

= 0,00034 m3/s

= 0,0165 ft3/s


(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)



Asumsi aliran laminar Di,opt = 3,9 × Q0,36 × µ0,18 = 3,9 × (0,0165)0,45 × (1,1)0,13 = 0,6227 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal

: ¾ in


Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 0,742 in = 0,0618 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,050 in = 0,0875 ft


: 0,003 ft2


(55,5612 lbm / ft 3 )(5,5 ft / s )(0,0618 ft ) 7,3920.10 − 4 lbm/ft.s



5,5 2 2(1)(32,174 )

= 0,2351 ft.lbf/lbm

5,5 2 v2 = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c

= 0,7052 ft.lbf/lbm

= 0,5 (1 − 0 )


5,5 2 v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2(32,174) 2.g c

= 0,9402 ft.lbf/lbm


= 9,4324 ft.lbf/lbm 2

 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0 )

5,5 2 = 0,4701 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

Total friction loss : ∑ F = 11,783 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)



∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Maka : 0+


Ws = - 41,783 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η = 80 % Ws - 41,783 Wp Daya pompa: P

= - η x Wp = -0,80 x Wp = 52,2287 ft.lbf/lbm = m x Wp = 0,6727lbm/s × 52,2287 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s


37. Bak Penampungan Fungsi

: Tempat menampung air buangan sementara

Jumlah

: 6 unit

Laju volumetrik air buangan

= 52,1281 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 10 hari

Volume air buangan = (52,1281 x 10 x 24)/6 = 2.085,124 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak =

2.085,124 = 2.316,8044 m3 0,9

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

= 2 x lebar bak (l)

Maka: Volume bak = p x l x t Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

2.316,8044 m3 = 2 l x l x 2 l lebar = 8,3358 m Jadi :

Panjang bak

= 16,6716 m

Tinggi bak

= 16,6716 m

Luas bak

= 138,9711 m2

38. Bak Pengendapan Awal Fungsi Jumlah

: Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan : 1 unit

Laju volumetrik air buangan

= 52,1281 m3/jam = 1.251,0744 m3/hari

Waktu tinggal air

= 2 jam = 0,0833 hari

Volume bak (V)

= 1.251,0744 m3/hari × 0,083 hari = 103,8392 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak =


103,8392 = 115,3769 m3 0,9

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

= 2 × lebar bak (l)

- Tinggi bak (t)

= 2 x lebar bak (l)

Maka :

Volume bak

= p×l×t

115,3769 m3 = 2l × l × 2l l = 3,0668 m Jadi :

Panjang bak

= 6,1336 m

Lebar bak

= 3,0668 m

Tinggi bak

= 6,1336 m

Luas bak

= 18,8106 m2

39. Bak Netralisasi Fungsi Jumlah

: Tempat menetralkan pH air limbah : 4 unit

Laju volumetrik air buangan = 52,1281 m3/jam Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari Direncanakan menggunakan 1 buah bak penetralan Volume air buangan = (52,1281 m3/ jam x 1 hari x 24 jam/1 hari)/4 = 312,7686 m3/hari Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bak yang digunakan direncanakan terisi 90 % bagian

312,7686 = 347,5207 m3 0,9

Volume bak =

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

= 2 × lebar bak (l)

- Tinggi bak (t)

= 2 x lebar bak (2l)

Maka : Volume bak = p × l × t 347,5207 m3 = 2l × l × 2l l = 4,4290 m Jadi : Panjang bak

= 8,8580 m

Lebar bak

= 4,4290 m

Tinggi bak

= 8,8580 m

Luas bak

= 39,2322 m2

Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5 (Hammer 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 berdasarkan Kep. 42/MENLH/10/1998. (Bapedal, 2006) Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 gr Na2CO3/ 30 ml air limbah = 5000 mg Na2CO3/ liter air limbah. (Bapedal, 2006) Jumlah air buangan = 312,7686 m3/hari = 312.768,600 liter/hari Kebutuhan Na2CO3 : = (312.768,600 liter/hari) x (5000 mg/L) x (1 kg/106 mg) x (1 hari/24 jam) = 65,1601 kg/jam

40. Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Data: Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju volumetrik (Q)

= 52,1281 m3/jam = 1.251,0744 m3/hari = 330.496,3242 gal/hari

Menurut Beckart Environmental Inc. (2004) untuk limbah organik diperoleh data sebagai berikut: o BOD5 (So)

= 783 mg/l

o Mixed Liquor Suspended Solid (MLSS)

= 441 mg/l

o Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X)

= 353 mg/l

Menurut Metcalf dan Eddy (1991) diperoleh data sebagai berikut: o Efisiensi (E)

= 95 %

o Koefisien cell yield (Y)

= 0,8 mg VSS/mg BOD5

o Koefisien endogenous decay (Kd)

= 0,025 hari-1

Direncanakan : Waktu tinggal sel (θc)

= 10 hari

7. Penentuan BOD Effluent (S)

E=

So − S x100 So


E.S o 100 95 . 783 = 783 − 100

S = So −

S = 39,15 mg/l 8. Penentuan Volume Aerator (Vr)

Vr =

=

θ c .Q.Y(So − S) X(1 + k d .θ c )


(10 hari)(330.496,3242 gal/hari)(0,8)(783 − 39,15) mg/l (353 mg/l)(1 + 0,025 x10)

= 4.457.150,201 gal = 16.872,2799 m3 9. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Menurut Metcalf & Eddy (1991) diperoleh data sebagai berikut: Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 10 m


Perbandingan tinggi dan panjang cairan = 1 : 1,5


Faktor kelonggaran tangki

= 0,5 m dari tinggi tangki

Jadi, panjang = 1,5 x 10 m = 15 m Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

V

=pxlxt

16.872,2799 m3 = 15 m x 10 m x l l

= 112,4819 m

Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut : Panjang

= 15 m

Lebar

= 10 m

Tinggi

= (112,4819+ 0,5 )m = 112,9819 m

10. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Q Bak Netralisasi

Tangki Aerasi

Q + Qr

Tangki

X

Sedimentasi

Qr Xr

Qe Xe

Qw Qw' Xr

Asumsi: Qe = Q = 330.496,3242 gal/hari Xe = 0,001 X = 0,001 x 353 mg/l = 0,353 mg/l Xr = 0,999 X = 0,999 x 353 mg/l = 352,647 mg/l Px = Qw . Xr


Px = Yobs .Q.(So – S)


Yobs =

Y 1 + k dθc


Yobs =

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

Px

= (0,64) (330.496,3242 gal/hari)(783 – 39,15) mg/l = 157.337.402,1 gal.mg/liter.hari

Neraca massa pada tangki sedimentasi Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X – Qe Xe – Qw Xr 0 = QX + QrX – Q(0,001 . X) - Px


Q X (0,001 − 1) + Px X (330.496,3242) (353) (0,001 − 1) + 157.337.402,1 = 353

Qr =

= 115.549,1922 gal/hari 11. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)

θ=

Vr 4.457.150,201 = = 38,574 hari Qr 115.549,1922

12. Penentuan Daya yang Dibutuhkan Jenis aerator yang digunakan adalah surface aerator Kedalaman air = 112,9819 m, dari Tabel 10-11, Metcalf dan Eddy (1991) diperoleh daya aerator-nya 120 hp

41. Tangki Sedimentasi Fungsi

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

Laju volumetrik air buangan = (330.496,3242 + 115.549,1922) gal/hari = 446.045,5164 gal/hari = 1.688,479 m3/hari Kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2.hari


Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari


Volume bak (V) = 1.688,479 m3/hari x 0,083 hari

= 140,1438 m3

Luas tangki (A)

= (1.688,479 m3/hari) / (33 m3/m2 hari) = 51,166 m2

A = ¼ π D2 D = (4A/π)1/2 = (4 x 51,166 / 3,14 )1/2

= 8,0734 m

Kedalaman tangki, H = V/A = 140,1438 / 51,166

= 2,7390 m

42. Generator Fungsi : Menghasilkan energi listrik untuk kebutuhan unit-unit proses, unitunit utilitas, ruang kontrol dan laboratorium, bengkel, penerangan dan perkantoran, serta perumhan karyawan Berdasarkan perhitungan pada subbab 7.5 maka digunakan 2 unit diesel generator AC 14 mW, 220-260 Volt, 50 Hz dimana 1 unit sebagai cadangan. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009


LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Pembutan Natrium Alginat digunakan asumsi sebagai berikut : Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun Kapasitas produksi maksimum adalah 5.000 ton/tahun Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment delivered (Peters dan Timmerhaus, 2004) Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 10.330,- (BNI.co.id, 2 Juni 2009)

LE.1

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

LE.1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

LE.1.1.1 Dana Tanah Lokasi Pabrik (A) Luas tanah seluruhnya

= 17.220 m2

Harga tanah pada lokasi pabrik

= Rp 200.000,-/m2

Harga tanah seluruhnya = 17.220 m2 × Rp 200.000,-/m2

= Rp 3.444.000.000,-

Dana perataan tanah diperkirakan 5 % Maka total harga tanah (A) = 1,05 x Rp 3.024.000.000,-

= Rp 3.444.200.000,-

LE.1.1.2 Harga Bangunan dan Sarana (B) Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya No

Jenis areal

Luas (m2) 2.000

Harga (Rp/m2) 3.000.000,-

Jumlah (Rp) 6.000.000.000,-

1

Area Proses

2

Pos Keamanan

50

500.000,-

25.000.000,-

3

Areal Bahan Baku

500

1.000.000,-

500.000.000,-

4

Areal Produk

300

2.000.000,-

600.000.000,-


Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya (........Lanjutan)

Gudang Peralatan

Luas (m2) 150

Harga (Rp/m2) 1.000.000,-

Jumlah (Rp) 150.000.000,-

6

Parkir*)

200

300.000,-

60.000.000,-

7

Ruang Boiler

200

2.000.000,-

400.000.000,-

8


150

2.000.000,-

300.000.000,-

9

Bengkel

200

1.250.000,-

250.000.000,-

10

Unit Pengolahan Air

2.000

2.000.000,-

4.000.000.000,-

11

Unit Pengolahan Limbah

1.000

2.000.000,-

2.000.000.000,-

12

Perkantoran

200

1.500.000,-

300.000.000,-

13

Perpustakaan

60

1.500.000,-

90.000.000,-

14

Taman*)

300

250.000,-

75.000.000,-

15

Kantin

80

750.000,-

60.000.000,-

16

Laboratorium

60

3.000.000,-

180.000.000,-

17

Poliklinik

60

1.000.000,-

60.000.000,-

18

Areal Perluasan*)

2.500

1.000.000,-

2.500.000.000,-

19

Sarana Olahraga

150

750.000,-

112.500.000,-

20

Ruang Kontrol

100

3.500.000,-

350.000.000,-

21

Stasiun Operator

150

1.500.000,-

225.000.000,-

22

Unit Pemadam Kebakaran

50

1.000.000,-

50.000.000,-

23

Tempat Ibadah

60

1.000.000,-

60.000.000,-

24

Areal Antar Bangunan*)

1.200

300.000,-

360.000.000,-

No

Jenis areal

5

*)

25

Jalan

1.000

1.000.000,-

1.000.000.000,-

26

Perumahan Karyawan

4.500

1.000.000,-

4.500.000.000,-

Total

17.220

24.207.000.000,*)

merupakan prasarana pabrik

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 24.207.000.000,-


LE.1.1.3 Perincian Harga Peralatan (C) Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters dan Timmerhaus, 2004) :

X  Cx = Cy  2   X1 

m

Ix     I y 

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2009 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2009 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi linier. Untuk mencari tahu apakah tahun dan indeks harga peralatan dapat dihubungkan secara linier, maka dilakukan pengujian koefisien korelasinya sebagai berikut : Koefisien korelasi :

r=

[n ⋅ Σ(X i ⋅ Yi ) − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 ) (Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi²

Yi²

1

1989

895

1.780.155 3.956.121

801.025

2

1990

915

1.820.850 3.960.100

837.225

3

1991

931

1.853.621 3.964.081

866.761

4

1992

943

1.878.456 3.968.064

889.249

5

1993

967

1.927.231 3.972.049

935.089

6

1994

993

1.980.042 3.976.036

986.049

7

1995

1.028

2.050.860 3.980.025 1.056.784

8

1996

1.039

2.073.844 3.984.016 1.079.521

9

1997

1.057

2.110.829 3.988.009 1.117.249

10

1998

1.062

2.121.876 3.992.004 1.127.844


Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift......................... (lanjutan) No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi²

Yi²

11

1999

1.068

2.134.932

3996001

1.140.624

12

2000

1.089

2.178.000

4000000

1.185.921

13

2001

1.094

2.189.094

4004001

1.196.836

14

2002

1.103

2.208.206

4008004

1.216.609

Total

27.937

14.184

28.307.996 55.748.511 14.436.786 (Sumber : Tabel 6-2, Peters dan Timmerhaus, 2004)

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE.2, maka diperoleh harga koefisien korelasi (r) sebagai berikut : ∑Xi = 27.937

Data : n = 14

∑XiYi = 28.307.996 ∑Xi² = 55.748.511

r=

∑Yi = 14.184 ∑Yi² = 14.436.786

[14 ⋅ (28.307.996) − (27.937).(14.184) ]

(14 ⋅ (55.748.511) − (27.937) )× (14 ⋅ 14.436.786 − (14.184) ) 2

2

r = 0,98 ≈ 1 Harga koefisien yang diperoleh mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X (tahun) dengan Y (indeks harga) sehingga dapat digunakan persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b⋅X dimana :

Y

= indeks harga pada tahun perhitungan (2009)

X

= tahun perhitungan harga (2009)

a, b

= tetapan persamaan regresi

Tetapan regresi ditentukan sebagai berikut : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 )− (ΣX i )2

a=

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. Σ(Xi.Yi) n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

(Montgomery, 1992)


Maka : b=

(14 x 28.307.996) − (27.937 x 14.184) (14 x 55.748.511) − (27.937 )2

a=

(14.184)( 55.748.511) − (27.937)(28.307.996) = -32.528,8 14 x (55.748.511) − (27.937) 2

= 16,8088

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 16,809 X – 32.528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah: Y = 16,809 (2009) – 32.528,8 Y = 1.240,481 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponensial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters dan Timmerhaus (2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters dan Timmerhaus, 2004). Contoh perhitungan harga peralatan : a. Tangki Penyimpanan Metanol (T-110) Kapasitas tangki X2 = 254,912 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 200000. Dari tabel 6-4, Peters dan Timmerhaus, 2004 diperoleh faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1.103.

Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USUGambar RepositoryLE.1 © 2009Kurva Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan

Tangki Pelarutan (Peters dan Timmerhaus, 2004).

Indeks harga tahun 2009 (Ix) adalah 1.240,481. Maka estimasi harga tangki untuk X= 254,912 m3 adalah : 254,912 Cx = US$ 180.000 × 1

0 , 49

x

1.240,481 x Rp 10.330/US$ 1.103

Cx = Rp 31.587.748.270,b. Kolom Distilasi-1 (D-201) Pada proses, kolom distilasi yang dipergunakan berukuran diameter 0,6053 m, dengan tinggi kolom 9,2 m dengan banyaknya tray dalam kolom sebanyak 23 buah. Dari Gambar LE.2, didapat bahwa untuk spesifikasi tersebut didapat harga peralatan pada tahun 2002 (Iy= 1.103) adalah US$ 22.000,-. Maka harga sekarang (2009) adalah : Cx,kolom = US$ 22.000 x

1.240,481 x (Rp10.330,-) / (US$ 1) 1.103

Cx,kolom = Rp 230.223.331,- / unit

Gambar LE.2 Kurva Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi. Harga Tidak Termasuk Trays, Packing, atau Sambungan (Peter dan Timmerhaus, 2004).

Sedangkan dari Gambar LE.3 diperoleh harga tiap sieve tray adalah US$ 400,untuk kolom berdiameter 0,6053 m. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Maka : Cx,tray = 23 x US$ 400 ×

1.240,481 x (Rp10.330,-) / (US$ 1) 1.103

Cx,tray = Rp 102.532.225,10 Jadi total harga keseluruhan unit distilasi (D-301) adalah = Rp 230.223.331+ Rp 102.532.225,10

Cost, dollars per tray

= Rp 332.755.556,10

Gambar LE.3 Kurva Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga Termasuk Tanggul, Permukaan Saluran Limpah, Saluran Uap dan Bagian Struktur Lainnya (Peter dan Timmerhaus, 2004).

Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE – 4 untuk perkiraan peralatan utilitas.


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

Biaya transportasi

= 5%

-

Biaya asuransi

= 1%

-

Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

-

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %

Total

= 43 %

(+)

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

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 % (+)

Total

= 21 %

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No.

Kode Alat

Unit

Ket*)

1

T-110

1

I

31.587.748.270

1

I

5.914.742.481 7.685.880.910

2

T-102

Harga per unit (Rp)

3

T-101

1

I

4

T-103

1

I

125.252.602

5

T-104

1

I

142.539.238 6.804.633.316 1.766.285.388

6 7

G-101 G-102

1 1

NI NI

8

G-103

1

NI

4.513.098.493

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses......................... (lanjutan) Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

No.

Kode Alat

Unit

Ket*)

Harga per unit (Rp)

9

G-104

1

NI

43.464.559

10

G-201

1

NI

1.400.523.181

11 12

M-101 M-102

1 1

I I

710.113.211,10 764.556.221

13

M-201

1

I

38.132.115.224,14

14

M-202

1

I

387.235.100,23

15

BE-101

1

I

280.112.565,30 280.112.565,30

16

BE-102

1

I

17

SC-201

1

I

174.337.421,70

18

SC-202

1

I

174.337.421,70 741.665.221,30

19

BC-101

1

I

20

BC-102

1

I

741.665.221,30

21

BC-103

1

I

741.665.221,30 198.232.254,77

22

RD-201

1

I

23

C-101

1

I

138.320.654,20

24

BM-201

1

I

1.200.145.756

25

FP-201

1

I

2.132.563.988

26

SF-201

1

I

1.122.278.566,00

27

SF-202

1

I

1.122.278.566,00

28

EK-201

1

I

975.431.231,84

29

VW-101

1

I

1.877.344.460 1.877.344.460

30

VW-102

1

I

31

VS-101

1

I

988.455.907,21

32

R-201

1

I

1.989.577.569,00

33

R-202

1

I

5.426.852.492,00

34

E-201

1

I

25.321.124,15

35

E-202

1

I

109.443.344,87

36

E-203

1

I

176.744.932,26

37

E-204

1

I

105.333.678,77

38

D-201

1

I

332.755.556,10

39

P-101

1

NI

6.234.216,32


Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses......................... (lanjutan) No.

Kode Alat

Unit

Ket*)

Harga per unit (Rp)

40

P-102

1

NI

6.234.216,32

41

P-103

1

NI

23.114.232,00 23.114.232,00

42

P-104

1

NI

43

P-201

1

NI

86.609.413,00

44

P-202

1

NI

46.427.155,00

45

P-203

1

NI

19.187.115,00

1

NI

22.554.663,12 24.333.124,53

46

P-204

47

P-205

1

NI

48

P-206

1

I

24.333.124,53

49

P-207

1

I

52.315.525,15

50 51

P-208 P-209

1 1

NI I

33.124.265,25 24.065.144,27

52

P-210

1

NI

19.233.677,14

53

P-211

1

17.324.123,46

54

P-212

1

I I

55

P-213

1

28.315.153,43

NI Total

22.145.113,78 112.423.766.144,16

Import

110.233.175.876,04

Non Import

2.190.590.300,12

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No.

Kode Alat

Unit

Ket*)

1 2 3 4 5 6 7

SC PU-01 BS PU-02 TP-01 PU-03 TP-02

1 1 1 1 1 1 1

8 9

PU-04 CL

1 1

I NI I NI I NI I NI

10

PU-05

1

I NI

Harga per unit (Rp) 725.000.000 23.423.415,62 453.223.256 23.412.363,27 254.444.223 23.332.134,62 542.221.534 21.365.421,25 977.589.908 18.412.411,12


11 12

TF PU-06

I NI

1 1

282.911.032,81 21.432.411,15

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah.......(lanjutan) No.

Kode Alat

Unit

Ket*)

Harga per unit (Rp)

13 14 15 16 17 18 19

TU-01 PU-07 TP-03 PU-10 CE PU-11 TP-04

1 1 1 1 1 1 1

I NI NI I I NI NI

993.876.098 21.414.365,32 288.032.133,43 32.000.000,00 438.823.700,32 26.446.437,62 498.059.563,26

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

PU-12 AE PU-13 DE PU-17 KU PU-08 PU-09 TU-02 TP-05 PU-14 PU-15 CT PU-16 TB

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I I NI I NI I NI NI I I I NI I NI NI

43.000.000,00 89.882.370,32 26.446.437,62 489.107.958,03 26.446.437,62 416.823.610,53 26.446.437,62 26.446.437,62 343.630.867,51 237.763.380,16 31.544.076,00 26.446.437,62 96.120.428,32 26.446.437,62 25.000.000,00

35 36 37

PU-18 PU-19 BP

1 1 6

NI NI NI

26.332.423,64 26.332.423,64 538.971.123,30

38 39 40 41 42

TS-01 TN TA TS GEN

1 1 1 1 2

NI NI I I I

20.810.524,48 38.244.331,00 7.245.444.123,17 380.155.721,08 834.833.144,00

Total

16.244.654.133,25

Import

13.338.136.789,06


Non import

2.906.517.350,00

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,43 x (Rp 101.233.175.876,04+ Rp 13.338.136.789,06) + 1,21 x (Rp 2.190.590.300,12+ Rp 2.906.517.350,00) = Rp 152.844.477.322,56 Biaya pemasangan diperkirakan 39 % dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Biaya pemasangan

= 0,39 × 152.844.477.322,56 = Rp 59.609.346.100,84

Harga peralatan + biaya pemasangan (C): = Rp 152.844.477.322,56 + Rp 59.609.346.100,84 = Rp 212.453.823.669,40

LE.1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol (D) Diperkirakan dana instrumentasi dan alat kontrol 26 % dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhauss, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D)

= 0,26 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 39.739.564.103,87

LE.1.1.5

Dana Perpipaan (E)

Diperkirakan dana perpipaan 31% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana perpipaan (E) = 0,31 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 47.381.787.969,99

LE.1.1.6 Dana Instalasi Listrik (F) Diperkirakan dana instalasi listrik 10% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana instalasi listrik (F) = 0,1 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 15.284.447.732,26


LE.1.1.7 Dana Insulasi (G) Diperkirakan dana insulasi 12 % dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana insulasi (G) = 0,12 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 18.341.337.278,71

LE.1.1.8 Dana Inventaris Kantor (H) Diperkirakan dana inventaris kantor 5 % dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana inventaris kantor (H) = 0,05 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 7.642.223.866,13

LE.1.1.9 Dana Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan ( I ) Diperkirakan dana perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 3.056.889.546,45

LE.1.1.20

Sarana Transportasi (J)

Tabel LE.5 Dana Sarana Transportasi No.

Peruntukan Kendaraan

1

Mobil Direktur Mobil Dewan Komisaris

Harga/ Unit

Harga Total

(Rp)

(Rp)

Unit

Tipe

1

Nissan X-Trail

300.000.000

300.000.000

2

Toyota Innova

200.000.000

400.000.000

2

Mobil Manajer

3

Daihatsu Terios

125.000.000

375.000.000

3

Bus karyawan

3

Bus Isuzu Elf

200.000.000

600.000.000

90.000.000

90.000.000

Mini Bus 4

Bus karyawan

1

Daihatsu Grand Max


Truk Operasional

5

Pabrik

No.

Peruntukan Kendaraan

Truk Mitsubishi

5

Unit

Tipe

Mobil kepentingan 6

pemasaran &

Ambulan

Harga Total

(Rp)

(Rp)

Mitsubishi L-300

1

Standard

125.000.000

375.000.000

200.000.000

200.000.000

Total

Total MITL

1.040.000.000

Harga/ Unit

Pick Up Box

3

pembelian 7

208.000.000

Colt Diesel

3.415.000.000,00

=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J = Rp 371.551.274.166,81

LE.1.2

Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

LE.1.2.1 Pra Investasi (K) Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp 152.844.477.322,56 LE.1.2.2

= Rp 10.699.113.412,58

Dana Engineering dan Supervisi (L)

Diperkirakan 32% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana Engineering dan Supervisi (L) = 0,32 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 48.910.232.743,22 Dana Legalitas (M) Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana Legalitas (M) = 0,04 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 6.113.779.092,90 LE.1.2.3

Dana Kontraktor (N)

Diperkirakan 39% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana Kontraktor (N) = 0,39 × Rp 152.844.477.322,56 = Rp 59.609.346.155,80 LE.1.2.4

Dana Tak Terduga (O)

Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Peters dan Timmerhaus, 2004). Dana Tak Terduga (O) = 0,37 × Rp 152.844.477.322,56 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 56.552.456.609,3 otal MITTL = K + L + M + N + O = Rp 181.884.928.013,85 Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 371.551.274.166,81 + Rp 181.884.928.013,85 = Rp 553.436.202.180.66

LE.2

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).

LE.2.1

Persediaan Bahan Baku

LE.2.1.1 Bahan baku Proses (P) 1. Metanol Kebutuhan

= 698,58 kg/jam = 885,1076 ltr/jam

Harga

= Rp 37.000,-/ltr

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 885,1076 ltr/jam x Rp 37.000,-/ltr

(Gale, 2008)

= Rp 70.737.799.390,2. NaOH Kebutuhan

= 0,89 kg/jam

Harga

= Rp. 6.000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 0,89 kg/jam x Rp. 6.000,-/kg

(PT. Bratachem Chemichal, 2008)

= Rp 11.534.400,3. Rumput laut Sargassum Kebutuhan

= 2.692.02 kg/jam

Harga

= Rp. 3.000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 2.692,02 kg/jam x Rp. 3.000

(Bontangonline.com, 2008)

= Rp 17.444.289.600,4. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 1.179,18 kg/jam Harga

= Rp 3500,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1.179,18 kg/jam × Rp 3500,-/kg = Rp 8.914.600.800,H2SO4 Kebutuhan = 8,07 kg /jam Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Harga

= Rp 4500,-/kg


Harga total = 90 hari × 8,07 kg /jam x 24 jam/hari × Rp 4500,-/kg = Rp 78.440.400,HCl Kebutuhan

= 2,77 kg/jam

Harga

= Rp 3500/kg

Harga total

= 90 hari × 2,77 kg /jam x 24 jam/hari × Rp 3500,-/kg

(PT.Halim Sejahtera Mandiri, 2009)

= Rp 20.941.200,-

LE.2.1.2

Persediaan Bahan Baku Utilitas (Q)

1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan = 0,25482 kg/jam Harga

= Rp 2500 ,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 2,5482 kg/jam × Rp 2.500,- /kg = Rp 1.376.028,2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 0,1376 kg/jam Harga

= Rp 3.500,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,1376 kg/jam × Rp 3500,-/kg = Rp 1.040.256,3. Kaporit Kebutuhan = 0,0026 kg/jam Harga

= Rp 11.500,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0026 kg/jam × Rp 11.500,-/kg = Rp 64.584,4. H2SO4 Kebutuhan = 0,2199 kg/jam Harga

= Rp 4.500,-/kg


Harga total = 90 hari × 0,2199 kg/jam x 24 jam/hari × Rp 4.500,-/kg = Rp 2.137.428,5. NaOH Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan = 0,8117 kg/jam Harga

= Rp 6000,-/kg


Harga total = 90 hari × 0,8177 kg/jam × 24 jam/hari × Rp 6000,-/kg = Rp 10.597.392,6. Solar Kebutuhan = 1.200,6053 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp 5.500,- / liter (Franco Area Surabayablog, 2009) Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1.200,6053 liter/jam × Rp 5.500 /l = Rp 14.263.190.960,-

Total dana persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah = P + Q = Rp 111.486.012.400,-

LE.2.2

Kas

LE.2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah gaji/bulan

(Rp)

(Rp)

Direktur

1

12.000.000

12.000.000

Dewan Komisaris

2

9.000.000

18.000.000

Sekretaris

2

2.500.000

5.000.000

Manajer Teknik dan Produksi

1

7.000.000

7.000.000

1

7.000.000

7.000.000

1

7.000.000

7.000.000

Manajer Keuangan dan Marketing Manajer Umum dan Personalia


Supervisor Marketing

1

5.000.000

5.000.000

Supervisor Keuangan

1

5.000.000

5.000.000

Supervisor Produksi

1

5.000.000

5.000.000

Supervisor Teknik

1

5.000.000

5.000.000

Supervisor Umum

1

5.000.000

5.000.000

Supervisor Personalia

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Lab/R&D

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Proses

4

4.000.000

16.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

4.000.000

4.000.000

Jabatan

Kepala Seksi Mesin

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah gaji/bulan

(Rp)

(Rp)

1

4.000.000

4.000.000

1

4.000.000

4.000.000

1

4.000.000

4.000.000

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Pembukuan

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Penjualan

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Promosi

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Humas

1

4.000.000

4.000.000

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Penggajian

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

3.500.000

3.500.000

Karyawan Proses

20

3.000.000

60.000.000

5

3.000.000

15.000.000

Instrumentasi Kepala Seksi Listrik Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Pembelian/Pembayaran

Kepala Seksi Penerimaan/Pembinaan Karyawan

Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D


Karyawan Utilitas

5

3.000.000

15.000.000

3.000.000

15.000.000

3.000.000

15.000.000

3.000.000

15.000.000

2.500.000

12.500.000

Karyawan Unit Pembangkit Listrik

5

Karyawan Instrumentasi Pabrik

5

Karyawan Pemeliharaan Pabrik

5

Karyawan Bag. Pembelian/Pembayaran

5

Karyawan Bag. Pembukuan

3

2.500.000

7.500.000

Karyawan Bag. Penjualan

3

2.500.000

7.500.000

Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah gaji/bulan

(Rp)

(Rp)

Karyawan Bag. Humas

3

2.500.000

7.500.000

Karyawan Promosi

3

2.500.000

7.500.000

Petugas Keamanan

10

2.000.000

20.000.000

Karyawan Penggajian

3

2.500.000

7.500.000

Dokter

1

2.500.000

2.500.000

Perawat

2

1.800.000

3.600.000

Petugas Kebersihan

5

1.200.000

6.000.000

Supir

3

1.500.000

4.500.000

Jumlah

374.600.000,-

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 374.600.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.123.800.000,-

LE.2.2.2

Dana Administrasi Umum

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.123.800.000,= Rp 224.760.000,LE.2.2.3

Dana Pemasaran

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × 1.123.800.000,Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 224.760.000,LE.2.2.4

Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada UndangUndang RI No. 20 Tahun 2000 jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 1. Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00) 2. Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00) 3. Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97) 4. Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 300.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97) 5. Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97)

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Natrium Alginat Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp 5.166.000.000,-

-

Bangunan

Rp 20.212.000.000,-

Total NJOP

(Rp 25.378.000.000,00)

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

(Rp 25.348.000.000,00)

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

(Rp

30.000.000,00) -

1.267.400.000,00)

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No.

Jenis Biaya

Jumlah

1. 2.

Gaji Pegawai Administrasi Umum

Rp 1.123.800.000,00 Rp 224.760.000,00

3.

Pemasaran

Rp

224.760.000,00


4.

Pajak Bumi dan Bangunan Total

LE.2.3

Rp 1.267.400.000,00 Rp 2.840.720.000,00

Dana Start – Up

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Peters dan Timmerhaus, 2004). = 0,12 × Rp 553.436.202.180.66 = Rp 66.412.344.250,42 LE.2.4

Piutang Dagang PD =

dimana:

IP × HPT 12

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Penjualan : 1. Harga jual natrium alginat = Rp 174.000 /kg Produksi natrium alginat = 545,89 kg/jam Hasil penjualan natrium alginat tahunan = 545,89 kg/jam x Rp 174.000 /kg x 24 jam/hari x 330 hari/tahun = Rp 892.280.091.200,2. Harga jual natrium alginat + asam alginat = Rp 60.000,-/kg Produksi natrium alginat + asam alginat = 74,80 kg/jam Hasil penjualan natrium alginat + asam alginat tahunan = 74,80 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 60.000,-/kg = Rp 65.544.960.000,Hasil penjualan total tahunan adalah = Rp 892.280.091.200,- + Rp 65.544.960.000,= Rp 957.825.051.200,Piutang Dagang =

3 × Rp 957.825.051.200,12

= Rp 196.956.262.800,Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. 1.

Jenis Biaya Bahan baku proses dan utilitas

2.

Kas

3.

Start up

4.

Piutang Dagang

Jumlah (Rp)

111.486.012.400,00 2.840.720.000,00 66.412.344.250,42 196.956.262.800,00

Total

377.695.339.500,42

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 553.436.202.180.66+ 377.695.339.500,42 = Rp 931.131.541.601,08 Modal ini berasal dari: -. Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 931.131.541.601,08 = Rp 558.678.925.000,62

-. Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 x Rp 931.131.541.601,08 = Rp 372.452.616.600,33

LE.3

Biaya Produksi Total

LE.3.1

Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

LE.3.1.1 Gaji Tetap Karyawan (R) Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan. Sehingga, Gaji total = (12 + 2) × Rp 374.600.000,00= Rp 5.244.400.000,00

LE.3.1.2 Bunga Pinjaman Bank (S) Bunga pinjaman bank adalah 16% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2008). = 0,16 × Rp 372.452.616.600,33 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 59.592.418.660,92 LE.3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi (T) Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Setio,2008). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 36 Tahun 2008 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 36 Tahun 2008 Masa

Kelompok Harta

Tarif / Beberapa Jenis Harta

Berwujud

(tahun)

(% /thn)

4

25

I .Bukan Bangunan 1. Kelompok 1

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri

2. kelompok 2

8

12,5

3. Kelompok 3

16

6,25

Mobil, truk kerja Mesin industri kimia, mesin industri mesin

II. Bangunan Permanen

20

5

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Kepala Biro Peraturan Perundang-undangan Bidang Perekonomian dan Industri,2008 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.


D=

P−L n

dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 36 Tahun 2008 Komponen

Biaya (Rp)

Umur

Depresiasi (Rp)

(tahun) Bangunan

24.207.000.000,00

20

1.210.350.000

212.453.823.669,40

16

13.278.363.979

Instrumentrasi dan pengendalian proses

39.739.564.103,87

4

9.934.891.026

Perpipaan

47.381.787.969,99

4

11.845.446.992

Instalasi listrik

15.284.447.732,26

4

3.821.111.933

18.341.337.278,71

4

4.585.334.320

7.642.223.866,13

4

1.910.555.967

3.056.889.546,45

4

764.222.387

3.415.000.000,00

8

426.875.000 47.777.151.604

Peralatan proses dan utilitas

Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi

TOTAL

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI No.36 Pasal 11 Tahun 2008). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Setio, 2008). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25 × Rp 371.551.274.166,81 = Rp 92.887.818.530,89

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 47.777.151.604,00 + Rp 92.887.818.530,89 = Rp 140.664.970.100,89

LE.3.1.4 Biaya Tetap Perawatan (U) 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10 % dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters dan Timmerhaus, 2004). Biaya perawatan mesin

= 0,1 × Rp 212.453.823.669,40 = Rp 21.245.382.366,940

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan

(Peters dan Timmerhaus, 2004)

= 0,1 × Rp 24.207.000.000,00 = Rp 3.144.500.000,00 3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan


= 0,1 × Rp 3.415.000.000,00 = Rp 341.500.000,00 4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters dan Timmerhaus, 2004) = 0,1 × Rp 39.739.564.103,87 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 3.973.956.410,387 5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan


= 0,1 × Rp 47.381.787.969,99 = Rp 4.738.178.796,999

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik


= 0,1 × Rp 15.284.447.732,26 = Rp 1.528.444.773,226 7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi


= 0,1 × Rp 18.341.337.278,71 = Rp 1.834.133.727,871 8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor


= 0,1 × Rp 7.642.223.866,13 = Rp 764.222.386.6 9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Peters dan Timmerhaus, 2004) = 0,1 × Rp 3.056.889.546,45 = Rp 305.688.954,6 Total biaya tetap perawatan = Rp 48.765.331.997,53

LE.3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) (V) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Peters dan Timmerhaus, 2004). Plant Overhead Cost = 0,2 × Rp 553.436.202.180.66 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 110.687.240.400,13 Biaya Administrasi Umum (W) Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 224.760.000,00 Biaya administrasi umum selama 1 tahun

= 4 × Rp 224.760.000,00 = Rp 899.040.000,00

Biaya Pemasaran dan Distribusi (X) Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 224.760.000,00 Biaya pemasaran selama 1 tahun

= 4 × Rp 259.560.000,00 = Rp 899.040.000,00

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran (Peters dan Timmerhaus, 2004)

Biaya distribusi = 0,5 x Rp 899.040.000,00 = Rp 449.520.000,00 Biaya pemasaran dan distribusi = Rp 899.040.000,00+ Rp 449.520.000,00 = Rp 1.348.560.000,00

LE.3.1.6 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan (Y) Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri


= 0,05 x Rp 110.687.240.400,13 = Rp 5.534.362.020,00

LE.3.1.7 Hak Paten dan Royalti (Z) Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap


= 0,01 x Rp 553.436.202.180.66 = Rp 5.534.362.021,00

Biaya Asuransi (AA) 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2007). = 0,0031 × Rp 371.551.274.166,81 = Rp 1.151.808.950,24 2. Biaya asuransi karyawan. Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

Iuran Premi Jamsostek 

Iuran jaminan kecelakaan kerja (0,89% dari upah sebulan), jaminan kematian (0,3% dari upah sebulan) dan jaminan pemeliharaan (6% dari upah sebulan) kesehatan ditanggung sepenuhnya oleh pengusaha



Iuran jaminan hari tua sebesar 3.70% dari upah sebulan ditanggung oleh pengusaha dan sebesar 2% dari upah sebulan ditanggung oleh tenaga kerja.

(sumber : UU RI no 40 Tahun 2004)

Premi asuransi yang ditanggung perusahaan = 10,89 % dari keseluruhan upah yang dikeluarkan = 10,89% x Rp. 1.123.800.000,00 = 122.381.820,65 Total biaya asuransi = Rp 1.274.190.770,89

LE.3.1.8 Pajak Bumi dan Bangunan (AB) Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp 1.267.400.000,00 Jadi Total Biaya Tetap (Fixed Cost) adalah = R + S + T + U + V + W + X + Y + Z + AA + AB = Rp 380.812.276.000,75

LE.3.2

Biaya Variabel

LE.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun (AC) 1. Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas (tanpa biaya katalis) selama 90 hari adalah Rp 111.486.012.400,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas (tanpa biaya katalis) selama 1 tahun = Rp 111.486.012.400,- x 330

90

= Rp 408.782.045.500,00

Sehingga total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah = Rp 408.782.045.500,00


LE.3.2.2 Biaya Variabel Tambahan (AD) 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku dan utilitas = 0,1 × Rp 408.782.045.500,00 = Rp 40.878.204.550,00 2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku dan utilitas = 0,01 × Rp 653.788.540.944,00 = Rp 4.087.820.455,00

Total biaya variabel tambahan = Rp 40.878.204.550,00 + Rp 4.087.820.455,00 = Rp 44.966.025.005,00

LE.3.2.3 Biaya Variabel Lainnya (AE) Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 44.966.025.005,00 = Rp 2.248.301.250,00

Total biaya variabel

= AC + AD + AE = Rp 455.996.371.800,00

Biaya Produksi Total = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 380.812.276.000,75 + Rp 455.996.371.800,00 = Rp 836.808.647.800,75 LE.4

Perkiraan Laba / Rugi Perusahaan

LE.4.1

Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = Total penjualan – Biaya produksi total = Rp 957.825.051.200,- – Rp 836.808.647.800,75 = Rp 121.016.403.400,75 Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 121.016.403.400,75 Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 605.082.017,32 Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 36/08 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 121.016.403.400,75 – Rp 605.082.017,32 = Rp 120.411.321.383,43

LE.4.2

Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 36 pasal 17 ayat 1b Tahun 2008, Tentang Perubahan Keempat atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Kepala Biro Peraturan Perundang-undangan Bidang Perekonomian dan Industri, 2008): 

Wajib Pajak badan dalam negeri dan bentuk usaha tetap adalah sebesar 28% (dua puluh delapan persen). Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 28 % × Rp 121.016.403.400,75 = Rp 33.884.592.950,71 Total PPh

LE.4.3

= Rp 33.884.592.950,71

Laba Setelah Pajak

Laba setelah pajak

= Laba sebelum pajak – PPh = Rp 121.016.403.400,75 - Rp 33.884.592.950,71 = Rp 87.131.810.450,04

LE.5

Analisa Aspek Ekonomi

LE.5.1

Profit Margin (PM)

PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM =

Rp 121.016.403.400,75 × 100 % Rp 957.825.051.200,-

PM = 12,63 %

LE.5.2

Break Even Point (BEP)


BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp 380.812.276.000,75 × 100 % Rp 957.825.051.200,00 − Rp 455.996.371.800,00

= 75,02 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 75.02 %× 5.000 ton/tahun = 3.294,21 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP

= 75,02 % x Rp 957.825.051.200,00 = Rp 731.015.143.754,22

LE.5.3 ROI

Return on Investment (ROI) =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

Rp 87.131.810.450,04 × 100 % Rp 931.131.541.601,08

ROI =

ROI = 13,54 %

LE.5.4

Pay Out Time (POT)

POT =

1 × 1 Tahun ROI

POT =

1 × 1 Tahun 13,54 %

POT = 6,53 Tahun

LE.5.5

Return on Network (RON)

RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 87.131.810.450,04 × 100 % Rp 558.678.925.000,62

RON = 25,07 %

LE.5.6

Internal Rate of Return (IRR)


Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut cash flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

-

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 24,69 %


Thn

Laba sebelum pajak

Pajak

Laba Sesudah pajak

Depresiasi

0

-

-

-

-

Net Cash Flow

P/F pada i = 24%

PV pada i = 24%

P/F pada i = 25%

PV pada i = 25%

-931,131,541,601

1

-931,131,541,601

1

-931,131,541,601

1

121,016,403,400.75

33,884,592,952.21

87,131,810,449.54

140,664,970,121.45

227,796,780,570.99

0.80

182,237,424,456.79

0.81

183,707,081,105.64

2

133,118,043,740.83

37,273,052,247.43

95,844,991,493.39

140,664,970,121.45

236,509,961,614.84

0.64

151,366,375,433.50

0.65

153,817,612,912.88

3

146,429,848,114.91

41,000,357,472.17

105,429,490,642.73

140,664,970,121.45

246,094,460,764.18

0.51

126,000,363,911.26

0.52

129,073,409,735.84

4

161,072,832,926.40

45,100,393,219.39

115,972,439,707.01

140,664,970,121.45

256,637,409,828.46

0.41

105,118,683,065.74

0.42

108,550,848,561.37

5

177,180,116,219.04

49,610,432,541.33

127,569,683,677.71

140,664,970,121.45

268,234,653,799.16

0.33

87,895,131,356.91

0.34

91,496,916,587.13

6

194,898,127,840.94

54,571,475,795.46

140,326,652,045.48

140,664,970,121.45

280,991,622,166.93

0.26

73,660,267,801.33

0.28

77,297,110,675.98

7

214,387,940,625.04

60,028,623,375.01

154,359,317,250.03

140,664,970,121.45

295,024,287,371.48

0.21

61,871,077,430.97

0.22

65,449,445,860.05

8

235,826,734,687.54

66,031,485,712.51

169,795,248,975.03

140,664,970,121.45

310,460,219,096.48

0.17

52,086,581,551.89

0.18

55,543,402,234.64

9

259,409,408,156.29

72,634,634,283.76

186,774,773,872.53

140,664,970,121.45

327,439,743,993.98

0.13

43,948,218,495.77

0.14

47,242,864,836.73

10

285,350,348,971.92

79,898,097,712.14

205,452,251,259.79

140,664,970,121.45

346,117,221,381.24

0.11

37,164,053,660.37

0.12

40,272,292,908.91

-9,783,364,436.56

  21.319.443.818,08  × (25 − 24 ) % IRR = 24 % +   21.319.443.818,08 - (- 9.783.364.436,56 )  = 24,69 % Teguh Prasetya : Pembuatan Natrium Alginat (Na-Alginat) Dari Rumput Laut Cokelat (Phaeophyceae) Dengan Proses Ekstraksi Kapasitas 5000 Ton/tahun, 2009. USU Repository © 2009

21,319,443,818.08

1,200,000,000,000.00 biaya tetap

1,000,000,000,000.00

BEP

biaya variabel

harga (Rp)

biaya produksi

800,000,000,000.00

biaya penjualan

600,000,000,000.00 400,000,000,000.00 200,000,000,000.00 0.00 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

kapasitas produksi (%)

Grafik LE.1 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan Natrium Alginat


Air Pendingin

Steam

Air Panas

Air Proses (21)

(5)

NaOH

(6) M-201

Na2CO3

(27)

LC

(20) FC FC

(32)

(26) P-202 T-101

P-101

LI

FP-201 (22)

(12)

FC

M-202

LC

(25)

FC

T-201

(33) FC

P-203

FC

LC

(35) (28)

(11)

P-208

T-102

R-202 LI

P-102

P-204

R-201

M-102

M-101

(48)

TC LC

TC LC

LC

PC

(24)

LC PC

FC

(2)

P-103

(7)

(34)

(15) LC

P-104

(29)

(3)

E-202 (44)

PI

T-104

TC

P-205

BC-101

EK-201

EV-101

BC-102

SF-201

P-206

(37a)

E-201

FC

(46)

TC

VS-102

SF-202 P-209

(8)

PC

C-101 (4)

(14)

E-203

(30)

EV-202

VW-102

FC

(10)

P-210 (43)

LI

(37b) D-201

LC FC

FC

FC

(31)

(9)

VW-101

(1)

E-204

FC

P-207 FC

T-103

G-101

(41)

(13)

(45)

(17) BC-103

TC

(19)

(18)

LC

(36)

(47)

(38) (39)

G-102

RD-201

BC-104 (23)

FC

(40)

(16) SC-201

G-201

P-201

SC-202 BM-201

Pengolahan Limbah

Air Kondensat


tahun

Recommend Documents